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Nahle, N. 2009. Correlación entre las Bases de Datos de Anillos de Crecimiento e Irradiación Solar. Biology Cabinet. San Nicolas de los Garza, N. L. MX. http://www.biocab.org/Insolacion_Anillos_de_Crecimiento.html
RELACIÓN ENTRE LOS ANILLOS DE CRECIMIENTO SOBRE TEMPERATURA E INSOLACIÓN.
2 de octubre de 2009
Resumen
Los anillos de crecimiento han sido usados como una fuente para la documentación de las paleotemperaturas. No obstante, el ancho de los anillos de crecimiento de los pinos cambia de acuerdo con los cambios en la insolación más que con la temperatura ambiental. Los pinos son extremadamente sensibles a los altos niveles de insolación, la cual determina su distribución geográfica, colocándolos en ambientes fríos en donde la insolación usualmente no sobrepasa el 50% de la radiación solar incidente sobre la superficie. A medida que la insolación se incrementa a niveles por encima del 50%, el ensanchamiento de los anillos de crecimiento de los árboles se hace lento y se detiene. Esta respuesta fisiológica nos conduce a falsas interpretaciones de las temperaturas ambientales porque éstas aparecen homogéneas. En esta investigación, he hecho una comparación entre la base de datos sin procesar de la Península Yamal, en Siberia Rusia (de la especie Larix siberica, Ledebour) y la radiación solar total de tres fuentes, Lean 2000. Lean 2004 y Svalgaard 2008. Adicionalmente, he hecho una reconstrucción de las temperaturas cubriendo los últimos 2000 años, combinando tres registros proxy de temperatura, incluyendo registros obtenidos por Yang, Moeberg, Calvo y de la Península Yamal, combinados y comparados con las bases de datos de Judith Lean sobre irradiación total.
Análisis
Considerando la base de datos sin procesar de la región Yamal, obtuve un cambio de temperatura empleando la siguiente fórmula:
ΔT = Índice de Aumento en Anillos de Crecimiento (0.01 °C)
Por ejemplo, los índices de reconstrucción de los anillos de crecimiento en 1996 es de 136%. Aplicando el algoritmo, obtuve un cambio de temperatura = 136 (0.01 °C) = 1.36 °C.
Seguidamente, ensamblé el cambio de temperatura obtenido por instrumentos desde 1997 hasta 2008 y los grafiqué junto con la base de datos de la Península Yamal. La siguiente gráfica ilustra los resultados:
Para el siguiente análisis, promedié las tres bases de datos de dominios (proxies) diferentes a los de los anillos de crecimiento de los pinos Siberianos y los combiné con los datos de la Península Yamal. Las bases de datos usadas fueron compiladas por Moeberg, Yang y Calvo, separadamente. También ensamblé las bases de datos sobre el cambio de temperatura moderno basada en récords instrumentales para el período 1997-2008 DC. La gráfica resultante apenas difiere de la gráfica resultante de la base de datos de la Península Yamal:
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La combinación de varios dominios (proxies) revela que la máxima temperatura fue alcanzada en 980 DC, durante el Período Caliente del Medioevo. Otra vez, la relevancia del calentamiento moderno es muy pequeña en comparación con los pasados períodos cálidos.
En la siguiente gráfica, tracé las bases de datos combinadas para varios dominios no basados en anillos de crecimiento y dominios basados en anillos de crecimiento contra la reconstrucción publicada por Judith Lean en 2004:
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Hay una clara correlación entre la irradiación solar total reconstruida por Lean (2004) y la variación de temperatura obtenida de varios dominios (proxies) combinados.
También comparé los dominios combinados sobre variación de temperatura con la reconstrucción de la radiación solar total hecha por Svalgaard’s (2007), la cual se ilustra en la siguiente gráfica:
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La gráfica muestra la existencia de una correlación entre la variación de temperatura a partir de la combinación de las reconstrucciones de varios dominios y de la radiación solar total hecha por Svalgaard en 2008. Sin embargo, esta base de datos no puede ser considerada para estudios científicos serios sobre biofísica porque es una base de datos que ha sido manipulada al extremo.
Conclusiones
Note que el ancho de los anillos de crecimiento es primariamente una respuesta a la insolación más que a la temperatura. La razón es que los pinos Siberianos son plantas C3, cuyo crecimiento está más estrechamente relacionado con la insolación que con la temperatura ambiental.
Es claro que las plantas C3 alcanzan un mejor crecimiento cuando la proporción de la insolación no excede el índice de 0.5; para valores por arriba de 0.5, el crecimiento de los pinos Canadienses, que son plantas con fotosíntesis C3, se hace lenta progresivamente a medida que la luminosidad solar se incrementa; algo similar ocurre también con los pinos Siberianos:
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Tenga en cuenta que a medida que aumenta la luminosidad por encima del 50%, el ensanchamiento de los anillos de crecimiento se ralentiza hasta alcanzar valores cercanos a la respuesta inicial correspondiente con una luminosidad del 10%. Esta característica de los pinos hace que el análisis del dominio (proxy) de los anillos de crecimiento sea muy deficiente para evaluar las paleotemperaturas.
Por ejemplo, si la insolación es de 210 W/m^2 en promedio, el crecimiento de los pinos sería óptimo; digamos 140 mm anuales, de acuerdo con el diagrama sobre estas líneas. Si de aquí concluyéramos el cambio de temperatura ambiental, diríamos que la temperatura durante ese año habría sido bastante alta, digamos 1.4 °C por encima de la temperatura estándar. Sin embargo, supongamos que la insolación fue del 100%, esto es, de 420 W/m^2 en promedio. Esto significaría que el crecimiento de los pinos se haría lento y el anillo de crecimiento anual del pino sería bastante estrecho, digamos que sería de -30% anuales. Si continuamos con el mismo criterio para calcular la anomalía de temperatura anual, este hubiese sido de -0.3 °C, lo cual sería absolutamente falso porque la insolación habría sido más elevada y, en consecuencia, también la temperatura ambiental.
¿Cómo funciona esto? Mediante un mecanismo fisiológico primitivo llamado fotorrespiración. La fotorrespiración ocurre en días brillantes, calientes y secos. En estas condiciones, las plantas C3 cierran sus estomas para evitar la pérdida de agua. A continuación, la concentración de oxígeno dentro de los espacios de aire de las hojas aumenta mientras que la de dióxido de carbono disminuye. Este cambio en las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono obliga a la molécula de Ribulosa-1, 5-bifosfato carboxilasa oxigenasa (RuBisCO) a capturar oxígeno para el ciclo de Calvin en lugar de dióxido de carbono. En consecuencia, la planta produce menos alimentos y retarda o detiene su crecimiento.
La fotosíntesis se ve afectada de la misma manera durante días sombríos, fríos y húmedos. Por esta razón, no podemos saber cuándo la lentitud del crecimiento de la planta fue debido a alta o baja insolación, a alta o baja temperatura, o a alta o baja humedad. Lo único que podemos deducir de la anchura de los anillos de crecimiento de los árboles es la edad del árbol y/o su eficiencia fotosintética durante una fecha determinada.
Los trabajos de Michael Mann, Keith Briffa y colegas sobre las paleotemperaturas se basan absolutamente en la anchura de los anillos de crecimiento de los pinos; por esta razón, sus resultados siempre muestran temperaturas homogéneas para periodos anteriores a la utilización de termómetros. Los gráficos publicados por Michael Mann y Keith Briffa dan resultados falsos. Esto último es puesto en evidencia al comparar las bases de datos de anillos de crecimiento provenientes de la Península Yamal de los últimos 30 años con las bases datos instrumentales. De esa comparación se obtiene una correlación del 100%, lo cual es clara indicación de manipulación de la base de datos de los últimos 30 años para dar la falsa impresión de que los anillos de crecimiento de los pinos sirven como proxies infalibles para la temperatura de la troposfera.
Por otra parte, al examinarse correctamente, las bases de datos de otros dominios (proxies) diferentes a los de los anillos de crecimiento siempre muestran el período de calentamiento medieval.
Es imposible obtener datos confiables sobre temperaturas ambientales a partir de un dominio que es influido por factores tan diversificados, además de que no podemos diferenciar científicamente cuándo un determinado factor influyó en el crecimiento de un árbol o cuando se trató de otro factor; o cuándo se trató de un incremento en el estrés causado por uno de esos factores o cuándo se trató de una disminución en el estrés causado por ese mismo factor.
BIBLIOGRAFÍA
Hantemirov, R.M. and S.G. Shiyatov. 2003. Yamal Peninsula Multimillennial Summer Temperature Reconstruction. IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data Contribution Series # 2003-029. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.
Lean, J. 2004. Solar Irradiance Reconstruction. IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data Contribution Series # 2004-035. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.
Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D. and Darnell, J. Molecular Cell Biology. W. H. Freeman and Company; 1999, New York, New York.
Yang, B., A. Braeuning, K. R. Johnson, and S. Yafeng (2002). General characteristics of temperature variation in China during the last two millennia. Geophys. Res. Lett., 29(9), 1324.
Moberg, Anders, Sonechkin, Dmitry M.; Holmgren, Karin; Datsenko, Nina M.; Karlén, Wibjörn; Lauritzen, Stein-Erik. (2005). Highly variable Northern Hemisphere Temperatures Reconstructed from low- and high Resolution Proxy Data. Nature, 433: 613-617.
Svalgaard, L. 2008. Reconstruction of Total Solar Irradiance. Research Analysis. Last reading on May 12, 2008.
Sutton, David B., Harmon, N. Paul. Ecology: Selected Concepts. 2000. John Wiley & Sons, Inc. New York.
Odum, Eugene P. and Barrel, Gary W. Fundamentos de Ecología-Quinta Edición. 2006. International Thompson Editores, S. A. de C. V. México, Distrito Federal.
Mann, Michael E., Bradle, Raymond S. and Hughes, Malcolm K. Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries. Nature, Vol. 392. Pp. 779-787. 23 April 1998.
Campbell, Neil A., et al. Biology. Addison Wesley Longman, Inc. 1999, Menlo Park, CA.
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Note que la temperatura máxima derivada del análisis de los pinos Siberianos de la Península Yamal en Rusia, ocurrió en el año 995 DC, lo cual coincide con el bien conocido Período de Calentamiento Medieval. Un punto notable es que el calentamiento actual es insignificante en comparación con los períodos cálidos en el pasado.
Por otra parte, el máximo índice de crecimiento podría haber sido causado por cambios en la irradiación solar incidente sobre las hojas de los pinos.
En la siguiente gráfica tracé la base de datos sin procesar de los cambios en la anchura de los anillos de crecimiento de los pinos Siberianos de la Península Yamal en Siberia, Rusia:
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Esta gráfica ilustra los períodos de crecimiento de los pinos Siberianos cuando éste alcanzó máximos y mínimos índices de crecimiento derivados de la tasa de producción fotosintética.
La fotosíntesis de los pinos Siberianos, de los pinos piñoneros, de los pinos Canadienses o de las plantas C3 en general, se ve afectada por la insolación en primer lugar, seguida de la temperatura y la humedad ambientales. (Lodish et al. 2000)
El ancho de los anillos de crecimiento de los árboles es una respuesta de los vegetales a la intensidad de la radiación solar incidente sobre las hojas más que a la temperatura.
