El clima de los últimos 2000 años en el centro de la península ibérica.

Introducción 

El clima de la Península Ibérica presenta una gran variabilidad interanual e interdecadal. La intensa variabilidad interanual es responsable de la ocurrencia frecuente de años húmedos y secos y está asociada con el desplazamiento latitudinal de las trayectorias de las borrascas, parcialmente controladas por la   corriente en chorro. La Oscilación del Atlántico Norte (OAN)  es el patrón de variabilidad atmosférica más destacado y recurrente en las latitudes medias y altas del hemisferio norte. Los efectos de la OAN invernal en el clima de la Península Ibérica son más evidentes en los registros de precipitación que en las medidas de temperatura del aire. Además de la OAN,  se sabe que otros modos de variabilidad climática del Atlántico norte y Europa, como los patrones del Atlántico este (AE) y Escandinavia (SCAND), desempeñan un papel importante en la modulación de las variables climáticas en la península. 

Banquisa sobre la laguna Cimera de Gredos, 15-6-2013

Los registros sedimentarios lacustres han sido ampliamente utilizados para determinar la historia ambiental y climática de la Península Ibérica. También se incluyen es este estudio registros dendrocronológicos.  Los registros lacustres más estudiados son los de zonas de baja y media altitud. Las reconstrucciones basadas en secuencias lacustres de lagos de baja altitud suelen enfrentar el desafío adicional de distinguir entre señales climáticas y antrópicas, mientras que los lagos de alta montaña a menudo presentan una influencia antrópica insignificante debido a las limitadas actividades humanas en estas áreas remotas; por lo tanto, sus registros sedimentarios a menudo contienen señales climáticas más prístinas en comparación con los registros de las montañas bajas. Una de estas reconstrucciones se ha realizado en un lago alpino (laguna Cimera, 2140 m.s.n.m.) ubicado en la sierra de Gredos, y cubren los últimos siglos. La mayoría de estas reconstrucciones climáticas distinguen cinco períodos climáticos principales para los últimos dos milenios: el período romano (RP; 650 a. C. - 500 d. C.), la Alta Edad Media (EMA; 500 - 900 d. C.), la anomalía climática medieval (MCA; - 1300 dC), la Pequeña Edad de Hielo (LIA; 1300 - 1850 dC); y la llamada Era Industrial (1850 – 2012 dC). 

Los registros estudiados brindan información detallada sobre la evolución climática para ventanas de tiempo específicas, mientras que otros períodos siguen siendo menos estudiados. La influencia de la OAN en los ecosistemas lacustres también ha sido determinada para estos periodos. Estas reconstrucciones climáticas comúnmente atribuyen las condiciones climáticas cálidas y áridas de la anomalía climática medieval, al predominio de las fases positivas de la OAN y las condiciones húmedas y frías de la pequeña edad del hielo, al predominio de las fases negativas de este modo climático. Sin embargo, el papel de los otros modos climáticos en la evolución climática así como sus interacciones con la OAN a lo largo de los últimos milenios no han sido bien abordados. Se ha realizado una comparación del registro paleoclimático obtenido con otras reconstrucciones climáticas ibéricas para determinar la variabilidad espacial y temporal del clima a lo largo del tiempo y demostrar que las reconstrucciones climáticas de los dos últimos milenios deberían considerar simultáneamente la influencia de la OAN así como de otros forzamientos climáticos (por ejemplo, el patrón AE).

Lugar de Estudio

La laguna Cimera se ubica en el brazo sur del sistema central, en la sierra de Gredos. Esta región montañosa se ubica a la izquierda del centro de la Península Ibérica, se extiende aproximadamente 700 km de NE a SW y presenta elevaciones de hasta ~2600 m.s.n.m. La litología precuaternaria de la región está compuesta principalmente por rocas ígneas del Paleozoico tardío (granito y gneis), aunque también están presentes pizarras. El clima es de tipo alpino inmerso en un clima mediterráneo con fuerte influencia continental. La llegada de las depresiones atlánticas desde el Suroeste SW ocurre frecuentemente en otoño, invierno y primavera; sin embargo, el anticiclón de Azores es persistente y no favorece el transporte de humedad desde el oeste en verano. Como consecuencia, este clima regional se caracteriza por una cantidad significativa de precipitaciones sólidas y bajas temperaturas en invierno y  condiciones cálidas y secas en verano. Las temperaturas medias anuales oscilan entre 0 y 2 °C durante el mes más frío y entre 20 y 22 °C durante el mes más cálido. La precipitación total anual es de  1400 mm.

Condiciones climáticas reconstruidas en la Península Ibérica central

 

Figura 1. Reconstrucción climática del centro peninsular a partir de varios estudios. A=árido, H=húmedo, C=frío y W=cálido. Los registros incluyen, Almenara de Adaja; la laguna de toba de Somolinos; laguna Cimera; Laguna  de Taravilla y Tablas de Daimiel.

Período romano (~250 a. C. - 500 d. C.)

En el centro de la península, Almenara de Adaja y Tablas de Daimiel registraron una alternancia a escala centenaria de períodos fríos y cálidos, mientras que la secuencia de la laguna Cimera exhibió períodos breves decenales de eventos de lluvia sobre nieve, que sugieren oscilaciones frías y cálidas. Estas diferencias en la frecuencia de las oscilaciones climáticas pueden atribuirse parcialmente a la menor resolución temporal de los primeros registros ibéricos.

En cuanto a la humedad, todos los registros mostraron una alternancia entre las fases árida y húmeda. La laguna Cimera mostró alternancias multidecadales de duraciones largas y cortas de la cubierta de hielo derivadas de variaciones de la productividad del lago resultantes de las fluctuaciones entre períodos de temporadas de nieve de invierno más largas durante condiciones más frías y/o más húmedas y condiciones opuestas. Estas alternancias multidecadales condujeron a oscilaciones periódicas en la erosión del suelo. También frecuentes tormentas de otoño/verano en esta región. 

Alta Edad Media (500 - 900 dC)

En Almenara de Adaja y las Tablas de Daimiel registran  frío y aridez, aunque los primeros registros indicaban condiciones opuestas al final de este período. Entre 500 y 630  AD, La laguna Cimera se caracterizó por más eventos de lluvia sobre nieve y capas de hielo más cortas como se refleja en el aumento de la productividad del lago, lo que sugiere temperaturas cálidas y áridas condiciones y temporadas de nieve más cortas, mientras que del 630 al 900 dc, el registro de la laguna presentó condiciones opuestas. Estas condiciones climáticas a largo plazo también pueden indicar una inhibición progresiva de la erosión del suelo en la laguna Cimera. Los datos son consistentes con las bajas crecidas observadas en la cuenca del río Tajo  durante este período climático. Se observa una transición de condiciones áridas a húmedas en el centro peninsular.

Anomalía climática medieval (900 - 1300 dC)

Generalmente se registraron condiciones más secas indicadas por niveles de agua más bajos y concentraciones químicas más altas. Se observa una disminución en el suministro fluvial y un aumento en las partículas de polvo del Sahara. Prevalecieron condiciones más cálidas y áridas como lo demuestran los niveles más bajos de los lagos, la disminución de la escorrentía y un importante desarrollo de xerófitas y vegetación mediterránea. En el centro peninsular, El registro de la laguna Cimera mostró un escenario predominantemente cálido y árido como lo indican los eventos predominantes de lluvia y nieve y una tendencia creciente de la productividad del lago causada por cubiertas de hielo cortas relacionadas con la temporada de nieve más corta. Una menor frecuencia de tormentas de otoño/verano en el centro peninsular. Las grandes inundaciones disminuyeron en la cuenca del río Tajo durante el período 1205-1450 dC. Las condiciones áridas y secas predominaron en su mayoría durante todo el periodo. 

Datos dendroclimáticos

Los resultados de las reconstrucciones dendroclimáticas están resumidos en la tabla 1, en la que se analizan, por décadas, la precipitación y la temperatura desde el año 1050 hasta  el 1300. El criterio de clasificación en frío/cálido o lluvioso/seco es el más sencillo posible, calculando el porcentaje de estaciones que se encuentran por encima o por debajo de su respectiva media, y mostrando los valores resumen para cada década. A continuación se presentan los resultados de cada uno de los siglos. En el siglo XI, los valores dendroclimáticos de la precipitación y de la temperatura muestran una época principalmente seca y cálida. Durante el siguiente siglo se mantiene la tendencia a las temperaturas moderadas pero cambian las tendencias en la precipitación, indicando una época lluviosa. Durante el siglo XIII se alternan períodos fríos y cálidos, iniciándose con un período frío entre 1204-23, seguido de los períodos 1224-43 (cálido), 1244-56 (frío), 1257-72 (cálido) y 1272-1300 (frío). Los años más secos suelen ser a la vez los más calurosos, y, por el contrario, los más fríos coinciden con los más lluviosos, obteniéndose aproximadamente cada 25 años una sequía intensa y general en toda la zona estudiada. El año 1202 es uno de los más lluviosos del siglo, estando citado el año anterior (1201) en las fuentes históricas como uno de los de más alta pluviosidad. Por otra parte, existen pocas referencias históricas relativas a la temperatura de este período, si bien se mencionan los inviernos de 1212-13 como los más fríos en ambas Mesetas, hecho que coincide con los resultados dendroclimáticos para el invierno, la primavera y el verano de 1213. 

Tabla 1. Porcentaje de estaciones (árboles) que representan valores de calor-frío o sequía-humedad durante el óptimo climático medieval. Se han coloreado los que se alejan más de un 5% del 50%.

 Pequeña Edad de Hielo (1300 - 1850 dC)

Todos los registros en las latitudes medias de la península registraron condiciones de frío, aunque hubo diferencias en cuanto a la humedad, con la laguna de Taravilla, la desembocadura del Tajo y Tablas de Daimiel presentando condiciones predominantemente áridas. El registro de la laguna Cimera se caracterizó por una tendencia decreciente de intensos eventos de escorrentía y una baja productividad del lago prevalente con oscilaciones decenales, lo que indicaba predominantemente largas duraciones de la cubierta de hielo causadas por nevadas prolongadas.

Estas condiciones en el centro peninsular probablemente fueron provocadas por un período más frío con oscilaciones decadales seco-húmedo-seco en el marco de un escenario general húmedo. Este escenario climático se reflejó ampliamente en la erosión del suelo de la laguna Cimera, que generalmente constante y probablemente causado por condiciones frías que desfavorecen el desarrollo y desintegración de suelos. Se observa mayor presencia de tormentas de otoño/verano en el centro peninsular, lo que también se observa para el río Tajo. La baja productividad lacustre generalizada que se muestra en los puede explicarse por las condiciones húmedas dominantes que prevalecieron durante esta época y probablemente inhibió la deposición de aportes de nutrientes del polvo del norte de África.

Datos dendroclimáticos

El siglo XIV que fue un período moderado con la excepción de algún año en que las condiciones climáticas fueron algo más extremas. Los años 1303, 1304 y 1333 fueron de los más secos del siglo XIV, destacando especialmente el año 1304. Las temperaturas que se obtienen en el siglo XV indican que se trata de un período cálido aunque, a diferencia del anterior, con gran variabilidad climática. Estos datos coinciden con las noticias históricas sobre dicha época. Los datos indican inviernos fríos en la zona Centro entre 1435-1446 y 1465-1469, habiendo noticias sobre severos inviernos en las Mesetas en los años 1434-35 y 1465-66. Respecto a los resultados pluviómetricos obtenidos en el siglo XV, se puede concluir que la frecuencia de lluvias generalizadas abarcando la mayor parte de la Península fue escasa, observándose una gran variabilidad de precipitaciones y sequías en un mismo año. Las reconstrucciones del siglo XVI muestran la existencia de un período notablemente frío entre 1504-1539, que termina en 1540 (el año más caluroso del siglo). Este hecho coincide espectacularmente con las noticias de fríos intensos hasta 1540, año en el que se inicia una recuperación térmica. En la tabla 2 se muestran los resultados de las temperaturas anuales obtenidas durante este período. Por otra parte, se alternan lluvias y sequías, circunstancia similar a la del siglo anterior, pero de mayor intensidad, obteniéndose los valores más altos entre los reconstruidos. La fuerte sequía obtenida en determinados años, podría justificar el notable incremento en la celebración de rogativas pro pluvia según evidencian los registros históricos. Durante el siglo XVII las temperaturas se suavizan notablemente respecto a las del periodo anterior, disminuyendo así mismo la intensidad de las lluvias y las sequías. Se obtiene un mayor número de veranos y primaveras lluviosas, hecho coincidente con las noticias relativas a un aumento en la frecuencia de temporales estivales. En el siglo XVIII las noticias relativas a las condiciones climáticas coinciden con los valores reconstruidos de temperaturas y precipitaciones, de carácter suave en este período. El siguiente siglo se puede considerar de clima moderado. 

 

Tabla 2. Porcentaje de estaciones (árboles) que representan valores de calor-frío o sequía-humedad durante la pequeña edad del hielo. Se han coloreado los que se alejan más de un 5% del 50%.

Era Industrial (1850 - 2012 dC)

Los registros incluidos en este estudio muestran que en los últimos 150 años, la península se ha caracterizado por condiciones cálidas y áridas predominantes, que son están más probablemente asociadas con la tendencia actual del calentamiento global. No obstante, la intensificación de las actividades humanas durante la Era Industrial y su impacto en los ecosistemas naturales han aumentado la dificultad de discernir y evaluar las señales climáticas. La secuencia de la laguna Cimera mostró una tendencia creciente de la productividad del lago que fue desencadenado parcialmente por duraciones progresivamente más cortas de la capa de hielo, probablemente causadas por temporadas de nieve menos prolongadas y sugieren condiciones áridas prevalentes en el centro peninsular. Sin embargo, entre 1850 y 1950 dC, la secuencia de la laguna Cimera presentó un cambio de menor a mayor frecuencia de intensos episodios de escorrentía, mientras que en los últimos 50 años, la secuencia muestra una marcada disminución de estos episodios.  

Figura2. Temperaturas estimadas a partir de los sedimentos lacustres de la laguna Cimera.

El agua de verano de la laguna Cimera se ha calentado en más de 1,5 °C desde la década de 1980, lo que es consistente con el aumento de temperaturas provocadas por el calentamiento global. 

Datos dendroclimáticos

Los registros climáticos del siglo XX indican una gran variabilidad y un notable recrudecimiento general del clima con elevadas temperaturas y fuertes sequías, siendo también notable las bajas temperaturas o las lluvias de algunos años. Esta característica del siglo XX es comparable a los resultados obtenidos durante los siglos XV y XVI, donde la gran variabilidad climática observada no sólo en el mismo año, sino de forma interanual, hace pensar que la Pequeña Edad del Hielo  en la Península se caracterizó por su gran variabilidad climática. El interés de esta época, es que se pueden comparar los datos dendroclimáticos con los termométricos (en la tabla 3 comparados con datos de Madrid-Retiro) para ver las coincidencias y deferencias, hay que tener en cuenta que los datos dendroclimáticos representan la media de 200 estaciones mientras que los termométricos se refieren solo a la estación de Madrid-Retiro.

 

Tabla 3. Porcentaje de estaciones (árboles) que representan valores de calor-frío o sequía-humedad durante la época industrial. Se han coloreado en función de si están por encima o por debajo del 50% Datos de Madrid-Retiro expresados en mm, ºC y porcentaje comparados con los datos Dendro en porcentaje.

Los datos de Madrid-Retiro se han porcentuado respecto a sus valores medios para el periodo para ajustarlos más al formato de los datos dendroclimáticos, en este caso se han coloreado si están por encima o por debajo del valor medio. Aunque los datos dendroclimáticos y los pluvio-termométricos no representan lo mismo, hay 6 décadas de coincidencia sobre 13 en los datos de precipitaciones (menos del 50%), más notable es la coincidencia de 11 décadas sobre 13 en los datos de temperatura.

Mecanismos de forzamiento climático que impulsan la variabilidad climática en la Península Ibérica durante los últimos dos milenios

Se ha demostrado que la OAN representa el modo climático responsable de la mayor parte de la variabilidad climática en las regiones del Atlántico Norte y Europa en las últimas décadas. Así, la mayoría de las reconstrucciones climáticas ibéricas a lo largo del últimos 1000 años han atribuido la mayor parte de la variabilidad climática observada a variaciones en las reconstrucciones climáticas que comúnmente atribuyen las condiciones climáticas cálidas y áridas del periodo climático medieval a las fases positivas dominantes de la OAN y las condiciones húmedas y frías de la pequeña edad del hielo al predominio de fases negativas de la OAN.

Sin embargo, varios trabajos recientes sugieren que otros modos climáticos del Atlántico norte, como los patrones del Atlántico este (AE) y Escandinavo (SCAND), influyen significativamente en la mayoría de las variables climáticas en Europa. 

AE y SCAND modulan las variaciones en la fuerza y ubicación de los dipolos de la OAN en la escala multidecadal. La influencia combinada de OAN-AE y OAN–SCAND conduce a cambios en la temperatura y la precipitación invernales. Cuando la OAN y los modos AE tienen el mismo signo, los patrones de precipitación y temperatura presentan un distribución espacial homogénea, mientras que cuando estos modos tienen el signo contrario, la Los patrones de precipitación y temperatura presentan distribuciones espaciales heterogéneas. En la península se mostró que la OAN gobierna principalmente la precipitación invernal y la AE gobierna las temperaturas del invierno y del verano. La dinámica lacustre ibérica es sensible a los efectos estacionales de las variaciones interanuales en estos tres patrones.  

Figura 3. Coeficientes de correlación de Spearman que muestran la coherencia espacial de la relación OAN(NAO)-clima (es decir, wPre y wTmp) y los índices basados en EOF (es decir, OAN y AE) para diferentes combinaciones de signos: (a) y (b) modos en la misma fase (OAN– AE)S; n=57; (c) y (d) modos en fases opuestas (OAN–AE)O; n=51. Precipitación y conjuntos de datos de temperatura (wPre y wTmp) para inviernos boreales (diciembre-febrero) entre 1902 y 2009 se calcularon utilizando el conjunto de datos climáticos globales. 

El papel de estos otros modos climáticos y sus interacciones podría explicar la variabilidad climática espaciotemporal observada en la península Ibérica durante los últimos milenios. Las condiciones térmicas y los gradientes de humedad presentes durante la época romana sugieren que el clima predominante estaba dominado por la combinación de fases NAO-–EA+   cual indicaron que condujo a inviernos cálidos y húmedos y veranos cálidos (Fig. 3d). Por el contrario, la alta edad media presentó un gradiente árido con condiciones generalmente frías, lo que sugiere que la combinación NAO+–EA-    dominó la principal variabilidad climática y condujo a inviernos secos y fríos y veranos fríos (Fig. 3b). Sin embargo, las condiciones climáticas que dominaron la época romana y la pequeña edad del hielo  podrían haber sido causadas por un predominio de ambos modos climáticos que actúan en la misma fase. Así, el periodo cálido medieval estaría marcado por un predominio positivo de las fases de la OAN y AE (OAN+–AE+), lo que daría lugar a inviernos secos y cálidos y veranos cálidos, mientras que la pequeña edad del hielo estaría dominada por las fases opuestas (NAO-–EA-) de estos modos climáticos, lo que daría lugar a inviernos fríos y húmedos y veranos fríos (Fig. 3ab).

La relación entre el clima (p. ej., NAO) y los forzamientos climáticos externos, como Los forzamientos volcánicos y solares son un tema controvertido debido a sus complejas relaciones. A pesar de esta compleja relación, predominan las fases OAN y AE durante todos los periodos al estar asociados con una respuesta dinámica a gran escala del sistema climático a forzamientos volcánicos y solares. Durante el periodo romano y el óptimo climático medieval la irradiancia solar fue relativamente alta y hubo pocas erupciones volcánicas tropicales explosivas, mientras que durante la alta edad media y la pequeña edad del hielo, la irradiancia solar se caracterizó por varios períodos de mínimos solares y hubo erupciones volcánicas tropicales más frecuentes (Tabla 4).

Estos forzamientos podrían haber modulado la OAN y fases de AE en los últimos dos milenios (Tabla 4). La mayoría de las reconstrucciones climáticas para el último milenio han asumido una relación lineal entre la actividad solar y la OAN porque no se han considerado otros modos climáticos. Sin embargo, los resultados sugieren que a escala multidecadal, las fluctuaciones de la actividad solar se reflejaría en la AE.

 

Tabla 4. Frecuencia de erupciones volcánicas tropicales, intensidad de la energía de irradiancia solar obtenida, y presencia de eventos de bloqueo y condiciones oceánicas y continentales atribuidas a los forzamientos, fases OAN (NAO) y AE (EA) y Condiciones climáticas generales sobre la Península Ibérica.

Otra consecuencia de la relación entre la actividad solar y los modos climáticos es el desarrollo de eventos de bloqueo atmosférico, que consisten en un sistema de alta presión en la región oriental del Atlántico Norte que modifica el flujo de vientos del oeste. La baja radiación solar promueve el desarrollo de eventos de bloqueo atmosférico frecuentes y persistentes. Estos eventos de bloqueo suelen durar un tiempo suficientemente largo (es decir, entre 1 y 3 semanas) para inducir anomalías climáticas significativas en una amplia zona de Europa, aunque la ocurrencia de estas anomalías depende de la ubicación, frecuencia y persistencia de estos eventos de bloqueo en el centro del Atlántico Norte están condicionados principalmente por la fase de la OAN. La OAN+ conduce a un patrón de "océano frío/tierra cálida", que es desfavorable para el desarrollo y persistencia de eventos de bloqueo, mientras que la fase OAN- conduce a una patrón de “océano cálido/tierra fría”, que promueve la formación y persistencia de bloqueos. Recientemente, la ubicación y persistencia de estos eventos de bloqueo sobre el Atlántico norte oriental también se ha asociado con la fase del patrón AE Durante la alta edad media y la pequeña edad del hielo, la baja irradiación solar promovió el desarrollo de eventos de bloqueo atmosférico frecuentes y persistentes. 

La fase OAN de estos períodos climáticos determinó las principales condiciones de humedad y dominancia térmica. La fase OAN+   dominó la alta edad media y condujo a un patrón de 'océano frío/tierra cálida', que inhibió la evaporación del agua del océano. Este patrón junto con los eventos de bloqueo de baja frecuencia y menos persistentes generalmente condujeron a condiciones áridas y relativamente frías en la península. Por el contrario, la pequeña edad del hielo se rigió por una fase OAN- que condujo a un patrón de 'océano cálido/tierra fría', que mejoró la evaporación de agua el océano, este segundo patrón junto con bloqueos persistentes y de alta frecuencia promovió un escenario general húmedo y frío durante este período.

Referencias:

Climate reconstruction for the last two millennia in central Iberia: The role of East Atlantic (EA), North Atlantic Oscillation (NAO) and their interplay over the Iberian Peninsula

RECONSTRUCCIONES DENDROCLIMÁTICAS EN ESPAÑA. COMPARACIÓN CON DATOS HISTÓRICOS