Más allá del nivel del mar

El nivel del mar , tanto global como baristático, ha fluctuado significativamente a lo largo de la historia de la Tierra. En escalas de tiempo geológicas , los principales factores que afectan al nivel del mar son el volumen de agua disponible debido al crecimiento o deshielo de los casquetes polares y el volumen de almacenamiento de las cuencas oceánicas debido a la tectónica de placas. Las influencias secundarias y terciarias sobre el volumen de agua son la sedimentación, el vulcanismo de plumas oceánicas, la temperatura del agua de mar, que afecta a la densidad , y la cantidad de agua retenida en otros depósitos como acuíferos , glaciares , lagos y ríos. Además de estos cambios globales, los cambios locales en el nivel del mar son causados ​​por el levantamiento de la corteza terrestre, conocido como topografía dinámica, y la subsidencia.

En escalas de tiempo geológicas, el nivel del mar ha fluctuado en más de cientos de metros. En el Arcaico, la mayor parte de la Tierra estaba cubierta de agua y la corteza oceánica primitiva era relativamente poco profunda. Con el tiempo, la composición de la corteza oceánica cambió, la tectónica de placas comenzó en algún momento del Proterozoico y la corteza oceánica se volvió más antigua y profunda, creando océanos como los que tenemos actualmente. Durante el Fanerozoico, para el cual se dispone de más información geológica, es decir, fósiles marinos, el nivel del mar fluctuó en varios cientos de metros, y los picos más altos generalmente se reconstruyen durante el Paleozoico medio y el Cretácico. ^{[ 2 ]}

Las principales razones de las fluctuaciones del nivel del mar en los últimos ~30 millones de años se deben a las fluctuaciones en los volúmenes de la capa de hielo antártica y, a partir de hace unos 5 millones de años, a la capa de hielo de Groenlandia.

Considerando los últimos millones de años, las fluctuaciones en el hielo y el nivel del mar se deben a los ciclos de Milankovitch . El nivel actual del mar es aproximadamente 130 metros más alto que el mínimo histórico. Se alcanzaron niveles bajos durante el Último Máximo Glacial (UMG), hace unos 20 000 años. La última vez que el nivel del mar fue más alto que el actual fue durante el Eemiense , hace unos 130 000 años. ^{[ 3 ]}

En una escala temporal más corta, el nivel bajo alcanzado durante el Último Máximo Glacial repuntó a principios del Holoceno , entre hace aproximadamente 14.000 y 6.500 años, lo que provocó un aumento del nivel del mar de 110 m. Los niveles del mar se han mantenido relativamente estables durante los últimos 6.500 años, terminando con un aumento del nivel del mar de 0,50 m durante los últimos 1.500 años. Por ejemplo, hace unos 10.200 años el último puente terrestre entre Europa continental y Gran Bretaña quedó sumergido, dejando tras de sí una marisma salina. Hace 8.000 años, las marismas fueron sumergidas por el mar, sin dejar rastro de ninguna conexión terrestre anterior. ^{[ 4 ]} Los estudios de observación y modelización de la pérdida de masa de los glaciares y casquetes polares indican una contribución a un aumento del nivel del mar de 2 a 4  cm durante el siglo XX.

Los indicadores geológicos sugieren que el Holoceno experimentó tres fases distintas: un rápido ascenso (hace 11.700-4.200 años) a medida que se derretían las capas de hielo continentales, con tasas que disminuyeron de >10  mm/año a <1  mm/año; un notable período de estabilidad de 4.000 años (~4.200 años atrás-1850) con tasas que fluctuaron alrededor de 0  mm/año; y una aceleración moderna (1850-presente) impulsada por las emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el ser humano, que aumentaron de 0,1 ± 0,2  mm/año a principios del siglo XIX a 1,5 ± 0,2  mm/año desde 1900, una tasa que es extremadamente probable que supere la de cualquier siglo en al menos los últimos 4.000 años. ^{[ 5 ]}

Cada año, aproximadamente 8 mm (0,3 pulgadas) de agua de toda la superficie de los océanos caen sobre los mantos de hielo de la Antártida y Groenlandia en forma de nieve . Una cantidad ligeramente mayor de agua regresa al océano en forma de icebergs , proveniente del deshielo en los bordes y de los ríos de agua de deshielo que fluyen desde los mantos de hielo hacia el mar. El cambio en la masa total de hielo en tierra, denominado balance de masa , es importante porque provoca cambios en el nivel global del mar. La gravimetría de alta precisión realizada por satélites en vuelos de bajo ruido ha determinado que, en 2006, los mantos de hielo de Groenlandia y la Antártida experimentaron una pérdida de masa combinada de 475 ± 158 Gt/año, equivalente a un aumento del nivel del mar de 1,3 ± 0,4 mm/año. Cabe destacar que la aceleración en la pérdida de la capa de hielo durante el período 1988-2006 fue de 22 ± 1 Gt/año² para Groenlandia y de 14,5 ± 2 Gt/año² para la Antártida, para un total de 36 ± 2 Gt/año². Para 2010, la aceleración había aumentado a más de 50 Gt/año². Esta aceleración es 3 veces mayor que la de los glaciares de montaña y los casquetes polares (12 ± 6 Gt/año²). ^{[ 6 ]}  

Las plataformas de hielo flotan en la superficie del mar y, si se derriten, en primera aproximación no alteran el nivel del mar. Del mismo modo, el derretimiento del casquete polar norte , compuesto por hielo flotante , no contribuiría significativamente al aumento del nivel del mar. Sin embargo, dado que la salinidad del hielo flotante es menor que la del agua de mar, su derretimiento provocaría un aumento muy pequeño del nivel del mar, tan pequeño que generalmente se ignora.

• Anteriormente, los científicos desconocían los cambios en el almacenamiento terrestre de agua. Los estudios sobre la retención de agua por absorción del suelo y por embalses artificiales ("embalses") muestran que se han embalsado en tierra un total de aproximadamente 10 800 kilómetros cúbicos (2591 millas cúbicas) de agua (un volumen ligeramente inferior al del lago Hurón) desde 1930. Dichos embalses enmascararon un aumento del nivel del mar de aproximadamente 30 mm (1,2 pulgadas) durante ese período. ^{[ 7 ]}  
• Por el contrario, las estimaciones del exceso de extracción global de agua subterránea durante el período 1900-2008 suman aproximadamente 4500 km³, lo que equivale a un aumento del nivel del mar de 12,6 mm (0,50 pulgadas) (>6 % del total). Además, la tasa de agotamiento del agua subterránea ha aumentado notablemente desde aproximadamente 1950, con tasas máximas ocurriendo durante el período más reciente (2000-2008), cuando promedió aproximadamente 145 km³/año (equivalente a 0,40 mm/año de aumento del nivel del mar, o el 13 % de la tasa reportada de 3,1 mm/año durante este período reciente). ^{[ 8 ]}    
• Si los pequeños glaciares y casquetes polares en los márgenes de Groenlandia y la Península Antártica se derriten, el aumento proyectado del nivel del mar será de alrededor de 0,5 m (1 pie 7,7 pulgadas) . El derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia produciría un aumento del nivel del mar de 7,2 m (23,6 pies) , y el derretimiento de la capa de hielo antártica produciría un aumento del nivel del mar de 61,1 m (200,5 pies) . ^{[ 9 ]} El colapso del reservorio interior terrestre de la capa de hielo de la Antártida Occidental elevaría el nivel del mar entre 5 m (16,4 pies) y 6 m (19,7 pies) . ^{[ 10 ]}           
• La altitud de la línea de nieve es la altitud del intervalo de elevación más bajo en el que la cobertura mínima anual de nieve supera el 50 %. Esta varía desde aproximadamente 5500 metros (18 045 pies ) sobre el nivel del mar en el ecuador hasta el nivel del mar a unos 70° de latitud norte y sur , dependiendo de los efectos de la variación de la temperatura regional. El permafrost aparece entonces al nivel del mar y se extiende a mayor profundidad hacia los polos.
• Dado que la mayor parte de las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida se encuentran por encima de la línea de nieve o la base de la zona de permafrost, se derretirán más lentamente que las plataformas de hielo. Algunas estimaciones indican que se derretirán a lo largo de varios milenios , incluso si las temperaturas continúan aumentando. Sin embargo, el aumento de las temperaturas desplaza la zona de permafrost, y las capas de hielo también contribuyen al aumento del nivel del mar mediante un mayor flujo y el desprendimiento de icebergs . ^{[ 11 ]}
• En la década de 2010, Groenlandia contribuía aproximadamente 0,8  mm/año al aumento del nivel del mar, y la Antártida aproximadamente 0,4  mm/año, ambas con una aceleración del 10 % anual (un tiempo de duplicación de 7 años). Los modelos climáticos estiman que contribuirán entre 1 y 2 metros al aumento del nivel del mar para el año 2100, principalmente en la segunda mitad del siglo ^{[ 12 ] [ 13 ].}

A principios de la década de 2000, el aumento actual del nivel del mar observado por los mareógrafos, de aproximadamente 3,4  mm/año, ^{[ 14 ]} está dentro del rango estimado de la combinación de factores anteriores, ^{[ 15 ]} pero la investigación activa continúa en este campo.

En ciertos momentos de la larga historia de la Tierra , la configuración y la edad de los continentes y océanos han cambiado debido a la tectónica de placas . Esto afecta el nivel global del mar al alterar las profundidades de las cuencas oceánicas y, por lo tanto, el volumen de almacenamiento, y también al alterar la disponibilidad de tierra en latitudes altas para la formación de capas de hielo, con cambios resultantes tanto a largo plazo (>1 millón de años) como a corto plazo (<1 millón de años) ^{[ 2 ]} con ciclos glaciales-interglaciales debido a la ciclicidad de Milankovitch.

La profundidad de las cuencas oceánicas depende de la edad de la litosfera oceánica (las placas tectónicas que se encuentran bajo el lecho marino). A medida que las placas más antiguas envejecen, se vuelven más densas y se hunden. Con el tiempo, la corteza oceánica (antigua) puede subducir en zonas de subducción, y su superficie se reemplaza en otros lugares por corteza nueva que se expande en las dorsales oceánicas. Por lo tanto, una configuración con muchas placas oceánicas pequeñas que reciclan rápidamente la litosfera oceánica produciría cuencas oceánicas menos profundas y (en igualdad de condiciones) niveles del mar más altos, como ocurrió durante el Cretácico. Por otro lado, una configuración con menos placas y una litosfera oceánica más fría y densa daría lugar a cuencas oceánicas más profundas y niveles del mar más bajos, como ocurrió durante el Neógeno.

Cuando había mucha corteza continental cerca de los polos, el registro geológico muestra niveles del mar inusualmente bajos durante las edades de hielo, debido a la gran extensión de tierra polar donde se acumulaban la nieve y el hielo. En épocas en que las masas continentales se concentraban alrededor del ecuador, las edades de hielo tuvieron un efecto mucho menor en el nivel del mar, ya que no había masas continentales en los polos donde se formaran los mantos de hielo.

Durante la mayor parte del tiempo geológico, el nivel medio del mar a largo plazo ha sido más alto que el actual (véase el gráfico anterior). Solo durante el Carbonífero ^{[ 2 ]} o en el límite Pérmico - Triásico ^{[ 1 ]} , hace aproximadamente 250 millones de años, el nivel medio del mar a largo plazo fue inferior al actual. Los cambios a largo plazo en el nivel medio del mar son el resultado de cambios en la corteza oceánica , y se espera que la tendencia descendente continúe a muy largo plazo, en escalas temporales de millones de años. ^{[ 16 ]}

Durante los ciclos glaciales-interglaciales de los últimos millones de años, el nivel medio del mar ha variado algo más de cien metros . Esto se debe principalmente al crecimiento y la disminución de los casquetes polares (sobre todo en el hemisferio norte).

El crecimiento gradual de la cuenca mediterránea , que pasó a llamarse cuenca de Neotetis y comenzó en el Jurásico , no afectó repentinamente los niveles del océano. Durante la formación del Mediterráneo en los últimos 100 millones de años, el nivel medio del océano se situaba generalmente 200 metros por encima de los niveles actuales. Sin embargo, el mayor ejemplo conocido de inundación marina se produjo cuando el Atlántico rompió el estrecho de Gibraltar al final de la crisis de salinidad del Messiniense, hace unos 5,2 millones de años. Esto restableció los niveles del mar Mediterráneo al final repentino del período en que dicha cuenca se había secado, aparentemente debido a fuerzas geológicas en la zona del estrecho.

Cambios a través del tiempo geológico

El nivel del mar ha variado a lo largo del tiempo geológico . El nivel más bajo se registró en el límite Pérmico - Triásico , hace unos 250 millones de años.

Durante la última era glacial (en su punto máximo hace unos 20 000 años), el nivel del mar a nivel mundial era unos 130  metros más bajo que en la actualidad, debido a la gran cantidad de agua de mar que se había evaporado y depositado en forma de nieve y hielo , principalmente en el manto de hielo Laurentino . La mayor parte de este se había derretido hace unos 10 000 años.

Cientos de ciclos glaciales similares han ocurrido a lo largo de la historia de la Tierra . Los geólogos que estudian la posición de los depósitos de sedimentos costeros a lo largo del tiempo han observado docenas de desplazamientos similares de las líneas de costa hacia las cuencas, asociados a una posterior recuperación. Esto da lugar a ciclos sedimentarios que, en algunos casos, pueden correlacionarse con gran precisión en todo el mundo. Esta rama relativamente nueva de la ciencia geológica que vincula el nivel eustático del mar con los depósitos sedimentarios se denomina estratigrafía secuencial .

La cronología más actualizada del cambio del nivel del mar a través del Fanerozoico muestra las siguientes tendencias a largo plazo: ^{[ 18 ]}

• Aumento gradual del nivel del mar a través del Cámbrico
• Nivel del mar relativamente estable durante el Ordovícico , con un gran descenso asociado a la glaciación del final del Ordovícico.
• Estabilidad relativa en el nivel inferior durante el Silúrico.
• Un descenso gradual a lo largo del Devónico , que continúa durante el Misisípico hasta alcanzar un mínimo a largo plazo en el límite entre el Misisípico y el Pensilvánico.
• Un aumento gradual hasta el comienzo del Pérmico , seguido de un descenso suave que se prolongó hasta el Mesozoico .

Aumento del nivel del mar desde el último máximo glacial

Durante la desglaciación entre aproximadamente 19 –Hace 8 ka  , el nivel del mar subió a ritmos extremadamente altos como resultado del rápido derretimiento de los casquetes polares del Mar Británico-Irlandés, Fennoscandia, Laurentide , Barents-Kara , Patagónico , Innuitiano y partes del casquete polar Antártico . Al comienzo de la desglaciación, hace unos 19 000 años, un breve evento glacioeustático, de como máximo 500 años de duración, pudo haber contribuido hasta 10 m al nivel del mar con una tasa promedio de unos 20 mm/año. Durante el resto del Holoceno temprano, la tasa de aumento del nivel del mar varió desde un mínimo de aproximadamente 6,0–9,9 mm/año hasta un máximo de 30–60 mm/año durante breves períodos de aumento acelerado del nivel del mar. ^{[ 19 ] [ 20 ]}   

Existen pruebas geológicas sólidas, basadas principalmente en el análisis de núcleos profundos de arrecifes de coral , que evidencian tres períodos importantes de aumento acelerado del nivel del mar, denominados pulsos de agua de deshielo , durante la última desglaciación. Estos son: Pulso de agua de deshielo 1A, entre aproximadamente 14 600 y 14 300 años atrás; Pulso de agua de deshielo 1B, entre aproximadamente 11 400 y 11 100 años atrás; y Pulso de agua de deshielo 1C, entre 8 200 y 7 600 años atrás. El pulso de agua de deshielo 1A representó un aumento de 13,5 m durante unos 290 años, centrado en 14 200 años atrás, y el pulso de agua de deshielo 1B representó un aumento de 7,5 m durante unos 160 años, centrado en 11 000 años atrás. En marcado contraste, el período entre 14 300 y 11 100 años atrás, que incluye el intervalo del Dryas Reciente  , fue un intervalo de menor aumento del nivel del mar de aproximadamente 6,0–9,9 mm/año. El pulso de agua de deshielo 1C se centró hace 8 000 años y produjo un aumento de 6,5 m en menos de 140 años, de modo que los niveles del mar hace 5 000 años eran alrededor de 3 m más bajos que en la actualidad, como lo demuestran las playas fósiles en muchos lugares. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} Estas rápidas tasas de aumento del nivel del mar durante los eventos de agua de deshielo implican claramente eventos importantes de pérdida de hielo relacionados con el colapso de la capa de hielo. La fuente principal pudo haber sido el agua de deshielo de la capa de hielo antártica. Otros estudios sugieren una fuente del hemisferio norte para el agua de deshielo en la capa de hielo Laurentina. ^{[ 22 ]}

Recientemente, se ha aceptado ampliamente que, durante el Holoceno tardío (hace 3000 años hasta la actualidad), el nivel del mar se mantuvo prácticamente estable antes de una aceleración en su tasa de ascenso, datada entre 1850 y 1900 d. C. Las tasas de ascenso del nivel del mar durante el Holoceno tardío se han estimado utilizando evidencia de yacimientos arqueológicos y sedimentos de marismas mareales del Holoceno tardío, combinada con registros de mareógrafos y satélites, y modelos geofísicos. Por ejemplo, esta investigación incluyó estudios de pozos romanos en Cesarea y de piscinas romanas en Italia. Estos métodos, en conjunto, sugieren un componente eustático medio de 0,07  mm/año durante los últimos 2000 años. ^{[ 19 ]} La investigación también indica que entre el 1500 a. C. y el 200 a. C. el nivel del mar se encontraba aproximadamente 2,5 metros por debajo de los niveles actuales y ascendió rápidamente hasta alcanzar los niveles actuales entre el 200 a. C. y el 200 d. C. ^{[ 23 ]}

Desde 1880, el océano comenzó a subir rápidamente, ascendiendo un total de 210 mm (8,3 pulgadas) hasta 2009, causando una erosión extensa en todo el mundo y costando miles de millones. ^{[ 24 ] [ 25 ]}  

El nivel del mar subió 6  cm durante el siglo XIX y 19  cm en el siglo XX. ^{[ 26 ]} La evidencia de esto incluye observaciones geológicas, los registros instrumentales más largos y la tasa observada de aumento del nivel del mar en el siglo XX. Por ejemplo, las observaciones geológicas indican que durante los últimos 2000 años, el cambio del nivel del mar fue pequeño, con una tasa promedio de solo 0,0–0,2  mm por año. Esto se compara con una tasa promedio de 1,7 ± 0,5  mm por año para el siglo XX. ^{[ 27 ]} Baart et al. (2012) muestran que es importante tener en cuenta el efecto del ciclo nodal lunar de 18,6 años antes de que se pueda concluir la aceleración en el aumento del nivel del mar. ^{[ 28 ]} Con base en datos de mareógrafos , la tasa de aumento promedio global del nivel del mar durante el siglo XX se encuentra en el rango de 0,8 a 3,3  mm/año, con una tasa promedio de 1,8  mm/año. ^{[ 29 ]}