El CO2 está detrás de los cambios drásticos en la temperatura de la Tierra en los últimos 485 millones de años

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Expertos en paleoclima y paleobiología del Museo Nacional de Historia Natural Smithsonian y de la Universidad de Arizona, ambos en EE. UU., han liderado un estudio ofrece la visión más detallada hasta ahora de cómo ha cambiado la temperatura de la superficie de la Tierra en los últimos 485 millones de años.

En el trabajo, cuyos resultados se presentan en Science, los investigadores han elaborado una curva de la temperatura media global de la superficie terrestre (GMST, por sus siglas en inglés) a lo largo del tiempo profundo (deep time): el pasado remoto de nuestro planeta que se remonta a muchos millones de años.

Esta nueva reconstrucción de la historia de la temperatura de la Tierra –basada en un método que combina diversos datos físicos indirectos con predicciones de modelos climáticos– revela una gama mucho más amplia de variabilidad climática de lo que se creía a lo largo del Eón Fanerozoico. Este periodo abarca desde hace unos 540 millones de años de tiempo geológico hasta nuestros días, en el que la vida se diversificó, se extendió por el planeta y pasó por múltiples extinciones masivas.

Factor determinante en la temperatura

La curva también confirma que el dióxido de carbono atmosférico (CO₂) ha sido el factor determinante en la temperatura a lo largo de este periodo, lo que ofrece nuevas perspectivas sobre la sensibilidad climática terrestre en escalas temporales largas, señalan los autores.

Según detalla a SINC Emily Judd, investigadora de paleoclima en el Smithsonian y en la Universidad de Arizona, para crear esta curva de temperatura, usaron “un método denominado ‘asimilación de datos’, que permite la combinación de información geológica con simulaciones de modelos climáticos, con el fin de lograr una mejor comprensión de los climas antiguos”.

En colaboración con varias docenas de investigadores de la comunidad paleoclimática, su equipo creó una base de datos con más de 150.000 estimaciones de temperaturas antiguas, que publicaron en 2022, cuenta Judd.

“Estos datos ofrecen una instantánea detallada de las condiciones existentes en un lugar y un momento concretos. Pero puede resultar difícil dar sentido a esta información en un contexto global: es como intentar descifrar la imagen de un puzle de 1.000 piezas, cuando solo se tiene un puñado de piezas para empezar”, subraya la primera firmante del artículo.

Una curva de temperatura más precisa

Al mismo tiempo, dice, “nuestros colaboradores de la Universidad de Bristol (Reino Unido) elaboraron más de 850 simulaciones de modelos climáticos, cada una de las cuales ofrece una imagen única de cómo podría haber sido el mundo en distintos momentos del pasado remoto –varias imágenes posibles del puzle–. Luego, “lcombinamos matemáticamente los datos geológicos con los modelos climáticos para crear una curva más precisa de cómo ha variado la temperatura de la Tierra en los últimos 485 millones de años”, subraya.

En su opinión, este método permite aprovechar las ventajas de cada fuente de información y, al mismo tiempo, minimizar sus limitaciones. “Por ejemplo, las simulaciones de modelos del clima a menudo requieren que el usuario seleccione una concentración específica de dióxido de carbono atmosférico para ejecutar el modelo, pero estimar con precisión este valor hace cientos de millones de años puede resultar difícil.

En cambio, este “incorpora múltiples simulaciones del mismo periodo de tiempo realizadas con distintas concentraciones de CO₂ y deja que los datos geológicos influyan en la solución”.

Judd comenta que la asimilación de datos se desarrolló originalmente como técnica de previsión meteorológica, actualizando los modelos meteorológicos con datos en tiempo real para afinar las predicciones.

“En nuestro caso, utilizamos este sistema para hacer una predicción retrospectiva de las condiciones climáticas globales a lo largo de la historia de la Tierra”.

Respecto a las principales conclusiones del estudio, la investigadora indica que su reconstrucción “muestra que la temperatura de la Tierra ha sido más variable que lo indicado por otros registros del Fanerozoico. En periodos con altas concentraciones de gases de efecto invernadero, como el CO₂, el clima se ha calentado considerablemente.

‘Climas de efecto invernadero’

En la actualidad, prosigue, “la temperatura media es de unos 15 °C, pero en otros momentos superó los 30 °C. Es importante resaltar que se trata de épocas en las que el aspecto de la Tierra era muy diferente al actual: las concentraciones de CO₂ eran mucho más elevadas y no había capas de hielo en el planeta, lo que denominamos ‘climas de efecto invernadero’.

Añade que, aunque sus estimaciones para esos climas “son más cálidas que estudios previos del Fanerozoico, coinciden de forma notable con otros datos recientes del Cenozoico (últimos 66 millones de años). Esto sugiere que los registros anteriores podrían haber subestimado el calentamiento en épocas sin hielo permanente”.

Los autores identificaron cinco estados climáticos distintos y muestran que la mayor parte de la historia de la Tierra transcurrió en climas más cálidos que fríos.

Judd detalla que estos estados climáticos “son una forma de agrupar intervalos de tiempo que tuvieron temperaturas globales similares para analizar si tienen otras características en común. Por ejemplo, señala, “presuponemos que las temperaturas deberían ser más cálidas cerca de los trópicos y más frías próximas a los polos”.

Sin embargo, “cuando el clima global se calienta, las distintas regiones lo hacen a ritmos diferentes. Y eso podemos verlo hoy: los datos modernos de temperatura demuestran que los polos se calientan mucho más rápido que los trópicos, un fenómeno que llamamos ‘amplificación polar’.

Basándose en los estados climáticos, el equipo ha demostrado que las temperaturas en todo el planeta son relativamente predecibles. “Diferentes intervalos en la historia de la Tierra que tienen temperaturas globales similares también muestran una distribución parecida de las temperaturas entre los trópicos y los polos”, dice la coautora.

Además, añade, “observamos cómo variaba el dióxido de carbono entre cada estado climático y mostramos que diferentes intervalos en el pasado de la Tierra, con temperaturas globales parecidas, también tienen concentraciones de CO₂ similares, lo que demuestra la fuerte relación entre la temperatura y los gases de efecto invernadero”.

Emisiones antropogénicas

Emily Judd destaca que “cuando el clima se transforma gradualmente a lo largo de millones de años, los organismos disponen del tiempo necesario para evolucionar y adaptarse. Por el contrario, cuando los valores de dióxido de carbono y las temperaturas varían rápidamente, los organismos no pueden seguir el ritmo del cambio medioambiental y, por tanto, existe una mayor probabilidad de que se produzca una extinción masiva”.

La investigadora recalca que su estudio y muchos otros anteriores “siguen demostrando la fuerte y persistente relación entre las concentraciones de CO₂ y la temperatura global, tanto en la historia geológica reciente de la Tierra como en su pasado más lejano.

“Existe desde hace mucho tiempo un consenso científico entre las comunidades paleoclimáticas y climatológicas: sabemos que las emisiones antropogénicas están calentando nuestro planeta y cambiando el clima, y ha llegado el momento de actuar sobre la base de lo que ya sabemos”.