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miércoles, 1 de abril de 2020

¿Los fenómenos meteorológicos se alimentan de la actitud humana?

No podía dar crédito cuando abrí los ojos y comprobé cómo el techo de mi habitación era arrastrado por una corriente de aire destructora, y mi cara y mi cuerpo eran golpeados por diferentes objetos que volaban a mi alrededor...

Los huracanes han sido estudiados durante años por los investigadores tras el surgimiento  de diferentes hipótesis, las cuales, apuntan hacia una posible influencia negativa del ser humano sobre estos fenómenos meteorológicos. 

Convendría entonces dar respuesta a distintas inquietudes que surgen alrededor de este hecho: 
  1. ¿Se han convertido en una evidencia clara de los efectos derivados de un planeta más caliente?
  2. ¿Se están volviendo más frecuentes? 
  3. ¿Es verdad que la actividad humana es la culpable del aumento de su poder devastador? 


La revista Science Advances inició 2020 publicando un sorprendente estudio (Reed et al., 2020) donde se analiza la influencia antropogénica del cambio climático sobre uno de los huracanes más devastadores que azotó las costas orientales de EE.UU en 2018, el cual fue bautizado como huracán FlorenceAntes de adentrarnos en las bases sobre las que se sustenta el estudio científico, cabría hacer una especial mención al origen y formación de los huracanes.


El huracán Florence (2018) fue uno de los fenómenos meteorológicos 
más poderosos y destructivos de la historia reciente. Causó devastadoras 
inundaciones en Carolina del Norte y Carolina del Sur, EE.UU. 
Imagen desde la Estación Espacial Internacional.


Los huracanes son uno de los fenómenos meteorológicos más destructivos que podemos llegar a presenciar en nuestro planeta. Famosos por sus fuertes vientos y abundantes lluvias, constituyen un sistema tormentoso caracterizado por una circulación cerrada alrededor de un centro de baja presión. Estos fenómenos se originan en los trópicos a raíz de la radiación solar que incide sobre la superficie de los océanos AtlánticoPacífico e Índico, lo que desemboca en una circulación atmosférica global gracias a los movimientos de convección que generan las masas de aire caliente, que tienden a ascender generando áreas de bajas presiones, y las masas de aire fríoque tienden a descender generando áreas de altas presionesEsta circulación atmosférica combinada con la influencia de la rotación del planeta, provoca el denominado efecto Coriolis.





Los huracanes comienzan a formarse en la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), donde la radiación solar provoca la condensación del agua de los océanos generando masas de aire cálido que ascienden hacia las capas más altas de la troposfera debido a la disminución de su densidad. El efecto Coriolis provoca un desplazamiento de estas masas del aire hacia el este, lo que se traduce en una acumulación de aire entre los 20-30º de latitud que comienza a descender como consecuencia de su enfriamiento generando zonas de altas presiones subtropicales



La Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) se caracteriza por ser una franja 
cinturón de baja presión constituido por corrientes de aire ascendente, donde convergen grandes masas de aire cálido y húmedo provenientes del norte y del sur de la zona intertropical.



A partir de estas zonas de altas presiones subtropicales, se distribuyen las masas de aire hacia el Ecuador, cerrando la célula de Hadley, y hacia los polos, cerrando la célula de Ferrell. Las corrientes de aire que circulan desde las altas presiones subtropicales hacia las bajas presiones ecuatoriales son conocidas como vientos alisios, los cuales son desviados desde el este hacia el oeste. De esta forma, los vientos alisios del hemisferio norte soplan del noreste (NE) al suroeste (SO) y los vientos alisios del hemisferio sur soplan del sureste (SE) al noroeste (NO).

Es aquí donde debemos dirigir el foco de atención, pues esta convergencia de los vientos alisios en la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), es la que constituye el detonante que da origen a grandes formaciones nubosas y tormentosas como son los huracanes.


Los huracanesciclones y tifones son el mismo fenómeno meteorológico, pero 
reciben distintos nombres en función de la región donde se forman. Imagen obtenida 
de BBC News Mundo.


Una vez comprendido el origen y formación de los huracanes, pasemos a analizar el estudio científico desarrollado por los investigadores de la revista Science Advances basado en el huracán Florence.

Como se desprende del mismo, este proyecto se encuentra vertebrado en torno a un modelo numérico de predicción meteorológica, cuyo objetivo se centra en estudiar la influencia humana actual sobre el desarrollo del huracán usando datos meteorológicos para alimentar modelos físico-matemáticos de la atmósfera. De esta manera, el estudio consigue evidenciar cómo la trayectoriael tamañolas cantidades medias totales de lluvia terrestre asociadas con el núcleo de la tormenta, se  vieron modificadas como consecuencia de los cambios inducidos por los humanos en la composición de la atmósfera, es decir, por el cambio climático antropogénico. 

Sin embargo, este modelo numérico no se limita a estudiar únicamente el desarrollo a tiempo real del huracán, sino también a predecir cómo evolucionará el mismo. De hecho, dos días antes de la llegada del huracán Florence se pudo pronosticar los siguientes hechos:


  • El huracán Florence sería ligeramente más intenso (presión superficial más baja) debido al cambio climático.

  • Las cantidades de lluvia del huracán Florence sobre Carolina del Norte y Carolina del Sur aumentarían debido al cambio climático, pues estarían directamente relacionadas con las temperaturas más cálidas de la superficie del mar y la humedad disponible en la atmósfera.

  • El huracán Florence aumentaría su área de extensión debido también a la influencia negativa del ser humano. 



Para abordar la cuestión relativa a la trayectoria del huracán, a continuación se muestra una imagen  ilustrativa:

 La línea roja representa la trayectoria del huracán ante las condiciones atmosféricas actuales. La línea azul muestra la trayectoria si los humanos
 no hubieran alterado las condiciones atmosféricas.
La trayectoria trazada en color azul se desarrolló modificando los valores actuales relativos a la temperatura de la superficie del mar y la humedad atmosférica, que constituyen los elementos alterados por el cambio climático y que, por ende, afectan directamente en el desarrollo y características del huracán. 



En lo relativo a la intensidad de las precipitaciones, el estudio refleja que la cantidad de precipitaciones acumuladas en el arco de 200 km de extensión analizados, se hubiera visto reducida en un 5% sin los efectos relativos a la influencia del cambio climático antropogénico. 

Precipitaciones acumuladas observadas en pulgadas dentro de los 500 km
del huracán Florence. El arco azul representa el rango de 200 km
analizados en el estudio.


Histogramas que representan las cantidades máximas de lluvia acumuladas
(a la izquierda) y las cantidades de lluvia acumulada total (a la derecha) dentro de
los 200 km de extensión analizados. Las líneas rojas representan los resultados
obtenidos ante la influencia del cambio climático. Las líneas azules representan los resultados obtenidos sin influencia negativa del ser humano.




Otro factor importante a estudiar es el tamaño del huracán, el cual constituye un exponente fundamental dentro del potencial de daño de la tormenta. El estudio pone de manifiesto que el huracán adquirió un aumento del 1,6% en el área de extensión pronosticada debido al cambio climáticoPor otra parte, se ha evidenciado que las velocidades máximas del viento cerca de la superficie y la latitud a la que se encuentra el huracán están directamente relacionadas con la violencia destructiva de dicho fenómeno.



Los datos reales obtenidos se traducen en una tormenta de mayor tamaño
a la que podría haber adquirido sin la influencia del cambio climático.


Por otra parte, sería conveniente mencionar la existencia de otros estudios realizados con anterioridad que abordan este mismo asunto y que han ayudado a avanzar a la comunidad científica en el esclarecimiento de sus causas.

Uno de los científicos más influyentes en el estudio de huracanes, Kerry Emanueldel Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), publicó en 2005 uno de los primeros indicios importantes de cómo el cambio climático podría afectar a los huracanes. En su estudio estimó que la intensidad potencial de los huracanes es directamente proporcional a la temperatura de los océanos.



Kerry Emanuel, profesor de meteorología del Instituto de Tecnología de
Massachusetts (MIT).


No mucho después, en 2008, Gabriel Vecchi y Tom Knutson realizaron un segundo estudio donde se analizaba la variación de la frecuencia de los huracanes como respuesta al cambio climático. 





En conclusión, podemos decir que el estudio de Science Advances revela ciertos aspectos destacables que deberían ser objeto de reflexión. 
Por una parte, la evidencia demuestra que existe una conexión directa entre los efectos negativos del cambio climático y el desarrollo y consecuencias de los huracanes, por lo que, de continuar sufriendo la influencia negativa del ser humano, cabría deducir que los efectos destructivos de estos fenómenos aumentarían de forma alarmante. 
Por otro lado, dichos efectos se traducen en consecuencias negativas irremediables sobre el ser humano que, a largo plazo, podría derivar en una inevitable crisis climática global. 
Por todo ello, cabría destacar el esfuerzo constante que realiza la comunidad científica en analizar, identificar y esclarecer los factores que intervienen directamente en esta sucesión de fenómenos climáticos extremos, poniendo de manifiesto la necesidad de un cambio de actitud humana a nivel mundial con el propósito de amortiguar y reducir futuros efectos climáticos adversos.
En consecuencia y como reflexión final, considero que esta entrada debería ser un toque de atención a todos nosotros, y una llamada a la reflexión sobre este importante problema que nos atañe a todos.


Y sin más miramiento, !me voy rauda como el viento!






Referencias bibliográficas: 



Estudio original de la revista Science Advances:
Reed, K. A., Stanfield, A. M., Wehner, M. F. & Zarzycki, C. M. 2020. Forecasted attribution of the human influence on Hurricane Florence. Science Advances, 6, 1.

Estudio realizado por Kerry Emanuel:
Emanuel, K. 2005. Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years. Nature, 436, 686–688.

Estudio realizado por Gabriel Vecchi y Tom Knutson:
Vecchi, G. A. & Knutson, T. R. 2008. On Estimates of Historical North Atlantic Tropical Cyclone Activity*. Journal of Climate 21, 3580–3600.





Webgrafía:

Información circulación atmosférica:

Página oficial UCM. Campus virtual. Geología. Atmósfera e Hidrosfera. Fecha desconocida. [web de Internet]. 




Información sobre aspectos básicos:


Blogs RTVE. Zona de Convergencia Intertropical. 2009. [web de Internet]. 
Disponible en: <https://blog.rtve.es/eltiempo/2009/06/zona-de-convergencia-intertropical.html>  [con acceso el 29-3-2020].


GeoEnciclopedia. La Tierra. Desastres naturales. Fecha desconocida. [web de Internet]. 

Disponible en: <https://www.geoenciclopedia.com/huracan/[con acceso el 29-3-2020].

BBC News Mundo. Ciencia. Cómo se originan los huracanes en 6 pasos. 2016. [web de Internet]. 
Disponible en:  <https://www.bbc.com/mundo/noticias/2015/10/151023_guia_huracanes_lp[con acceso el 29-3-2020].


Sailandtrip. Noticias. Artículos. Meteorología. Vientos alisios: qué son y cómo se forman. 2014. [web de Internet]. 
Disponible en: <https://sailandtrip.com/vientos-alisios/[con acceso el 29-3-2020].


Wikipedia. Modelo numérico de predicción meteorológica. Fecha desconocida. [web de Internet]. 




Imágenes del paso del huracán Florence:


El País. Internacional. Las imágenes del huracán Florence en EE.UU. 2018. [web de Internet]. 
Disponible en: 
<https://elpais.com/elpais/2018/09/14/album/1536905496_404030.html#foto_gal_10>  [con acceso el 29-3-2020].




Información adicional sobre la influencia de la actividad humana sobre el poder destructivo de los huracanes:


The Climate Press. Blog. Huracanes en un planeta más caliente: impactos del cambio climático. 2019.  [web de Internet]. 
Disponible en: <https://www.theclimatepress.com/es/blog[con acceso el 28-3-2020].



Noticias del Tiempo: The Weather Channel. ¿Qué influencia tuvo el cambio climático en el huracán Florence? 2018. [web de Internet]. Disponible en: 
<https://weather.com/es-ES/espana/tiempo/news/2018-09-17-cambio_climatico_huracan_florence[con acceso el 28-3-2020].





viernes, 3 de abril de 2015

¡Hay una serpiente en mi bota! Pero... ¿Qué edad tendrá?

En esta nueva entrada he escogido como nuevas compañeras a las serpientes (Figura 1), animales que a muchos les causan miedo, indiferencia  o incluso repugnancia (como a mi madre) mientras que a otros, como a mí, no les disgusta e incluso les llama la atención por sus hermosos y llamativos colores.

¡Miradla  y decidme que no es mona (y sobre todo graciosa)!
Figura 1. Serpiente sonriendo

Ps. Siento si alguien se ha sentido incomodo al ver mi entrada, no es mi intención pero es que me llamaba mucho hablar sobre ellas… Siempre podéis pensar en koalitas dormilones, ellos siempre son la solución :)

Preámbulo
Como todos sabéis las serpientes u ofidios son reptiles pertenecientes al suborden Serpentes y englobadas dentro de la clase Sauropsida (como la monísima tortuga mexicana de mi anterior entrada)

Se trata de animales diópsidos caracterizados por el desarrollo de dos fosas temporales a cada lado del cráneo detrás de la órbita ocular.

Sin duda en mi opinión lo que más define a las serpientes (Figura 2) es la presencia de escamas en su piel, su cuerpo alargado y la ausencia de extremidades que da lugar a su característica forma de desplazarse, la reptación. Además, presentan características craneales óseas únicas que permiten su identificación en el registro fósil a partir de muestras aisladas o fragmentadas.

Figura 2. Serpiente reptando

Introducción
El conocimiento previo del registro fósil de la evolución de la serpiente, procedente del Mesozoico Tardío, se basa en:
  • Una vértebra aislada procedente de África 
  • Mandíbulas y una vértebra aisladas procedentes de Norteamérica 
  • Esqueletos casi completos, algunos con extremidades traseras procedentes de la región circunmediterránea 
  • Dos taxones con esqueletos completos, uno de ellos con extremidades traseras, procedentes de Argentina.
Este registro fósil tiene una edad aprox. de 86-100 MA, dándose de forma casi simultánea en todo el mundo.
Los autores del artículo basan sus estudios en fósiles de hace 167-143 MA encontrados en Reino Unido, Portugal y Estados Unidos de 4 nuevas especies pertenecientes al orden Squamata. Este descubrimiento amplía así la edad del registro fósil a casi unos 70 MA , indicando que su origen coincide con la radiación evolutiva de otros grupos de squamatos del Jurásico Medio producida por el inicio de la separación de Pangea.

Análisis
Las muestras de las especies sometidas a estudio son las siguientes:

  1. Parviraptor estesi gen. et sp.
  El fósil encontrado, y establecido como el holotipo de la especie, es un maxilar izquierdo perteneciente al  Tithoniense (Jurásico Superior) – Berriasiense (Cretácito Inferior) y procedente de Durston Bay, Inglaterra.

  2. aff. Parviraptor estesi
  El fosil sometido a estudio es el hueso frontal derecho del cráneo, del Tithoniense (Jurásico Superior) – Berriasiense (Cretácito Inferior) y procedente de Swanage, Inglaterra.

  3. Diablophis gilmorei 
  Los restos fósiles escogidos  como holotipo de la especie son el maxilar izquierdo, la mandíbula izquierda y el hueso axis, todas ellas con roturas. Pertenecen al Kimmeridgiense (Jurásico Superior) y proceden de Colorado, USA. 

  4. Eophis underwoodi 
  Las muestras de esta especie sometidas a estudio son una porción de la sínfisis, porción posterior y sección central de la dentadura derecha, del Bathoniense (Jurásico Medio) y halladas en Oxfordshire, Inglaterra.

  5. Portugalophis lignites 
  Esta especie presenta como holotipo el maxilar izquierdo y como paratipo la dentaduda izquierda. Pertecene al Kimmeridgiense (Jurásico Superior) y como bien su nombre indica fue hallado en Leiria, Portugal.

Figura 3. Cráneos de las nuevas especies de serpientes del Jurásico Medio - Cretácico Inferior. (a) Vista media del maxilar derecho de Parviraptor estesi. (b) Vista media del hueso frontal izquierdo de aff. Parviraptor estesi. (c–f) Diablophis gilmorei,  (c,d) Vista media y lateral del maxilar izquierdo, (e,f) Vista media y lateral de la dentadura izquierda. (g–j) Portugalophis lignites (g,h): Vista media y lateral del maxilar derecho . (i,j) Vista media y lateral de la dentadura derecha. (k,l) Vistas medias y laterales del holotipo y paratipo de Eophis underwoodi

Anatomía comparativa
Los fósiles de las distintas especies sometidas a estudio presentan una serie de características craneales (Cundall, 2008), comunes en la mayoría de los casos con las de las serpientes fósiles y actuales. En la siguiente tabla (1) se presentan a modo de resumen estas características y su presencia, o no, en las especies nombradas anteriormente. 

Tabla 1. Características de la mayoría de las serpientes actuales presentes en los nuevos taxones fósiles

Como se puede observar la especie Portugalophis lignites es la más completa y la que más características anatómicas comunes a las serpientes actuales presenta. 

Parviraptor estesi también presenta estas características casi al completo. Durante el análisis se presentaron una serie de problemas a la hora de identificar los ejemplares de esta especie ya que el anterior estudio (Evans, 1994) realizado presentaba incongruencias. Esto llevó a que algunas de las muestras (aquellas con escasas características comunes a otros) se estableciesen como afines (aff.) a la especie Parviraptor estesi pero no pertenecientes a ella. Además, según las últimas investigaciones (Conrad, 2008 y Daza, 2013) es posible que el taxón tenga afinidades con los geckos (Infraorden Gekkota)  

Como vemos Diablophis gilmorei presenta un análisis característico casi al completo a pesar de las fracturas de algunas muestras. En este caso observando los ejemplares se llega a la conclusión de que es posible que el suprangular, hueso característico de las serpientes tanto fósiles como actuales no apareciese en ese momento sino en serpientes más tardías.

En el caso de Eophis gilmorei, los rasgos comunes son menores. A pesar de ello y comparándolo con especies más actuales se ven claras similitudes: paredes alveolares iguales y crestas interdentales continuas.

Las diferencias más claras con las serpientes actuales son la presencia de una placa maxilar supradental, una placa subdental marcada y un surco dental que mantiene la longitud del elemento de soporte del diente

Filogenia
A partir de la utilización de la anatomía comparativa se establecieron como serpientes (Nagini estaría contenta  ^^) los cuatro géneros sometidos anteriormente a estudio.

Sin embargo también se realizó un estudio filogenético para poder determinar el parentesco entre estos géneros mediante dos análisis separados a partir de dos matrices de datos completamente diferentes (con la utilización de dos softwares distintos, PAUP y TNT)

La primera matriz de datos se basó en el estudio general de la filogenia de todos los individuos pertenecientes al orden Squamata al plantearse la posibilidad de que las nuevas especies estuviesen fuera del clado Serpentes. Para ello se utilizaron los maxilares de Parviraptor, Portugalophis y Diablophis como taxones terminales.

Mediante el uso de PAUP se obtuvo un árbol de consenso estricto (Figura 4) a partir de 108.981 árboles y con una longitud de 5290 pasos. Los tres taxones estudiados fueron integrados en un politomía compuesta por serpientes mesozoicas, scolecofidios y aletinofidios donde Najash está establecida como la serpiente más basal.  * politomía: nodo sin resolver del que parten varias ramas.

Figura 4. Árbol de consenso estricto obtenido con PAUP

Con el uso de TNT (que no el explosivo...) se obtuvo un árbol consenso de 200 árboles, con una longitud de 5283 pasos, muy similar al de PAUP aunque con ciertas diferencias (incorporación de taxones y reposicionamiento de otros)
Todo ello apoya el resultado obtenido mediante la anatomía comparativa, que estos restos fósiles pertenecen al grupo de las serpientes, presentes por tanto desde el Jurásico Medio.

La segunda matriz de datos tuvo como objetivo el estudio de las relaciones del grupo interno, es decir, las relaciones entre las especies estudiadas mediante el análisis de los caracteres más específicos de las serpientes.

En el análisis de parsimonia de la filogenia del grupo interno, la matriz se compuso de 27 taxones terminales y 237 caracteres (como los presentados en la tabla 1) y se concluyó que estos nuevos géneros forman un clado en la posición de grupo hermano (taxón filogenéticamente más próximo al grupo interno) para las otras serpientes o un posible ensamblaje parafilético en la base de la radiación de las otras serpientes.
Además, se apoya la hipótesis (Tchernov, 2000) de que las serpientes más basales no son los scolecofidios.

Paleobiogeografía
Como ya se ha comentado anteriormente, el estudio realizado sobre las muestras de estas nuevas especies señala una extensión temporal del registro fósil del suborden Serpentes y crea un desfase con los primeros fósiles hallados en África, Europa, Brasil y América del norte.

Para los autores de la investigación, la distribución (Figura 5) y preservación de las muestras fue inesperada, ya que fueron extraídas de rocas depositadas en: 
  • Pantanos de carbón, como es el caso de Portugalophis
  • Estanques y lagunas litorales mixtas, como las muestras de  Eophis, Parviraptor y  aff. Parviraptor
  • Sistemas fluviales, como es el caso de Diablophis
  • Islas epicontinentales alejadas cientos de kilómetros de la costa
Figura 5. Distribución geográfica de las distintas especies

Una de las hipótesis que se maneja es que la diversidad biogeográfica haya sido producida por y durante el inicio de la separación de la Pangea, es decir, que las especies se distribuyesen a través de las islas y las zonas continentales cercanas y se iniciase su insolación.

A esto se le suman las similitudes estudiadas entre estas nuevas especies y aquellas pertenecientes al género Dinilysia, cuyos fósiles fueron encontrados exclusivamente en lo que ahora es América del Sur (Caldwell, 2002), es decir, en la antigua Gondwana.
Otra de las propuestas es que las serpientes más antiguas llegasen a estas islas por la puerta grande, es decir, como invasores acuáticos secundarios. Esto apoya la historia evolutiva que presentan algunas serpientes marinas más modernas.

Claro está que ambas hipótesis no son excluyentes, es más, es muy probable que se diesen ambas apoyando así en su totalidad el concepto de radiación evolutiva, que viene dada por cambios evolutivos y/o cambios en el ecoespacio.


Conclusiones
Figura 6. Serpiente aristócrata 
El descubrimiento de estas nuevas especies nos lleva a dejar de lado la creencia de que las serpientes se originaron en el Cretácico Superior para plantearnos que pudieron aparecer antes de lo esperado, es decir, en el Jurásico Medio.

Gracias a este estudio podemos concluir que no es necesario tener gran cantidad de restos óseos a nuestra disposición para poder identificar una especie o género ya que, como en nuestro caso, un simple cráneo bastará.
  


       “Porque las serpientes también pueden ser elegantes“ 
                                                  (Figura 6)

Personalmente creo que es un planteamiento interesante que, por el mero hecho de encontrar unos fósiles “cualquiera” (que no significa que no sean importantes), se pueda modificar y ampliar el registro fósil casi 70 MA más. Esto nos lleva a pensar que la paleontología, como la naturaleza, está en constante cambio y que nunca se sabe con qué podrá sorprendernos mañana.
                              
Ps. Para saber más sobre Nagini... http://es.harrypotter.wikia.com/wiki/Nagini


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Bibliografía
  • Caldwell, M. W. & Albino, A. M. Exceptionally preserved skeletons of the Cretaceous snake Dinilysia patagonica Woodward, 1901. J. Vertebr. Paleontol. 22, 861–866 (2002).
  • Conrad, J. L. Phylogeny and systematics of Squamata (Reptilia) based on morphology. Bull. Amer. Mus. Nat. Hist. 310, 1–182 (2008).
  • Cundall, D. & Irish, F. The snake skull. Biology of the Reptilia 20, 349–692 (2008).
  • Daza, J. D., Bauer, A. E. & Sniveley, E. Gobekko cretacicus (Reptilia:Squamata) and its bearing on the interpretation of gekkotan affinities. Zool. J. Linn. Soc. 167, 430–438 (2013).
  • Evans, S. E. A new anguimorph lizard from the Jurassic and Lower Cretaceous of England. Palaeontology 37, 33–49 (1994).
  • Tchernov, E., Rieppel, O., Zaher, H., Polcyn, M. J. & Jacobs, L. L. A fossil snake with limbs. Science 287, 2010–2012 (2000).