LecciLeccióón 7. CAMBIOS CLIMn 7. CAMBIOS CLIMÁÁTICOS DURANTE EL PLEISTOCENO. TICOS DURANTE EL PLEISTOCENO. CICLOS GLACIALCICLOS GLACIAL--INTERGLACIALINTERGLACIAL

1. INTRODUCCIÓN: GLACIACIONES CUATERNARIAS

- Concepto

- Clasificaciones de las glaciaciones cuaternarias. Ciclicidades

- Glacioisostasia y glacioeustasia

- Causas del inicio de las glaciaciones

2. LOS INTERGLACIARES. EL EJEMPLO DEL INTER RISS-WÜRM

- Características generales de los interglaciares

- Cuándo y dónde comienza un interglacial: hipótesis

- Cómo finaliza un interglacial

3. LAS ETAPAS GLACIARES: EJEMPLO DE LA GLACIACIÓN WÜRM

- Fases intra-glaciación

- Variabilidad térmica

- Eventos de Heinrich y oscilaciones de Daansgard-Oeschger

- El último máximo glacial

Bibliografía básicaBraun, H. et al. 2005. Possible solar origin of the 1,470-year glacial climate cycle demonstrated

in a coupled model. Nature, 438, 208-211.Broecker, W.S. 1998. The end of the present interglacial: how and when? Quaternary Science

Reviews, 17, 689-694.Cheddadi, R., Yu, G., Guiot, J., Harrison, S.P. y Prentice, L.C. 1997. The climate of Europe

6000 years ago. Climate Dynamics, 13, 1-9.Felis T. et al., 2004, Increased seasonality in Middle East temperatures during the last

interglacial period, Nature, 249, 164Francis, J.E. 1998. Interpreting palaeoclimates. En: Doyle, P. y Bennett, M.R. (eds.), Unlocking

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Martín-Chivelet, J. 2003. Cambio Global durante el Holoceno: La evolución reciente del Sistema Tierra. En: Nieto, L. y Castro, J.M. (eds.), IV Jornadas de Geología Ambiental: Cambios recientes en el Sistema Tierra, Universidad de Jaén. CDrom.

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Vera, J.A. 1994. Estratigrafía. Principios y métodos. Ed. Rueda, 806 pp.

GLACIACIGLACIACIÓÓN CUATERNARIAN CUATERNARIA: formación durante este intervalo de tiempo geológico de dos grandes casquetes glaciares en el hemisferio norte, denominados Casquete Laurentino (América del Norte) y Casquete Finoescandinavo (Norte de Europa).

Etapas glaciares en la Historia de la Tierra

Las glaciaciones cuaternarias Las glaciaciones cuaternarias no son eventos no son eventos úúnicos en la nicos en la

Historia de la Tierra Historia de la Tierra

EVOLUCIÓN TÉRMICA DE LAS AGUAS OCEÁNICAS DURANTE EL CENOZOICO

InterglacialesGlaciales

CICLICIDADESCICLICIDADES

Inicio del Pleistoceno (2,5 m.a.): 40.000 a

Entre 1,5 y 0,6 m.a.: aumentó la periodicidad

Entre 0,6 y 0,115 m.a.: ciclicidades entre 80 y 120 ka

GLACIOISOSTASIAGLACIOISOSTASIA: ajuste de la litosfera que sucede a la fusión de una capa de hielo. Se fundamenta en la hipótesis de la isostasia.

Isostasia e hipótesis isostáticas

ISOSTASIA: Condición de equilibrio, equiparable a la flotación, de unidades de la litosfera dispuestas sobre la astenosfera.

( )hDD += ρρ0

Compensación isostática en continentes

cMc tHhtH ρρρ )( ++=+

Casquete Laurentino:

Superficie: 16 x 106 km2

Volumen: 30 x 106 km3

Casquete Finoescandinavo:

Superficie: Escandinavia + Mar Báltico

Volumen: 7 x 106 km3

')('0 ρρρ hDhD a −+=

Compensación isostática en océanos

Mcac tthHhH ρρρρ ')'(' +−−+=

GlacioisostasiaGlacioisostasia se define como el ajuste de la litosfera que sucede a la formación o fusión de una capa de hielo.

Hipótesis del rebote elástico ligado a glaciarismo

GLACIOEUSTASIAGLACIOEUSTASIA

Teoría que defiende que el nivel del mar sube y baja como respuesta a la fusión de los casquetes de hielo durante los interglaciares y a la acumulación de hielo durante las épocas glaciares

Curva de cambios globales (fragmento de la curva Exxon)

Causas que provocan fluctuaciones del nivel del mar:

a. los que provocan verdaderos cambios eustáticos: glacioeustasia y aportes de agua nueva,

b. procesos tectónicos e isostáticos que provocan cambios relativos: eustasia geoidal, tectonoeustasia, sedimentoeustasia,

c. fenómenos tectónicos e isostáticos locales: glacioisostasia e hidroisostasia

A. Cambios del nivel del mar deducidos a partir del estudio de sedimentos de Barbados

B. Cambios del nivel del mar deducidos a partir del estudio de sedimentos de la Península Huon.

Tasa de levantamiento:

0,5 a 3 mm/a

Curva de cambios del nivel del mar cuaternarios correlacionada con la curva isotópica

138

118

18,2

TransgresiónFlandriense

TransgresiónSangamoniense

WÜRM RISS

Puentes intercontinentales

CAUSAS DEL INICIO DE LAS GLACIACIONESCAUSAS DEL INICIO DE LAS GLACIACIONES

General: clima lo suficientemente frío para que en el hemisferio Norte el volumen de precipitación nival fuese superior al de precipitación de lluvia.

HEMISFERIO SUR

Continente en el Polo Sur (latitudes muy altas)

Primeros hielos antárticos: 35 m.a.

HEMISFERIO NORTE

Continentes en latitudes bajas (insolación)

Océano profundo en latitudes polares

Primeros hielos en Groenlandia: 7 m.a.

FACTORES:

Astronómicos

Geológicos

Hipótesis: abundante precipitación nival durante el invierno y buena preservación de la nieve durante

el verano

CAUSAS DEL INICIO DE LAS GLACIACIONES: factores astronCAUSAS DEL INICIO DE LAS GLACIACIONES: factores astronóómicosmicos

Final del Plioceno (2,5 m.a.):

-baja inclinación del eje terrestre (21,5º)

-alta excentricidad de la órbita terrestre

-máxima lejanía del Sol durante el solsticio de verano del hemisferio norte

BAJA INSOLACIÓN: veranos frescos

Periodicidad: 41 kaPeriodicidad: 100 y 400 ka

Periodicidad: 21 ka

Situación del perihelio y afelio para el inicio de una glaciación (situación al inicio del Pleistoceno)

Resumen de los parámetros astronómicos

CAUSAS DEL INICIO DE LAS GLACIACIONES: factores geolCAUSAS DEL INICIO DE LAS GLACIACIONES: factores geolóógicosgicos

Formación del Istmo de Panamá:

- Atlántico Norte cálido

-Actividad de la Corriente del Golfo

ALTA EVAPORACIÓN

ALTA HUMEDAD ATMOSFÉRICA

PRECIPITACIONES PRECIPITACIONES IMPORTANTESIMPORTANTES

Insolación baja

Precipitaciones importantesACUMULACIÓN DE

NIEVE

Cambios de color: variación en la absorción de radiación solar

(variación en el valor del albedo)

Etapas interglaciares (cálidas): colores variados (alta absorción). BAJO ALBEDO

Etapas glaciares (frías): predominio del color blanco (baja absorción). ALTO ALBEDO

LOS INTERGLACIARES. EL EJEMPLO DEL INTER RISSLOS INTERGLACIARES. EL EJEMPLO DEL INTER RISS--WWÜÜRM (RM (EemienseEemiense))- Características generales de los interglaciares- Cuándo y dónde comienza un interglacial: hipótesis- Cómo finaliza un interglacial

Características generales:

TemperaturaTemperatura: entre 1 y 2 ºC superiores a las actuales

Nivel del marNivel del mar más elevado que en la actualidad: deshielo de la parte occidental de Antártida

Variación del nivel del mar deducido del estudio de terrazas coralinas de Huon (Papua-Nueva Guinea)

N.m. de 4 a 6 m por encima del actual

InsolaciInsolacióónn:

127

118

-Excentricidad

-Oblicuidad

-Perihelio

Estacionalidad muy marcada:

- Verano: alta insolación

- Invierno: baja insolación

Estabilidad climEstabilidad climááticatica:

Estudio polínico e isotópico del lago Ribains Maar (Rioual et al., 2001)

Estabilidad

Estudio de un arrecife de coral en Bahamas (Thompson et al., 2005)

Caída del n.m.

CONCLUSICONCLUSIÓÓN:N:

No hay certeza de una estabilidad climática

CuCuáándo y dndo y dóónde comienza un nde comienza un interglacialinterglacial: hip: hipóótesistesis

INCINCÓÓGNITAGNITA

Primera hipótesis: en el Polo Norte

Segunda hipótesis: en el Polo Sur

Tercera hipótesis: en el Trópico

En el Polo NorteEn el Polo Norte

Aumento de la insolación veraniega en latitudes altas

SPECMAP: Spectral Mapping timescale

En el Polo SurEn el Polo Sur

135

Inicio del inter Riss-Würm: 135 kaHemisferio Norte

Hemisferio Sur

138

ka

El nivel del mar comenzEl nivel del mar comenzóó a a subir antes de 130 kasubir antes de 130 ka

En el TrEn el Tróópicopico

Cómo finaliza un interglacial

115

Contraste estacional menor al actual,

- insolación veraniega más baja que la actual

- insolación invernal más alta que la actual

Para el Inter Riss-Würm estas condiciones facilitaron la preservación de la nieve invernal durante el verano de las regiones de Labrador y Tierra de Baffin

LAS ETAPAS GLACIARES: EJEMPLO DE LA GLACIACILAS ETAPAS GLACIARES: EJEMPLO DE LA GLACIACIÓÓN WN WÜÜRMRM-- Fases Fases intraintra--glaciaciglaciacióónn-- Variabilidad tVariabilidad téérmicarmica-- Eventos de Eventos de HeinrichHeinrich y oscilaciones de y oscilaciones de DaansgardDaansgard--OeschgerOeschger-- El El úúltimo mltimo mááximo glacialximo glacial

Fases Fases intraintra--glaciaciglaciacióónn 115 ka85 ka (aprox.)

30 ka (aprox.)

-δ18O

+δ18O

Variabilidad tVariabilidad téérmicarmica

-∆T+∆T-∆TEstadial

Esta

dial

Esta

dialEs

tadi

al

Inte

r-es

tadi

al

+∆T

WÜRM

Estadial: etapa de descenso significativo de la temperatura. Finaliza con un evento de Heinrich.

Interestadial (evento de calentamiento de Dansgaard-Oeschger): etapa de aumento brusco de la temperatura.

Ciclicidad: ≈ 1470 a

Causas de la variabilidad climática: cambios rcambios ráápidos en el tamapidos en el tamañño de los o de los casquetescasquetesLaurentinoLaurentino y y FinoescandinavoFinoescandinavo

Mayor albedo superficial

Menor temperatura

TIEMPOExtensión hacia latitudes más bajas

Mayor temperatura

Menor potencia de lámina de hielo

INESTABILIDAD DEL HIELO

FUSIÓN RÁPIDA

FIN BRUSCO DE LA FIN BRUSCO DE LA GLACIACIGLACIACIÓÓNN

Retroalimentación +

Reducción de las precipitaciones (menor evaporación

El El ÚÚltimo Mltimo Mááximo Glacial (ximo Glacial (YoungerYounger DryasDryas))

∆T

= 9

ºCValor del descenso térmico:

Groenlandia: 23 ºC inferior al actual

Trópico: 5 ºC inferior al actual

Aguas oceánicas superficiales: 4-5 ºC inferior al actual

n.m

.= -1

20 mHemisferio Norte:

Casquetes + permafrost = 27x106 km2

(40 % de Norteamérica y Eurasia)

Hemisferio Sur:

Antártida: casquete similar al actual

Banquisa antártica: 4x106 km2 (en verano). Nunca se congeló el estrecho de Drake

Casquetes Laurentino y Finoescandinavo

Casquete Laurentino:

16x106 km2, 32 veces la superficie de España.

3.000-4.000 m de espesor

30x106 km3

36º latitud N (Nueva York)

Casquete Finoescandinavo:

7x106 km3

2.000 m de espesor máximo

Latitud equivalente a la de Berlín

¿¿De dDe dóónde procede la humedad para formar esos nde procede la humedad para formar esos casquetescasquetes de hielo?de hielo?

¿¿De dDe dóónde procede la humedad para formar esos nde procede la humedad para formar esos casquetescasquetes de hielo?de hielo?

Polo N

Ecuador

Aire fríoy denso

Aire cálido

Evaporaciónintensa

Precipitaciónintensa

GR

AD

IENTE

TÉRMICO