PARTE VI · La Tierra como sistema
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Hielo, costas y nivel del mar
criosfera, litorales y cambios de referencia
En este capítulo
Una costa no es una línea inmóvil y el hielo no es una reserva uniforme. La nieve puede durar una estación o comprimirse hasta formar un glaciar; el hielo apoyado sobre tierra puede fluir hacia el mar y volverse flotante; el hielo marino nace del propio océano. Mientras tanto, el agua se expande al calentarse, la corteza terrestre sube o baja y olas y corrientes trasladan sedimentos. Cuando una playa retrocede o un mareógrafo registra niveles mayores, varios procesos pueden estar actuando a la vez.
Este capítulo responde a una pregunta: ¿cómo cambian conjuntamente el agua congelada, la altura del mar y la posición de las costas? La respuesta requiere distinguir tipos de hielo y sus balances, seguir el movimiento de glaciares y mantos de hielo, comprender por qué el permafrost no es simplemente «suelo con hielo» y separar el nivel medio global del nivel relativo que experimenta una comunidad costera. También exige abandonar dos atajos: que todo hielo derretido eleva el mar del mismo modo y que una costa retrocede una distancia fija por cada centímetro de subida.
El capítulo 51 describió cómo el océano almacena calor, mueve agua y redistribuye masa. Aquí se estudian sus fronteras congeladas y litorales. El capítulo 53 reúne atmósfera, océano, hielo y superficie en el sistema climático; el capítulo 54 examina la evidencia y atribución de sus cambios contemporáneos.
52.1. Nieve, glaciares, mantos de hielo y hielo marino#
La criosfera comprende los lugares donde el agua permanece congelada durante algún intervalo: nieve, glaciares, mantos y plataformas de hielo, hielo marino, hielo de lagos y ríos y suelo congelado. Compartir estado sólido no vuelve equivalentes a estos componentes. Cambian en escalas temporales distintas, intercambian energía de formas diferentes y no tienen el mismo efecto sobre el océano.
Regla de lectura. Primero hay que preguntar dónde está el agua congelada: el hielo apoyado en tierra puede añadir masa al océano; el que ya flota apenas lo hace de forma directa; el permafrost es terreno frío y no un glaciar enterrado.
La nieve estacional puede acumularse, compactarse y recristalizar. Si sobrevive repetidamente a la estación de fusión, sus granos pierden parte del aire intermedio y forman firn, material transicional entre nieve y hielo glaciar. Bajo suficiente espesor y pendiente, el hielo se deforma y fluye por gravedad. Un glaciar es esa masa persistente de hielo terrestre en movimiento; no necesita parecer un río rápido para estar fluyendo. Un campo o casquete de hielo cubre relieve regional, mientras los grandes mantos de hielo de Groenlandia y la Antártida dominan territorios continentales y alimentan corrientes de hielo y glaciares de salida.
Cuando hielo terrestre alcanza la costa y flota sin separarse, forma una plataforma de hielo. Cuando se desprende por fractura o calving, el bloque se convierte en iceberg. Tanto la plataforma como el iceberg ya desplazan agua mientras flotan. Su fusión directa modifica muy poco el nivel medio global; el efecto principal de perder una plataforma puede ser indirecto, porque reduce el apuntalamiento que frenaba al hielo terrestre situado detrás y permite que este descargue masa con mayor rapidez. (NSIDC, The Science of Ice Shelves; IPCC, Ocean, Cryosphere and Sea Level Change)
El hielo marino se forma al congelarse agua del océano. Durante su crecimiento expulsa gran parte de la sal hacia el agua circundante, aunque conserva canales de salmuera y una estructura porosa que evoluciona. Se desplaza, comprime, fractura y derrite bajo la acción de viento, corrientes y temperatura. Como ya flota, su fusión no añade al océano un volumen equivalente al de un glaciar terrestre. Sin embargo, cambia el albedo, el intercambio de calor y humedad, la salinidad superficial, los hábitats y la exposición de las costas al oleaje. «No eleva directamente el nivel global» no significa «carece de consecuencias». (NSIDC, Science of Sea Ice; NASA, Melting Sea Ice and Land Ice)
De izquierda a derecha se pasa de hielo apoyado en tierra a una plataforma flotante, un iceberg desprendido y hielo marino separado. La marca terracota señala la línea de apoyo. El hielo terrestre añade masa al océano cuando se funde o descarga; el que ya flota desplaza casi todo el volumen que aportará al fundirse.
Tabla 52.1 — Componentes congelados que suelen confundirse
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| Componente | Dónde se forma o apoya | Movimiento o ciclo característico | Relación directa con el nivel medio global |
|---|---|---|---|
| Nieve estacional | Suelo, vegetación, hielo u otras superficies | Acumulación, metamorfosis y fusión anual | Depende de si el agua termina en el océano y de cambios de almacenamiento terrestre |
| Glaciar o manto de hielo | Principalmente sobre tierra | Deformación interna, deslizamiento y descarga | La pérdida neta de masa terrestre puede elevarlo |
| Plataforma de hielo | Flota, unida a hielo terrestre | Flujo, fusión basal, fractura y desprendimiento | Fusión directa pequeña; pérdida de apuntalamiento puede acelerar hielo asentado |
| Hielo marino | Superficie del océano | Congelación, deriva, deformación y fusión | Fusión directa casi nula; grandes efectos físicos y ecológicos indirectos |
| Permafrost | Suelo o sedimento a 0 °C o menos por al menos dos años | Congelación persistente con capa activa estacional | No es una masa glaciar; sus efectos dependen del agua, el terreno y el carbono almacenado |
52.2. Balances de masa y movimiento del hielo#
El balance de masa compara entradas y salidas dentro de una frontera y un intervalo definidos. Para un glaciar puede escribirse de forma conceptual:
Aquí,
El signo resume ese presupuesto. Si, en unidades comparables,
El balance superficial no equivale siempre al balance total. Una región interior puede ganar nieve mientras el conjunto pierde masa porque glaciares de salida descargan más hielo al océano. A la inversa, un año frío puede reducir la fusión sin detener de inmediato una pérdida dinámica ya iniciada. Las mediciones meteorológicas, de flujo y de elevación deben combinarse para cerrar el presupuesto.
El hielo se mueve por deformación interna y, donde el lecho lo permite, por deslizamiento basal o deformación de sedimentos. La pendiente de la superficie y el espesor generan esfuerzos; el agua basal puede alterar la fricción, pero no actúa como un lubricante uniforme. Valles, montañas subglaciales y materiales del lecho canalizan el flujo. En mantos de hielo, corrientes relativamente rápidas descargan una porción desproporcionada de la masa hacia los márgenes.
La posición del frente no es un medidor instantáneo del balance. Un glaciar puede seguir avanzando mientras pierde masa si un pulso de hielo recorre su longitud; puede retroceder aunque el hielo continúe moviéndose valle abajo; y puede responder durante décadas a un cambio climático anterior. Para una terminación marina, la profundidad del fiordo, las corrientes oceánicas, la mezcla, la forma del lecho y el calving añaden controles. (NSIDC, Why Glaciers Matter)
En un manto de hielo de base marina —apoyado sobre un lecho situado bajo el nivel del mar—, la línea de apoyo marca dónde el hielo deja de descansar sobre el fondo y comienza a flotar. En la realidad suele observarse como una zona de transición que puede migrar con la marea. Si retrocede sobre un lecho que se profundiza tierra adentro, puede aumentar el flujo y favorecer más retroceso; pero contrafuertes, estrechamientos, sedimentos y la respuesta de la Tierra sólida pueden estabilizar ciertos tramos. Las expresiones «inestabilidad» o «punto de no retorno» sólo son informativas cuando especifican el mecanismo, la geometría y la escala temporal.
Las flechas descendentes muestran acumulación; las azules, movimiento interno y basal; las terracota, fusión, escorrentía y desprendimiento. El balance dice cuánto cambia la masa; la dinámica explica cómo se redistribuye. Un mismo balance anual puede coexistir con velocidades y posiciones de frente diferentes.
52.3. Permafrost y transformaciones del terreno#
El permafrost es terreno —suelo, sedimento o roca— que permanece a 0 °C o menos durante al menos dos años consecutivos. La definición se refiere a temperatura, no a una cantidad mínima de hielo. Puede contener poros casi secos, lentes y cuñas de hielo o masas muy ricas en hielo. Sobre él suele existir una capa activa que se congela y descongela cada año; por debajo o dentro pueden aparecer zonas no congeladas llamadas taliks.
Cuando se derrite hielo contenido en el terreno, el volumen y la resistencia cambian. El suelo puede asentarse, formar depresiones y lagos, alterar drenajes o desencadenar deslizamientos. El conjunto de relieves producido por el deshielo de terreno rico en hielo se llama termokarst. Una medición de temperatura, una fotografía de un lago o el hundimiento de una estructura no bastan por separado para determinar cuánto permafrost regional se perdió: también importan contenido de hielo, geología, nieve, vegetación, agua y perturbaciones locales. (NSIDC, Quick Facts on Frozen Ground)
Las consecuencias para infraestructuras dependen del diseño y del terreno. Cimientos, carreteras, tuberías y pistas pueden deformarse si el suelo pierde capacidad portante o drena de otro modo. El daño no procede de que el hielo «empuje hacia arriba» en todos los casos; puede surgir por asentamiento diferencial, erosión, congelación estacional, agua acumulada o fallas de ladera. Las respuestas requieren cartografía y vigilancia locales, no una regla única para toda región fría.
El permafrost almacena materia orgánica que la congelación protegió parcialmente de la descomposición. Al descongelarse, los microorganismos pueden convertir parte de ese carbono en dióxido de carbono o metano. Qué gas domina depende, entre otras condiciones, de oxígeno, agua, temperatura y sustrato. No todo el carbono se libera de inmediato y el crecimiento vegetal puede absorber una parte; aun así, el deshielo constituye una retroalimentación climática porque añade gases de efecto invernadero que no estaban incluidos en una simple respuesta física del terreno. (NSIDC, Why Frozen Ground Matters)
El permafrost submarino recuerda que la costa se desplaza. Parte se formó cuando el nivel del mar era menor y plataformas hoy sumergidas estaban expuestas. Desde entonces recibe calor y sales del océano y puede conservar hielo o carbono en condiciones muy distintas de las terrestres. No debe suponerse que responde al calentamiento de igual manera ni a igual velocidad que la capa activa sobre tierra.
52.4. Variaciones del nivel del mar y movimientos de la costa#
El nivel medio global del mar resume el cambio de altura media de la superficie oceánica respecto de un marco de referencia. Sus contribuciones principales proceden de cambios de masa y densidad; también intervienen cambios más lentos en la geometría de las cuencas. Aumenta si se añade agua procedente de tierra y si el agua existente ocupa más volumen al calentarse. Disminuye si crece el almacenamiento terrestre. En términos de presupuesto, el cambio combina una contribución estérica —variación de densidad, dominada globalmente por expansión térmica— y una contribución baristática —cambio de masa oceánica por intercambio con hielo y agua continental—. La salinidad puede producir efectos estéricos regionales, pero redistribuir sal dentro del océano casi no cambia el volumen medio global.
El nivel del mar no sube como el agua en un recipiente rígido. Corrientes y vientos redistribuyen masa; temperatura y salinidad cambian la densidad; la presión atmosférica deforma temporalmente la superficie. Cuando un manto de hielo pierde masa, disminuye su atracción gravitatoria sobre el agua, cambia la rotación terrestre y se deforma la corteza. El nivel puede subir menos —e incluso bajar— cerca del hielo perdido y más en regiones lejanas: es una huella de nivel del mar. (NASA, Sea Level Fingerprints)
Para una costa importa el nivel relativo del mar: la altura del agua respecto de la tierra local. Si el terreno se hunde por compactación de sedimentos, extracción de fluidos, tectónica u otras causas, el ascenso relativo puede superar al cambio oceánico. Si se eleva por tectónica o ajuste isostático tras perder una antigua carga de hielo, puede compensarlo parcialmente. Un mareógrafo registra esa combinación; por sí solo no separa movimiento vertical terrestre de cambio del océano. (IPCC, Chapter 9, Box 9.1; USGS, Methods of Subsidence and Sea Level Rise Monitoring)
Conviene conservar tres magnitudes separadas: el promedio global resume el océano completo; el nivel local incorpora su distribución regional; el nivel relativo compara esa superficie con una tierra que también puede subir o bajar. Ninguna de ellas equivale por sí sola a la posición horizontal de la costa.
Una inundación tampoco depende sólo del promedio. Sobre el nivel relativo medio se superponen la marea astronómica y la marea meteorológica producida por viento y presión; cerca de la orilla, el oleaje eleva el nivel medio durante la rotura y el flujo de subida alcanza cotas todavía mayores. Lluvia intensa o caudal fluvial pueden coincidir con estas condiciones y producir inundación compuesta. Por eso el riesgo se evalúa con niveles extremos totales y con la topografía, el drenaje y la exposición locales, no añadiendo una única cifra al mapa. (IPCC, Weather and Climate Extreme Events)
La línea de costa es otra magnitud. Su posición cambia con mareas, oleaje, temporales, estación, pendiente, sedimentos, vegetación y obras. Un ascenso del nivel relativo aumenta la frecuencia con que el agua alcanza cotas dadas, pero no impone una traslación horizontal universal. Un acantilado rocoso, un delta que se hunde, una playa con aporte de arena y un humedal capaz de acumular sedimento responderán de formas diferentes.
La secuencia va del promedio planetario (izquierda) a una distribución regional desigual (centro) y a la costa (derecha). Allí las flechas verticales separan movimiento del agua y del terreno; la flecha horizontal representa movilidad de la orilla. El promedio global es una restricción física, no un pronóstico costero completo.
52.5. Erosión, sedimentación y ecosistemas costeros#
Presupuesto y transporte. Una costa mantiene un presupuesto de sedimentos. Ríos, acantilados, fondos someros, organismos y aportes artificiales pueden suministrar arena, limo o grava; oleaje, corrientes litorales, viento, cañones submarinos y extracción pueden retirarlos o redistribuirlos. Hay erosión cuando sale más material del tramo considerado del que entra o se produce. Eso no significa que el sedimento desaparezca: puede alimentar otra playa, una barra, un delta de marea o el fondo profundo.
Las playas cambian de perfil entre estaciones y tormentas. Durante oleaje intenso, arena puede desplazarse mar adentro y formar barras que luego devuelven parte del material; un retroceso observado después de un temporal no representa necesariamente una pérdida permanente. A escalas mayores, presas reducen aportes fluviales, estructuras interrumpen el transporte litoral y la extracción elimina reservas. Para interpretar una tendencia hay que fijar tramo, periodo y depósitos conectados.
Obras y efectos vecinos. Islas barrera y deltas pueden migrar mediante sobrelavado, apertura de bocanas y redistribución interna. Impedir todo movimiento con una barrera rígida puede proteger una infraestructura y, al mismo tiempo, estrechar la playa o trasladar erosión corriente abajo. La alimentación artificial añade sedimento pero requiere fuentes compatibles y mantenimiento. No existe una intervención neutra: cada obra modifica flujos de agua, energía y material.
Ecosistemas y vulnerabilidad. Humedales, manglares, praderas marinas, arrecifes y dunas atenúan oleaje, atrapan sedimentos o estabilizan superficies, además de sostener hábitats. Su protección no equivale a un muro sin límite. Un humedal puede mantener su elevación mediante acumulación mineral y orgánica si dispone de sedimento, espacio y tiempo; puede ahogarse o quedar comprimido contra infraestructuras si el nivel relativo aumenta más rápido que su capacidad de ajuste. Arrecifes y manglares responden también a temperatura, química, tormentas, contaminación y usos humanos.
La erosión no es siempre una anomalía que deba eliminarse. Es parte de la formación de playas, acantilados, deltas y hábitats. El problema social aparece cuando personas, infraestructura, patrimonio o ecosistemas valiosos ocupan una trayectoria dinámica. Distinguir peligro físico, exposición y vulnerabilidad evita atribuir todo daño al oleaje o todo retroceso al nivel medio del mar.
Tabla 52.2 — Mediciones costeras que responden preguntas diferentes
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| Medición | Referencia | Qué permite estimar | Límite principal |
|---|---|---|---|
| Mareógrafo | Agua respecto de una marca en tierra | Nivel relativo, mareas y extremos en un punto | Mezcla cambio del agua y movimiento terrestre |
| Altimetría satelital | Superficie oceánica respecto de un marco geocéntrico | Nivel regional y medio sobre amplias áreas | Requiere correcciones y es más difícil muy cerca de la costa |
| GNSS o InSAR (posicionamiento satelital o interferometría radar) | Posición o deformación de la tierra | Elevación, subsidencia y patrones espaciales | Cada técnica posee resolución, cobertura y errores propios |
| Perfil de playa o línea extraída de imágenes | Rasgo geomorfológico definido | Erosión, acreción y movilidad de la costa | La «línea» depende de marea, oleaje y definición empleada |
| Batimetría y presupuesto sedimentario | Fondo y flujos de material | Reservas, rutas de transporte y cambio de volumen | Muestreo incompleto y gran variación durante tormentas |
52.6. Reconstrucciones pasadas y mediciones presentes#
Los instrumentos modernos observan aspectos complementarios. Estacas y pozos de nieve miden balance local; radar y sísmica estiman espesor y lecho; estaciones GNSS registran velocidad; altímetros láser o radar detectan cambios de elevación; gravimetría satelital responde a cambios de masa; imágenes delimitan frentes, hielo marino y velocidades. Convertir altura o gravedad en masa exige modelos de densidad, firn, atmósfera, océano y respuesta de la Tierra sólida. Métodos independientes pueden discrepar sin que uno sea inútil: sus diferencias ayudan a localizar supuestos y errores. (NSIDC, Ice Sheet Science)
Los mareógrafos ofrecen registros largos del nivel relativo, mientras la altimetría satelital observa la superficie oceánica en un marco global. GNSS, nivelación e interferometría de radar miden el movimiento terrestre. Combinar estas redes permite distinguir parte de la subida del agua de la subsidencia o elevación local. Los modelos completan la cobertura y separan contribuciones, pero una tendencia corta puede estar dominada por mareas, tormentas, oscilaciones oceánicas o ruido instrumental.
Para épocas anteriores se utilizan indicadores indirectos o proxies. Corales fósiles, terrazas marinas, sedimentos, microfósiles, depósitos de antiguas playas y señales geoquímicas registran posiciones o condiciones pasadas. Los núcleos de hielo conservan capas, isótopos, polvo y burbujas de aire; morrenas y superficies pulidas indican extensión glaciar. Cada archivo necesita datación y una relación calibrada con la variable buscada. Un coral proporciona información local condicionada por su profundidad de crecimiento y por el movimiento de la tierra; no es un mareógrafo global petrificado. (NOAA NCEI, Paleoclimatology)
Reconstruir nivel del mar pasado exige corregir deformación de la Tierra por cargas de hielo y agua. Durante una glaciación, el peso del hielo hunde la corteza y desplaza material del manto; después de la fusión, la recuperación continúa durante milenios. Este ajuste isostático glacial produce elevación en antiguas zonas cubiertas y subsidencia en regiones periféricas. Ignorarlo puede convertir una señal terrestre en una falsa historia del océano.
Las proyecciones combinan escenarios de forzamiento, modelos climáticos, expansión oceánica, glaciares, mantos de hielo, almacenamiento continental y cambios regionales. La incertidumbre no procede de una sola fuente: incluye futuras emisiones, variabilidad interna, parámetros y procesos de hielo difíciles de representar. Una distribución probable no excluye resultados de baja probabilidad y gran impacto. El horizonte y la decisión importan: diseñar una obra reversible para veinte años no requiere la misma tolerancia al riesgo que ubicar infraestructura crítica durante un siglo.
52.7. Preguntas de transferencia#
Dos bloques de hielo del mismo tamaño#
Ejemplo construido. Un bloque flota en el mar y otro descansa sobre una isla. Ambos se derriten por completo. ¿Producen el mismo cambio directo del nivel medio global?
Mostrar respuesta razonada
No. El bloque flotante ya desplazaba una masa de agua aproximadamente igual a la suya; al fundirse reemplaza casi ese desplazamiento, con correcciones pequeñas por salinidad y densidad. El bloque terrestre añade al océano agua que antes no formaba parte de él y aumenta su masa. El lugar de fusión también importa para el patrón regional debido a gravedad, rotación y deformación de la Tierra.
Un glaciar retrocede después de un invierno nevado#
Ejemplo construido. Tras una temporada con mucha nieve, el frente de un glaciar sigue retrocediendo. Se concluye que la nevada no ocurrió o que el glaciar no responde al clima. ¿Es válida la inferencia?
Mostrar respuesta razonada
No. Una nevada aumenta la acumulación durante un intervalo, pero el balance total incluye fusión, sublimación y descarga. El hielo tarda en trasladar cambios desde la zona de acumulación hasta el frente, y la posición del terminus responde también a geometría y dinámica. Para evaluar el año se necesita el balance de masa completo, no sólo la nevada ni una fotografía del frente.
Un mareógrafo que sube más deprisa#
Ejemplo construido. Un mareógrafo registra una tendencia mayor que la media obtenida por satélite. ¿Demuestra que uno de los instrumentos está equivocado?
Mostrar respuesta razonada
No. El satélite estima la altura de la superficie en un marco geocéntrico; el mareógrafo mide agua respecto de tierra local. Subsidencia, circulación regional, presión y distribución de masa pueden elevar la tendencia relativa. Para separar causas se combinan mareógrafo, GNSS, altimetría y modelos. Un error instrumental es posible, pero la diferencia no lo demuestra.
Una escollera y la playa vecina#
Ejemplo construido. Una obra rígida detiene el retroceso frente a varios edificios. Se afirma que resolvió la erosión de toda la costa. ¿Qué habría que comprobar?
Mostrar respuesta razonada
Habría que ampliar la frontera del análisis. La estructura puede proteger el terreno situado detrás mientras refleja oleaje, estrecha la playa o interrumpe sedimento que alimentaba tramos vecinos. Deben medirse volúmenes de arena, transporte litoral, fondo cercano, extremos y mantenimiento durante años. Proteger un punto no equivale a cerrar el presupuesto sedimentario regional.
Fuentes y lecturas del capítulo#
National Snow and Ice Data Center. What Is the Cryosphere?; Why Glaciers Matter; Ice Sheet Science; The Science of Ice Shelves; Science of Sea Ice. Síntesis institucional sobre componentes congelados, balances, movimiento, observación y funciones del hielo flotante y terrestre. (cryosphere; glaciers; ice sheets; ice shelves; sea ice)
National Snow and Ice Data Center. Quick Facts on Frozen Ground y Why Frozen Ground Matters. Definiciones de permafrost, capa activa y termokarst, junto con transformaciones hidrológicas, estructurales y del carbono. (quick facts; why it matters)
NASA Sea Level Change Portal. What’s the Difference Between Melting Sea Ice and Melting Land Ice? y NASA/UCI Find Evidence of Sea Level Fingerprints. Explicaciones del desplazamiento de hielo flotante y de la respuesta gravitatoria y regional del nivel del mar. (floating and land ice; fingerprints)
U.S. Geological Survey. Methods of Subsidence and Sea Level Rise Monitoring. Comparación de mareógrafos, GNSS, InSAR, extensómetros y observaciones del movimiento terrestre. (usgs.gov)
NOAA National Centers for Environmental Information. Paleoclimatology. Archivo y descripción de indicadores naturales como corales, sedimentos, espeleotemas y núcleos de hielo. (ncei.noaa.gov)
Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate Change 2021: The Physical Science Basis, capítulos 9 y 11. Evaluación integrada de océano, criosfera, balances de masa, nivel del mar, extremos e inundación compuesta. (capítulo 9; capítulo 11)