1 Cambios climáticos y Mecánica Celeste Antonio Elipe Grupo de Mecánica Espacial Universidad de Zaragoza

2 glaciación. ( Del fr. glaciation). Del fr. 1. f. Formación de hielo. f. 2. f. Formación de glaciares. 3. f. Geol. Cada una de las grandes invasiones de hielo que en épocas remotas acontecieron en zonas muy extensas de distintos continentes. f. Geol.

3 mecánico, ca. ( Del lat. mechanicus, y este del gr.  ). Del lat. del gr. 1.adj. Perteneciente o relativo a la mecánica. 11. f. Parte de la física que trata del equilibrio y del movimiento de los cuerpos sometidos a cualquier fuerza.adj. f. mecánica celeste. 1. f. Rama de la astronomía que estudia los movimientos de los astros por la interacción gravitatoria. f.

4 Glaciaciones Louis Agassiz Sociedad Suiza de Ciencias Naturales Neuchâtel 26-VII-1837

5 Bloques erráticos

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7 ¿ Origen? Arrastre glaciar Diluvio universal Grandes olas Icebergs (Lyell) Otros …. ¿Cómo habían llegado a las montañas?

8 Glaciares 1815 Perraudin: marcas glaciares, morrenas 1852 Groelandia 1880 Antártida Aceptada: Escocia, Suiza, Escandinavia Rechazada: Países costeros

9 Glaciares

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14 ¿Cómo se forman Glaciares? Apilamiento de nieve 30 m hielo ¿longitud y velocidad ? Cantidad de nieve Cae, evapora y funde ¿Equilibrio? Sí, pero dinámico

15 Confirmación de Glaciación Línea de morrenas en USA 45 m alta Desde Long Island hasta Washington Capa de hielo en glaciación = = 13 veces la de hoy en el hemisf. norte Espesor de 1 km ¿De dónde procedía el agua?

16 Confirmación de Glaciación ¿Cuánto debía bajar el nivel del mar? 30 m cambios en las costas La corteza y manto se hunden ¿Qué pasó en el deshielo? Respuesta inmediata (sube nivel del mar) Respuesta gradual (sube terreno, 50 cm/siglo) En 1875 se tenía mapa completo de varias glaciaciones

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19 Preguntas ¿Qué agente causó las glaciaciones? ¿Por qué se retiró el hielo? ¿Volverá a haber nuevas glaciaciones?

20 Respuestas Actividad solar Polvo entre Sol y Tierra Concentración de CO 2 Astronómica (Mecánica Celeste)

21 1842: J.A. Adhémar

22 Primav + Verano = Otoño + Invier. + 7 días Hemisferio norte se calienta Hemisferio sur se enfría ¿ha sido siempre así? NO

23 Elementos orbitales a semi eje e excentricidad I inclinación  ángulo Nodo  ángulo periastro P periodo Son funciones del tiempo t

24 Precesión (Hiparco S.3 B.C.)

25 Las estaciones se adelantan ! Periodo de 26.000 años

26 Precesión + Perihelio Periodo de 22.000 años

27 D’Alembert La cantidad total de calor recibido por un hemisferio durante un año es igual a la recibida por el otro. Corrientes marinas (von Humbolt)

28 James Croll (1864)

29 Adhémar + cambios en la excentricidad Dispone de la teoría de Le Verrier (1856) Planetas excepto Neptuno Hipótesis: Disminución de la cantidad de luz en el invierno favorece la acumulación de nieve. Aumento de la capa de nieve aumenta el frío al reflejarse la luz.

30 Diferentes excentricidades

31 James Croll (1864) Condiciones: Órbita muy excéntrica Solsticio de invierno muy alejado el Sol Conclusión: La última etapa glaciar comenzó hace 250.000 años y acabó hace 80.000 años Ha habido más glaciaciones Épocas Glaciares e Interglaciares

32 Milutin MILANKOVITCH (1879-1958) Ph. D. Viena 1904 Prof. Univ. Belgrado 1909 « Teoría matemática capaz de descubrir los climas de la Tierra, Marte y Venus, hoy y en el pasado » Toda su vida

33 Milutin MILANKOVITCH Teoría de Pilgrim (1904) Precesión, excentricidad y oblicuidad para 1.000.000 años

34 Milutin MILANKOVITCH Cantidad de radiación solar en cada estación y en cada latitud Distancia y ángulo de incidencia (Newton) 1ª Guerra de los Balcanes « El problema de la teoría astronómica de las glaciaciones » (1914) Oblicuidad es un factor muy importante

35 Cambios en Oblicuidad

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38 Milutin MILANKOVITCH 1ª Guerra Mundial Prisionero varios meses Reclamado en Budapest « Teoría matemática del fenómeno del calor producido por radiación solar » (1920) Köppen (meteorólogo) y Wegener (geólogo)

39 Milutin MILANKOVITCH Curvas de radiación solar Varias latitudes 55º, 60º y 75º ¿Causa de una glaciación ? Köppen: Disminución de calor en verano

40 Milutin MILANKOVITCH 1941 Günz, Mindel, Riss y Würm

41 Milutin MILANKOVITCH 1941 Amplio periodo interglaciar 22.000 años

42 Dataciones Geológicas Espesor de capas sedimentarias

43 Dataciones Geológicas Carbono radiactivo (Libby, 1949) Norma: « If it’s organic, collect it and date it » Validez < 40.000 años Fin última glaciación 18.000 años Extiende la datación hasta 100.000 años Milankovitch Teor. se abandona

44 En el fondo del mar … 1872 H.M.S. Challenger El fondo marino era una capa de sedimentos Cerca continentes: arena, barro, etc (ríos) Lejos continentes: Ozoos (fósiles animales y plantas microscópicas) Plankton > 4000 m no hay registros orgánicos < 4000 m Aguas calientes: foraminíferos Aguas frías: radiolarios y diatomeas

45 En el fondo del mar … 1947 registros de 15 m 3 capas diferentes Capas 1 y 3 Globorotalia menardii Aguas cálidas Capa 2, ausente Distinta concentración CaCO 3 Ericson supone 9 glaciaciones en Pleistoceno

46 Dataciones …. Isótopos del Oxígeno Aguas calientes abundancia de O 18 (Urey) Medir O 18 /O 16 en fósiles y saber la temperatura del agua cuando el organismo estaba vivo. Variación de sólo 2º Concentración de O 18 depende del espesor de la capa de hielo Más de 200 registros por año. Emiliani

47 Dataciones …. Brunhes (1906) descubre el cambio en la dirección magnética de la Tierra Matuyama (1926) descubre una nueva inversión …. Más inversiones magnéticas. (1963) Épocas de Brunhes y de Matuyana hace 700.000 años.

48 Proyecto CLIMAP > 100 científicos de USA y Europa Elaborar un mapa de la superficie terrestre durante la última glaciación Medir las oscilaciones del clima durante el Pleistoceno

49 Proyecto CLIMAP V28-238

50 Proyecto CLIMAP

51 Hays, Imbrie & Shackleton, Science 194 (1976) « It is concluded that changes in the earth’s orbital geometry are the fundamental cause of the succesion of Quaternary ice ages »

52 ¿Tema de investigación hoy? Extender el periodo de integración Datos precisos de planetas Masas, periodos, distancias, etc. Misones espaciales Teorías planetarias precisas Bretagnon, Laskar (BDL), Standish (JPL), … Aplicación a insolación Berger, Laskar, Zhu, …

53 ¿Tema de investigación hoy? Laskar et al. A&A 428 (2004) Teoría semianalítica, Perturbaciones 9 planetas, potencial terrestre y lunar, relatividad, y resonancias de frecuencias > 150.000 términos polinómicos Paso de integración ~ 300 años -250 M años < Solución < + 250 M años Sistema caótico! - 50 M años < Solución precisa < + 25 M años

54 Semieje mayor

55 Excentricidad

56 Oblicuidad

57 Longitud del día

58 ¿Futuro?

59 ¿Futuro Caliente?

60 1850 1966 L’Argentière

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