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Las variaciones climáticas del Cuaternario, alternándose épocas frías y secas con otras cálidas y húmedas, sucedieron por diferentes causas:

· Geológicas: que tienen su origen en procesos geodinámicos internos y externos:
 
- Internos o procesos endógenos: destaca la dinámica de las placas tectónicas de la corteza terrestre que son las responsables de la distribución de tierra y mares, las erupciones volcánicas y terremotos, el cierre del Istmo de Panamá, la apertura del estrecho de Berig y la elevación de la meseta del Tíbet.
 
Las erupciones volcánicas inyectan a la alta atmósfera una gran cantidad de partículas que reflejan la radiación solar e impiden que incidan sobre la superficie del planeta, lo que provoca un enfriamiento global en los años posteriores a las erupciones.
 
Los desplazamientos terrestres provocados por grandes terremotos pueden producir variaciones en los parámetros orbitales terrestres, como puede ser la inclinación del eje del planeta.


- Externos o procesos exógenos: Estos procesos suceden en la atmósfera y la hidrosfera, destaca la variación de los gases atmosféricos de efecto invernadero, la circulación general de la atmósfera, la acumulación de grandes cantidades de hielo y la circulación oceánica.

 

· Extraterrestres, por procesos que acontecen fuera de la Tierra. Entre estas causas nos encontramos:
 
- Los impactos de meteoritos y explosiones de cometas: éstos generan gran cantidad de polvo que permanecen en la alta atmósfera durante años impidiendo la entrada de la radiación solar, provocando un enfriamiento del clima en los años posteriores.
 
- Las variaciones de polvo estelar: este polvo cósmico se compone de minúsculos fragmentos rocosos que se genera por la colisión de asteroides y forman bandas de polvo que orbitan alrededor del Sol.
 
La cantidad de polvo se incrementa cada 100 ka. La mayor presencia de este polvo estelar puede tener relación con los periodos invernales glaciales.
 
- Los cambios de intensidad de la actividad del Sol y de las manchas solares: éstos también pueden influir en el clima, la energía proporcionada por el Sol puede disminuir con la desaparición o disminución de tamaño de las manchas solares y viceversa.
 
- Las fluctuaciones en la intensidad de la radiación solar sobre la Tierra: está en función de las características de la superficie del planeta. La relación entre la radiación solar reflejada en la superficie y la radiación total que llega, se expresa en forma porcentual y se denomina albedo. Las superficies claras tienen valores de albedo superior a las oscuras.
 
· Astronómicas, relacionadas por los parámetros orbitales de la Tierra:
 
 
Los ciclos de milankovitch:
 
Según la Teoría de Milankovitch (1941) son tres los factores astronómicos u orbitales que influyen en la variación del clima terrestre: la precesión de los equinoccios, la oblicuidad de la elíptica y la excentricidad de la órbita terrestre.
 
A) La precesión de los equinoccios: La Tierra describe una órbita ligeramente elíptica alrededor del Sol y éste no se encuentra en el centro sino que está un poco descuadrado, hacia un punto llamado, "foco" de la elipse.
 
La precesión de los equinoccios consiste en que el giro lateral del eje de la Tierra describe un cono en el espacio (movimiento como una peonza) cuya revolución se completa cada 22 ka formando a lo largo de la revolución del cono, un ángulo máximo de 47º.
 
Durante el solsticio de invierno en el hemisferio N, la tierra alcanza el lugar más cercano al Sol (perihelio) por lo que se recibe el máximo de radiación y calor. Sin embargo, durante el solsticio de verano en el hemisferio N, la tierra está en el lugar de su órbita más alejado del Sol (afelio) por lo que la radiación y calor recibido del Sol es un 3,5% menor. Esta es la situación actual pero no es estática, sino que gracias al giro lateral del eje de la Tierra se presentan variaciones y por ello hace 11 ka ocurría precisamente lo contrario.
 
Con la situación actual, el invierno es menos riguroso por estar el hemisferio N más próximo al Sol y en verano ocurra una disminución del calor. En situación contraria, el mayor alejamiento del Sol provocaría inviernos más fríos y secos, mientras que la proximidad del Sol en verano daría lugar a un aumento de la temperatura, dando lugar a la fusión de los hielos provocando una deglaciación.
 
 
B) La oblicuidad de la eclíptica: El eje de rotación de la Tierra forma actualmente un ángulo de 23º27´ con el plano de la eclíptica y es el que define la posición de lostrópicos de Cáncer y de Capricornio y de los círculos polares, estainclinación es la responsable de que existan las estaciones del año. Si esteeje fuera perpendicular no existirían las estaciones porque en cada puntodel paralelo la insolación sería la misma todo el año.
 
Pero esta inclinación no ha sido siempre la misma pues ha sufrido variaciones en los últimos millones de años cifradas entre 21,5º y 24,5º. Esto es lo que se conoce como oscilación, nutación o cabeceo del eje terrestre, que se produce cada 41 ka.
 
La menor inclinación del eje hace que los círculos polares asciendan unos grados de latitud, con la consiguiente reducción de los casquetes de hielo y a que los desiertos desciendan de latitud, aumentando su extensión las zonas templadas.
 
Las variaciones en la inclinación del eje terrestre también tienen influencia en los gradientes térmicos latitudinales, pues a mayor inclinación las latitudes altas reciben mayor energía durante el verano y las latitudes más bajas reciben menor energía, incluyendo en la circulación general de la atmósfera.
 
 
C) La excentricidad de la órbita terrestre:
La órbita que describe la Tierra alrededor del Sol, no es completamente circular sino que corresponde a una elipse en la que el Sol ocupa uno de los focos. La excentricidad de esta elipse es variable, en algunos momentos es circular mientras que en otros los es marcadamente elíptica.
 
Los cambios en la excentricidad de la órbita terrestre ocurren con dos periodicidades primarias de 100 ka y 400 ka. Cuando la excentricidad es alta, la elipse se estira y la Tierra recibe una ligera mayor cantidad de energía que cuando la excentricidad es más baja.
 
La mayor excentricidad de la órbita, produce un aumento de los contrastes térmicos del paso del verano al invierno en el hemisferio N y a una reducción en el hemisferio Sur, dependiendo también de las estaciones en que tengan lugar el afelio y el perihelio.
 
Cuando en un hemisferio el perihelio tiene lugar en verano y el afelio en invierno, con una excentricidad de la órbita alta, la radiación solar del verano será de gran intensidad mientras que la invernal será muy baja. Sin embargo, en el hemisferio contrario las diferencias estacionales se verán amortiguadas al coincidir el verano con el afelio y el invierno con el perihelio.
 
Así que, la existencia de los ciclos de Milankovich tienen una gran importancia para el desarrollo de las variaciones climáticas a lo largo de la historia de la Tierra, pues dependiendo de la combinación de estos tres ciclos, determinadas partes del planeta recibirán mayor o menor cantidad de radiación.
 
 
La circulación oceánica:
 
El movimiento de las corrientes marinas juega un papel muy importante en la variación climática, pues transporta la energía excedente acumulada de los mares tropicales hacia latitudes donde escasea la energía, atemperando los climas de las latitudes más altas.
 
Hay dos clases de corrientes marinas: las corrientes superficiales y las corrientes profundas. Entre las corrientes superficiales la más importante es la del Golfo, que circula en el Atlántico N, desde el Golfo de Méjico y el Caribe hasta las costas de Europa. Es una corriente de aguas superficiales que han sufrido un calentamiento en la zona tropical por la insolación, son más cálidas y ligeras que las frías aguas profundas sobre las que se sitúan. Esta corriente baña las costas occidentales del N de América y se dirige a las costas del E y N de Europa.
 
Circula a una profundidad de unos 100 m con una anchura que en algunos tramos supera los 1.000 km y se desplaza a una velocidad de 1,8 m3/s, trasvasando un caudal de unos 80 millones de m3. Esta corriente hace que los vientos fríos y secos que proceden del continente americano se carguen de humedad y aumenten su temperatura al atravesar el Atlántico N, atemperando el clima del N de Europa. Sin la intervención de esta corriente, los inviernos europeos serían mucho más fríos y secos. Esta corriente se compensa gracias a la existencia de la corrientes profundas de aguas frías que circulan hacia el sur.
 
Las corrientes frías profundas se forman cuando las aguas superficiales de la corriente del Golfo se enfrían al llegar a los mares del Norte y del Labrador, en el paralelo 65ºN estas aguas se hunden por un descenso brusco de su temperatura, hecho que aumenta la densidad de las aguas y retornan al S por las zonas profundas del océano, dando lugar a un cinturón convectivo en el Atlántico N, cuyo funcionamiento es reforzado por la salinidad de las aguas oceánicas, pues el fenómeno de hundimiento de estas aguas se debe además al aumento de la salinidad que se produce en las zonas árticas.
 
Al formarse los hielos marinos de la banquisa atlántica el excedente de sal que se origina se acumula por debajo de las aguas heladas, da lugar a unas aguas frías y con alta salinidad, siendo éstas más densas formando las aguas profundas del Atlántico, esto es lo que se conoce como corriente termohalina.
 
Otra corriente similar a la del Golfo, es la que existe en el Océano Pacífico y se denomina Kuroshio, que tiene lugar en el mar tropical del S del Japón, recorre las costas de Japón en dirección N viaja por el Pacífico para dirigirse hacia las costas de EEUU y Méjico, donde adquiere dirección S conociéndose como corriente de California, pero esta corriente no tiene la misma intensidad que la corriente del Golfo a causa de la menor salinidad del Pacífico, por ello los climas de las costas circumpacíficas son más fríos en invierno que los lugares europeos situados en la misma latitud.
 
La diferencia de salinidad entre los Océanos Atlántico y Pacífico se debe a que el Atlántico sufre en verano una intensa evaporación, tal volumen no se compensa ni con las precipitaciones ni con las escorrentías continentales, sin embargo en el Pacífico las aportaciones de agua dulce de las escorrentías de las Montañas Rocosas son muy importantes además se produce un trasvase de humedad en la zona tropical del Atlántico hacia el Pacífico a través de los vientos aliseos que cruzan el istmo de Panamá, con formación sobre el Pacífico de masas de agua cargadas en vapor de agua por la evaporación del Atlántico tropical.
 
Las corrientes profundas originadas en los mares del Norte y del Labrador, reciben la denominación NADW, alcanzan un gran volumen y unos caudales enormes de unos 13 m3/s, dando lugar a una corriente fría y muy profunda originada en los mares del Norte y otras más superficial algo más cálida originada en las aguas S de Groenlandia y del Labrador. La corriente NADW circulará por el Atlántico N hacia llegar a la Antártica y después se dirigirá hacia el Pacífico.
 
Debajo de los hielos de las banquisas de los mares de Wedell y Ross, en la plataforma Atlántica, se forman otras corrientes profundas de aguas frías. En estas zonas se produce una intensa congelación de las aguas marinas que conduce a un aumento de la salinidad bajo la banquisa, aumentando así la densidad de las aguas marinas. Estas aguas muy densas y frías, se hunden en el océano dando lugar a la corriente profunda ABW que viajará hasta el paralelo 40º, descendiendo en cuña por debajo de la corriente NADW.
 
Además de las corrientes profundas NADW y ABW, existe una serie de circuitos de corrientes de aguas intermedias que también influyen en la variación climática.
 
En las zonas ecuatoriales se origina una corriente superficial que recorre  las costas de Brasil de S a N, recibe la denominación de NBC y compensa los enormes flujos de la corriente NADW. Esta corriente superficial de procedencia S se une a la corriente tropical de procedencia E que tiene su origen en la corriente de las Canarias, dando lugar a la corriente del Golfo a la altura de la isla de Cuba. También existen otras corrientes que tienen su origen en el ascenso de las aguas profundas, dando lugar a las corrientes frías de Canarias y Benguela en las aguas atlánticas, y de California y Humbold en las pacíficas.
 
La circulación oceánica condiciona en gran medida los climas actuales y sus variaciones anuales, pero esta situación no ha sido la misma a lo largo del Cuaternario, pues la circulación termohalina se debilitó enormemente en los períodos fríos del Pleistoceno, existiendo un desequilibrio en la producción y circulación de las aguas profundas.

 

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