Algunos avances recientes en paleoclimatología
Antes de 1970, gran parte de la investigación paleoclimatológica se centraba principalmente en reconstrucciones climáticas que describían lo sucedido, con estudios que incluían una variedad de diferentes tipos de datos indirectos (Wendland, 1991). Las técnicas de datación radiométrica, como la datación por radiocarbono y por argón potásico, proporcionaron un medio cuantitativo para datar los cambios climáticos del pasado. La investigación paleoclimática se vio impulsada por la creación de numerosos centros de investigación especializados en determinados datos indirectos y métodos de datación. Por ejemplo, la dendroclimatología, el estudio de los anillos de los árboles, se aceleró tras la creación del Laboratorio de Investigación de Anillos de Árboles en la Universidad de Arizona (Estados Unidos) en 1937. Posteriormente se crearon laboratorios dendroclimáticos similares en la Universidad de Columbia (Nueva York), la Universidad de Arkansas, la Unidad de Investigación Climática de la Universidad de East Anglia (Reino Unido) y el Instituto Federal Suizo de Investigación Forestal, de la Nieve y del Paisaje (Suiza), entre otros muchos. También surgieron centros de investigación centrados en otros indicadores como la palinología, como la Universidad de Minnesota (Estados Unidos), la Universidad de Cambridge (Inglaterra), la Universidad de Lund (Suecia), la Universidad de Berna (Suiza) y el Instituto de Geografía de la Academia Rusa de Ciencias (Moscú). Del mismo modo, también surgieron destacados centros de investigación en paleoceanografía del Cuaternario, entre los que destacan los de la Universidad de Cambridge, la Universidad de Brown y la Universidad de Columbia. Con el paso del tiempo, se desarrollaron mejoras y nuevas técnicas de análisis de datos en destacados centros de investigación como el Centro de Investigación del Cuaternario de Estados Unidos y el Laboratorio de Loess y Geología del Cuaternario de Xian de la Academia de Ciencias de China. Los académicos recién formados que se graduaron en estos centros de investigación iniciaron sus propios centros de investigación, creando bases de datos paleoclimáticos.
A partir de principios de la década de 1970, el desarrollo de ordenadores de alta velocidad fomentó un nuevo tipo de paleoclimatología especializada en el análisis de grandes conjuntos de datos paleoclimáticos (Wright y Bartlein, 1993). Algunas herramientas interpretativas de los análisis paleoclimáticos son de naturaleza cualitativa, que continúan hasta hoy y pueden implicar análisis desde escalas locales hasta hemisféricas (Figura 1). Los primeros estudios cuantitativos aplicaban funciones de transferencia básicas para convertir las variables proxy en variables climáticas, lo que también implicaba la calibración de los datos climáticos modernos con los datos ambientales modernos. Las relaciones modernas se aplicaron a los datos ambientales fósiles para reconstruir cuantitativamente el clima del pasado (Webb y Bryson, 1972). A medida que los conjuntos de datos aumentaban, también lo hacía la sofisticación de las herramientas de interpretación cuantitativa para analizar los conjuntos de datos paleoclimáticos a gran escala (Mann et al., 1998; Prentice et al., 1991). Por ejemplo, el Atlas de la Sequía de América del Norte, recientemente compilado, que proporciona mapas geográficos de la gravedad de la sequía por año, se basa en una red geográfica de 835 sitios de anillos de árboles (Figura 3; Cook y Krusic, 2004). En la actualidad se dispone de muchas redes de datos paleoclimáticos a través del Centro Mundial de Datos-A de Paleoclimatología (WDC-A) en Boulder, CO (Webb et al., 1994), y de otros sitios espejo en todo el mundo en Johannesburgo en Sudáfrica, Lanzhou en China, Mendoza en Argentina, Nairobi en Kenia y Pune en la India (Eakin et al., 2003). Estas redes de datos van de la escala regional a la global, con ejemplos como la Base de Datos Internacional de Anillos de Árboles (Grissino-Mayer y Fritts, 1997) y la Base de Datos Global de Polen.
La revolución informática también creó una perspectiva paleoclimática para tratar con los MCG. Estos modelos son similares a los utilizados en la previsión meteorológica diaria, pero los principios se aplican para simular patrones climáticos a gran escala del pasado. Los primeros intentos se centraban sobre todo en la atmósfera, pero la modelización paleoclimática ha evolucionado para vincular los modelos atmosféricos con las retroalimentaciones detalladas en relación con los procesos de la biosfera, la litosfera y la hidrosfera (Kohfeld y Harrison, 2000; Kutzbach et al., 1998). Se ha prestado mucha atención a las retroalimentaciones océano-atmósfera. Los MCG se han utilizado para simular paleoclimas que van desde unos cientos hasta millones de años atrás (Kutzbach, 1992), así como determinados marcos temporales y fenómenos de interés en el pasado (LeGrande et al., 2006; Seager et al., 2005). A diferencia de los datos indirectos paleoclimáticos, que reconstruyen de forma independiente «lo que ocurrió» (Figura 1), los MCG explican «por qué ocurrieron las cosas» y, por lo tanto, son una herramienta extremadamente útil para que los paleoclimatólogos pongan a prueba las hipótesis relativas a las causas del cambio climático comparando los resultados de las simulaciones con los derivados de los datos indirectos (Harrison y Prentice, 2003; Mahowald et al., 1999). En las dos últimas décadas, han surgido muchos grupos diferentes de modelización paleoclimática que siguen activos; algunos de ellos incluyen actividades de modelización en el National Center for Atmospheric Research de Boulder, CO, el Hadley Centre del Reino Unido, el Canadian Centre for Climate Modeling and Analysis, el Max-Planck Institute for Meteorology de la Universidad de Bremen, el Laboratoire de Météorologie Dynamique de Francia y el Goddard Institute of Space Studies de Maryland, EE.UU.
La mayor resolución de las técnicas de datación y el creciente conjunto de pruebas paleoclimáticas, en particular de núcleos de hielo y sedimentos marinos del Atlántico Norte, indican que en el pasado lejano se produjeron cambios climáticos abruptos a escala decadal-centenaria, que son muy diferentes en magnitud y carácter a los observados en el registro instrumental moderno (Clark et al., 1999; Labeyrie et al., 2003; Overpeck, 1996). Estos cambios son significativos para la sociedad, ya que ahora sabemos que tales cambios climáticos abruptos pueden ocurrir dentro de una sola vida humana. Los registros paleoclimáticos ofrecen, por tanto, el único medio de comprobar si nuestros modelos predictivos pueden simular esos cambios futuros. Se han realizado intentos de modelización para simular las causas y la naturaleza de estos cambios bruscos. Estas ejecuciones de modelos están permitiendo a los científicos realizar comparaciones detalladas entre datos y modelos a escala hemisférica y global (Clark et al., 2002). Sin embargo, hasta la fecha, la mayor parte de los estudios de modelización sobre estos fenómenos siguen centrándose en proporcionar pruebas de sensibilidad para evaluar los posibles mecanismos de forzamiento. Sólo estamos empezando a documentar y comprender los controles y las causas de estos cambios bruscos, y estas cuestiones seguirán siendo importantes para la comunidad paleoclimática durante los próximos años.