Antártida: el inicio de la era glacial del Terciario

En el hilo del evento K-T habíamos comentado algunas cosas sobre el mundo post-extinción masiva. Entre ellas que al poco el clima cálido que reinaba en el mundo se restableció, también comentamos algunas posibilidades que debieron darse para que aquella larga (y gloriosa) fase cálida tocara a su fin.

Bueno pues nuevos estudios refuerzan la idea de que debió producirse hace unos 35-40 millones de años a raíz de la separación de la Antártida y Sudamérica, y con el nacimiento de la corriente circumpolar antártica:

http://www.sciencedaily.com/releases/2011/05/110526141406.htm

Significant Role Played by Oceans in Ancient Global Cooling

ScienceDaily (May 28, 2011) — Thirty-eight million years ago, tropical jungles thrived in what are now the cornfields of the American Midwest and furry marsupials wandered temperate forests in what is now the frozen Antarctic. The temperature differences of that era, known as the late Eocene, between the equator and Antarctica were only half of what they are today. A debate has long been raging in the scientific community on what changes in our global climate system led to such a major shift from the more tropical, greenhouse climate of the Eocene to the modern and much cooler climates of today.

New research published in the journal Science, led by Rensselaer Polytechnic Institute scientist Miriam Katz, is providing some of the strongest evidence to date that the Antarctic Circumpolar Current (ACC) played a key role in the major shift in the global climate that began approximately 38 million years ago. The research provides the first evidence that early ACC formation played a vital role in the formation of the modern ocean structure.

The paper, titled "Impact of Antarctic Circumpolar Current development on late Paleogene ocean structure," is published in the May 27, 2011, issue of Science.

"What we have found is that the evolution of the Antarctic Circumpolar Current influenced global ocean circulation much earlier than previous studies have shown," said Katz, who is assistant professor of earth and environmental science at Rensselaer. "This finding is particularly significant because it places the impact of initial shallow ACC circulation in the same interval when the climate began its long-term shift to cooler temperatures."

There has been a debate over the past 40 years on what role the Antarctic Circumpolar Current had in the underlying cooling trend on Earth. Previous research has placed the development of the deep ACC (greater than 2,000 meters water depth) in the late Oligocene (approximately 23-25 million years ago). This is well after the global cooling pattern had been established. With this research, Katz and her colleagues used information from ocean sediments to place the global impact of the ACC to approximately 30 million years ago, when it was still just a shallow current.

Oceans and global temperatures are closely linked. Warmer ocean waters result in warmer air temperatures and vice versa. In the more tropical environs of the Eocene, ocean circulation was much weaker and currents were more diffuse. As a result, heat was more evenly distributed around the world. This resulted in fairly mild oceans and temperatures worldwide, according to Katz. Today, ocean temperatures vary considerably and redistribute warm and cold water around the globe in significant ways.

"As the global ocean currents were formed and strengthened, the redistribution of heat likely played a significant role in the overall cooling of the Earth," Katz said.

And no current is more significant than the ACC. Often referred to as the "Mixmaster" of the ocean, the ACC thermally isolates Antarctica by preventing warm surface waters from subtropical gyres to pass through its current. The ACC instead redirects some of that warm surface water back up toward the North Atlantic, creating the Antarctic Intermediate Water. This blocking of heat enabled the formation and preservation of the Antarctic ice sheets, according to Katz. And it is this circumpolar circulation that Katz's research concludes was responsible for the development of our modern four-layer ocean current and heat distribution system.

To come to her conclusions, Katz looked at the uptake of different elemental isotopes in the skeletons of small organisms found in ocean sediments. The organisms, known as benthic foraminifera, are found in extremely long cores of sediments drilled from the bottom of the ocean floor.

During their lifetime, foraminifera incorporate certain elements and elemental isotopes depending on environmental conditions. By analyzing the ratios of different isotopes and elements, the researchers are able to reconstruct the past environmental conditions that surrounded the foraminifera during their life. Specifically, they looked at isotopes of oxygen and carbon, along with ratios of magnesium versus calcium. More detailed information on Katz's isotopic analysis methods can be found at http://green.rpi.edu/archives/fossils/index.html.

Analysis of these isotopes from sediment cores extracted directly off the North American Atlantic coast showed the earliest evidence for the Antarctic Intermediate Waters, which circulates strictly as a direct consequence of the ACC. This finding is the first evidence of the effects of shallow ACC formation. The findings place development of the ACC's global impact much closer to the time that Antarctica separated from South America. It had previously been thought that the currents moving through this new continental gateway could not be strong enough at such shallow depths to affect global ocean circulation.

Katz points out that the larger cooling trend addressed in the paper has been punctuated by many short, but often significant, episodes of global warming. Such ancient episodes of warming are another significant aspect of her research program, and play an important role in understanding the modern warming of the climate occurring on the planet.

"By reconstructing the climates of the past, we can provide a science-based means to explore or predict possible system responses to the current climate change," Katz said.

Katz is joined in the research by Benjamin Cramer of Theiss Research; J.R. Toggweiler of Geophysical Fluid Dynamics Lab/NOAA; Chengjie Liu of ExxonMobil Exploration Co.; Bridget Wade of University of Leeds; and Gar Esmay, Kenneth Miller, Yair Rosenthal, and James Wright of Rutgers University.

Lo he leído un poco rápido pero lo que concluyen es que la corriente circunantártica produce un efecto de aislamiento de las aguas frías del sur haciendo que todo el círculo polar antártico se convierta en un gigantesco foco frío. Lo que no entiendo es lo que comentan al principio de que en el Eoceno las corrientes marinas eran débiles y por eso no había tanta diferencia de temperatura entre el Ecuador y los Polos. ¿No debería ser a la inversa? Cuando las corrientes marinas son fuertes se distribuye mucho más rápidamente el calor y las temperaturas se tienden a igualar. Pongo el texto porque igual no le he entendido bien:

"Oceans and global temperatures are closely linked. Warmer ocean waters result in warmer air temperatures and vice versa. In the more tropical environs of the Eocene, ocean circulation was much weaker and currents were more diffuse. As a result, heat was more evenly distributed around the world. This resulted in fairly mild oceans and temperatures worldwide, according to Katz. Today, ocean temperatures vary considerably and redistribute warm and cold water around the globe in significant ways."

Pues roberto a causa de tu pregunta me ha entrado una crisis de identidad al descubrir lo poco que sabía de la circulación termohaliana, o por lo menos lo mal que la entendía. No puedo dar una respuesta efectiva a lo que comentas pero a ver si así vamos mejorando nuestro conocimiento del tema.

Parece ser que en aquella época las corrientes marinas eran como mínimo lentas, y debían ser un instrumento efectivo de distribución de calor. Lo que sucedió al separarse la Antártida de ambas, Sudamérica y Australia, es que nació la corriente circumpolar, y esta maldita al contrario que las corrientes de entonces era fría y salina, densa por tanto, con capacidad para moverse a través de aguas menos densas y de alcanzar el fondo marino. Así es la corriente actual que circunda la Antártida, una masa inmensa de agua fría y densa toda ella desde la superficie hasta el fondo, totalmente inmune a los embates de las corrientes superficiales cálidas, las cuales al chocar contra la corriente antártica son totalmente maltratadas y desviadas (al norte y al este).

Bueno a lo que vamos. Yo creía que la corriente antártica era estática, y que la circulación termohaliana se iniciaba en el Ártico. Pues no, las corrientes antárticas profundas siguen hacia el ecuador ¡y no tengo ni idea de qué pasa con ellas!  

Bueno si es como en el caso de las aguas del Ártico, tardaría 400 años en cruzar el Atlántico, y de nuevo ni idea de cómo se complementa con dichas aguas frías del Ártico ¡y no me refiero a la corriente antártica media! (hay un caos total de corrientes por ahí abajo).

Por lo que he leído, cuando empieza la glaciación en el Eoceno, estas corrientes frías lo que causaron fue un colapso de la distribución de calor, al distribuir masas frías (menos cálidas como diría aquel) por todo el globo. Dando lugar por tanto un enfriamiento global.

La circulación termohaliana y la presencia de corrientes profundas de distribución global, si bien distribuyen, lo que han significado para la Tierra es una distribución de calor menos efectiva.

No lo he encontrado en ningún sitio, pero deduzco de todo esto que antes del nacimiento de la Corriente Circumpolar Antártica, el calor se distribuía mediante corrientes cálidas superficiales, que en ningún momento experimentaban procesos de enfriamiento.

¿Y no puede ser que primero sea el enfriamiento al situarse la Antartida en su lugar actual y después el clima se vaya calentando progresivamente al ir funcionando la "cinta transportadora de calor?
Lo que yo digo es que primero hay una glaciación más o menos gorda por el simple hecho de tener masa continental a una latitud tan baja y despúes la Tierra tiende a autorregularse mediante la circulación termohalina. Aunque claro hay que explicar cómo se produce una glaciación por el hecho de que un continente viaje hacia el polo, tal vez las coladas de aire antártico se hicieron muy fuertes y afectaron a la zona de la Patagonia, Sur de África o Sur de Australia.

Lo que no entiendo es lo que comentan al principio de que en el Eoceno las corrientes marinas eran débiles y por eso no había tanta diferencia de temperatura entre el Ecuador y los Polos. ¿No debería ser a la inversa? Cuando las corrientes marinas son fuertes se distribuye mucho más rápidamente el calor y las temperaturas se tienden a igualar. Pongo el texto porque igual no le he entendido bien:

"Oceans and global temperatures are closely linked. Warmer ocean waters result in warmer air temperatures and vice versa. In the more tropical environs of the Eocene, ocean circulation was much weaker and currents were more diffuse. As a result, heat was more evenly distributed around the world. This resulted in fairly mild oceans and temperatures worldwide, according to Katz. Today, ocean temperatures vary considerably and redistribute warm and cold water around the globe in significant ways."

Son los sistemas de vientos los que mueven a las corrientes marinas y no viceversa (sin contar con Coriolis). Lo digo porque dicho así, parece como si la atmósfera fuese la que espera la respuesta de las corrientes marinas, cuando primero son las corrientes marinas la que esperan la respuesta de la atmósfera. Desde luego que la atmósfera no solo depende de la energía retenida en el océano y su distribución a la atmósfera; corresponderá solo una parte. 

Las corrientes profundas y medias, que sí acaban afectando a la atmósfera Néstor, van por su cuenta, según el relieve submarino y la densidad que tengan, si no me equivoco.

Por supuesto, Francisco. Pero esas corrientes oceánicas lentas y difusas cerca de los trópicos de las que habla ese estudio, entiendo que se refiere a las corrientes oceánicas superficiales de aquel entonces.

Hay evidentes estudios estadísticos que demuestran que los vientos Alisios están perfectamente correlacionados con la temperatura del Atlántico tropical (leído de alguna divulgaciones que circulan por Internet (solo hay que ver el evento de "El Niño").

Entiendo que esas corrientes oceánicas superficiales, al ser débiles y difusas, era porque los vientos Alisios hacía lo propio también, ya que esto último, es el que las crea y las dirige (otra cosa es el hundimiento según la densidad por salinidad, etc) y por qué no iba a ser de así, si el mismo estudio habla de una temperatura latitudinal más uniforme que la actualidad. ¿La razón? la propia masa oceánica fría antártica que aún no se había sumado a la orquesta, por ejemplo y que supongo, entre otras razones seguramente, pero que a partir de aquel momento (¿40mill de años más o menos?) comenzaría a fluir esa masa de agua fría profunda poco a poco hacia el Norte (matizar que ésta correspondería a un porcentaje de caudal (SV) que luego llegaría hasta el Ártico, no se luego dentro cuantos cientos de años (una molécula de agua tarda en recorrer toda la cinta termohalina en unos 1500-2000 años, me parece, en la actualidad (no lo tengo claro)). Digamos que a partir de ahí comenzó a aumentar las diferencias térmicas entre el polo norte y el Ecuador y los vientos del Hemisferio Norte se fueron reforzando, por lo que las corrientes oceánicas también harían lo propio. Supongo que más o menos se comprende y es más o menos lo que ya Francisco explicó.

Otra cosa es que esto lo confundamos con lo de la corriente del Golfo, que por cierto, solo (relativamente hablando) corresponde un cierto porcentaje de tasa de calor hacia Europa. Los propios vientos del Suroeste que se producen en el Atlántico Norte originado por las montañas Rocosas, por ejemplo, es otro factor de ese calentamiento en Europa (no todo es el transporte de calor oceánico por calor latente devuelto en la Atmósfera).

A todas estas, Las montañas Rocosas se fueron creando en el Terciario precisamente. Otro detalle que comenta ese estudio sobre la escaso transporte de calor hacia los Polos (además añadir que la formación de las montañas Rocosas debió de parar un cierto aporte de agua dulce hacia el Atlántico Norte por precipitaciones que supongo llegarían desde el Pacífico).

Digamos que sin demasiado transporte de calor hacia los Polos (ojo, más bien hacia las alturas para luego descender), poco movimiento atmosférico habrá, en especial latitudinalmente hablando (no existiría demasiada sustitución de aire frío por aire cálido o dicho de otra forma, poca energía (de momento, calórica, etc) que se pudiera transformar en Energía Eólica. También hay que tener en cuenta que tengo entendido que Groenlandia estaba situado más hacia Europa y esto, aunque otro tema más, es también significativo en la distribución de calor en el Atlántico Norte.

De todas formas, resumiendo sobre ese estudio, entendí que es la masa de agua más fría y densa Antártica la que se creó al aislarse el continente Antártico al Polo sur, para luego esta masa de agua fría y densa, unirse a la circulación Termohalina, también impulsado gracias a los vientos catabáticos Antárticos (para no permitir ese aislamiento en el círculo polar Antártico rechazándolo así y hundiéndose después) y así más tarde (no se cuantos cientos de años), pudo llegar hasta el círculo polar ártico para enfriarlo y a la vez aumentar el contraste térmico entre el Polo y Ecuador del Atlántico norte . Luego los sistemas de vientos se intensificarían y así a la vez, aumentaría de fuerza también la cinta transportadora oceánica.

También entiendo que esto no se puede mezclar con el evento K-T que ocurrió como 20 millones de años antes (que se dice rápido) y que algún papel debió de jugar también por donde se fue cerrando el continente Americano. ... y bueno, que el tema es mucho más complejo de lo que abarca el poco conocimiento que tengo sobre esto (solo de algunas lecturas, nada más). Mejor ilústrenme vosotros!   

Todo tiene su lógica. Se olvidan de algo fundamental del sistema climático: la litosfera y la deriva de continentes, con el itsmo de Panamá abierto en esa época. Por tanto,  ausencia de corriente del golfo y predominio de la circulación superficial. Lo que imprime velocidad a la corriente es el hundimiento por diferencia de salinidad, con formación de aguas profundas.  

Es cierto que La Antartida fue la primera manifestación del enfríamiento, pero hasta que no se cerró el itsmo de Panamá y el flujo solo pudo ser en una dirección , al norte, el Ártico estaba libre de hielos y no se dio una glaciación global.

Pero el motor principal será el viento, supongo. incluso abomba la masa de oceánica (más superficial).

Todo tiene su lógica. Se olvidan de algo fundamental del sistema climático: la litosfera y la deriva de continentes, con el itsmo de Panamá abierto en esa época. Por tanto,  ausencia de corriente del golfo y predominio de la circulación superficial. Lo que imprime velocidad a la corriente es el hundimiento por diferencia de salinidad, con formación de aguas profundas.  

Es cierto que La Antartida fue la primera manifestación del enfríamiento, pero hasta que no se cerró el itsmo de Panamá y el flujo solo pudo ser en una dirección , al norte, el Ártico estaba libre de hielos y no se dio una glaciación global.

Un continente en el polo como la Antártida, que se separó de américa del sur hace 30 millones de años, un mar encerrado entre continentes en el polo (como sucede en la actualidad) y un continente en el ecuador (que no se da en la actualidad) son tres posibles configuraciones que reducen el flujo de aguas cálidas al ecuador y pueden provocar una glaciación.
Pero no son suficientes. Tambien debe haber la combinación orbital adecuada. Sinó nanai. Y viceversa tambien. Aunque los ciclos de Milankovich esten en un buen momento, sin una situación de bloqueo del flujo de aguas cálidas, mal asunto.
Y además hay otros factores por estudiar como las variaciones del eje de la Tierra.
Por ahí he leido que cuando la luna esté a una distancia determinada dentro de 2 millones de años, se producirá una resonancia orbital planetaria que afectará la variabilidad del eje entre 20º y 38º, en vez de los 22 y 24 de la actualidad. Y en cinco millones de años se producirá otra que provocará que pase de 20 a 60 º.
Ni que decir tiene lo que esto supondría para el clima. Y estamos hablando de un periodo muy corto de tiempo geológicamente hablando.
Osea que este tema está en pañales, creo yo.

Pero no cabe duda que tuvo de ser un acaecimiento único en la historia geológica de la Tierra en ese periodo.

A raíz de esto, relaciono el descenso notable de la temperatura oceánica en el Atlántico Norte, por una afloración constante de aguas frías de procedencia antártica, con un aumento progresivo de absorción de CO2, cuando en ese periodo había mucho más CO2 atmosférico que en la actualidad y a la vez, un aumento progresivo en el Albedo en los Polos, sin retorno.


He estado leyendo que la Antártida y estos efectos en el clima fue mucho antes (sus efectos comenzaron hace unos 38 millones de años). Mientras, el istmo de Panamá terminó por crearse hace unos 4 millones de años. Entonces se formó la corriente del Golfo y Europa fue más cálida, mientras el Ártico se enfrió. Pero esto ocurrió mucho después, afectando ya en el Pleistoceno (hace 2,59 millones de años) dando una era glacial, pero mucho después.