Malcolm McCulloch es investigador del Instituto de Ciencias de la Información de la Universidad de Western Australia. Obtuvo su doctorado en el Instituto Tecnológico de California (Caltech), trabajó en la Universidad Nacional Australiana y ha publicado más de 270 artículos científicos en importantes revistas internacionales, incluyendo 26 en Science y Nature.

Amos Winter es profesor de Sistemas Terrestres y Ambientales en la Universidad Estatal de Indiana. Ha realizado más de 135 publicaciones en diferentes revistas.

Clark Sherman es profesor de Ciencias Marinas en la Universidad de Puerto Rico. Obtuvo un doctorado en Geología y Geofísica en la Universidad de Hawai. Ha colaborado en más de 20 artículos.

Julie Trotter es investigadora principal en la Universidad de Australia Occidental. Tiene un doctorado en geoquímica de la Universidad Nacional Australiana y una maestría en paleontología de la Universidad Macquarie. Su investigación se centra en la geoquímica de esqueletos marinos de carbonato y fosfato.

Principal

De acuerdo con los autores, el calentamiento global comenzó antes de lo que se pensaba. Gracias a los registros de temperatura conservados en los esqueletos de esclerospongos, los investigadores identificaron que la era industrial ya había provocado un aumento en los océanos desde la década de 1860. Para 2020, el planeta estaba 1.7 °C por encima de los niveles preindustriales, medio grado más de lo estimado por el Panel Intergubernalmental sobre cambio climático (IPCC, por su sigle en inglés), lo que adelanta la llegada de los 2 °C hacia finales de esta década.

Al comparar las temperaturas de la tierra y del océano, los científicos encontraron inconsistencias en los registros históricos. Entre 1850 y 1900, los mares aparecen más cálidos que la superficie terrestre, salvo durante el intenso El Niño de 1877–78. Sin embargo, al usar como referencia el periodo preindustrial definido por el IPCC, los océanos resultan más fríos que la tierra desde principios del siglo XX. Esta contradicción plantea dudas sobre la coherencia de los datos y sobre las causas del acelerado calentamiento terrestre desde los años noventa.

Para resolver estas discrepancias, se recurrió a un registro extendido de esclerospongos del Caribe, en la capa mixta oceánica. Allí, la inercia térmica ofrece una señal más estable que la superficie inmediata del mar, y las variaciones reflejan sobre todo el forzamiento radiativo global. Por ello, el Caribe se convierte en un observatorio privilegiado para seguir las tendencias del calentamiento y confirmar que la huella industrial en los océanos comenzó mucho antes de lo que muestran los registros convencionales.

Resultados

Los esclerospongos coralinos representan una antigua línea de esponjas calcificadoras que habitan en ambientes marinos con poca luz, desde la capa mixta oceánica (OML) hasta zonas más profundas bajo la termoclina.

En el estudio, los investigadores se enfocaron en ejemplares de Ceratoporella nicholsoni recolectados entre 2007 y 2017 en el Caribe oriental, frente a Puerto Rico y St. Croix. Mediante análisis de series 230Th/238U lograron fechar y calcular las tasas de crecimiento de los esqueletos hasta mediados del siglo XIX, e incluso algunos hasta inicios del siglo XVIII. Las temperaturas del agua se reconstruyeron a partir de mediciones de las proporciones Sr/Ca en incrementos de 0.5 mm, equivalentes a unos dos años de crecimiento, confirmando además que no existía un sesgo estacional significativo.

A lo largo de tres siglos, todos los especímenes mostraron patrones paralelos en las proporciones Sr/Ca, lo que refleja una respuesta consistente a las variaciones de temperatura del agua. Las diferencias entre los registros se atribuyen a ligeras variaciones de profundidad y a efectos biológicos conocidos como efectos vitales.

Para corregir estas desviaciones, los datos fueron normalizados respecto al periodo de referencia 1961–1990, generando una matriz coherente de anomalías de temperatura en intervalos de dos años. Este resultado confirma la sensibilidad constante de los esclerospongos a los cambios térmicos y refuerza su valor como archivo natural de la historia climática oceánica.

Calibración de las temperaturas OML de Sr/Ca de la escleroesponja

Se aplicó una regresión lineal para determinar la sensibilidad térmica de las anomalías mencionadas. El método se utilizó sobre los datos de SST con el fin de eliminar las tendencias globales y, posteriormente, comparar esos registros con las anomalías ΔSr/Ca de la capa mixta oceánica (OML) en escleroesponjas. El periodo de calibración representa casi la mitad del calentamiento global acumulado hasta la fecha, lo que constituye un dato clave.

La elevada sensibilidad a la temperatura se explica por el proceso de calcificación regenerativa, que ocurre conforme el agua atraviesa la zona activa de calcificación de los ejemplares. Este mecanismo, sumado a la baja respuesta del OML del Caribe frente a las teleconexiones de El Niño, da cuenta de la limitada variabilidad de este fenómeno en los registros de escleroesponjas.

La calibración del paleotermómetro Sr/Ca frente a los cambios de temperatura global confirma que la OML del Caribe se ha calentado en proporción a la SST. En esta región, el calentamiento actúa como un trazador pasivo, mientras que en el Atlántico Norte modifica activamente la circulación meridional (AMOC). Por ello, el Caribe se presenta como un observatorio privilegiado para monitorear el calentamiento global a gran escala y ofrece una base sólida para extender la calibración del paleotermómetro hasta los siglos XVIII y XIX, cuando los registros instrumentales eran aún escasos.

Período preindustrial y comienzo del calentamiento de la era industrial

El registro de tres siglos de temperaturas en la capa mixta oceánica del Caribe, preservado en escleroesponjas, define con precisión el periodo preindustrial. Entre 1700 y 1790 y de 1840 a inicios de 1860 las temperaturas se mantuvieron estables, interrumpidas por un enfriamiento global asociado a grandes erupciones volcánicas como Laki (1783), Tambora (1815) y Cosigüina (1832).

Tambora, la más significativa, provocó el “Año sin verano” en 1816 y un descenso prolongado que se extendió hasta finales de la década de 1820, seguido por una recuperación en los años treinta. Este archivo confirma la fiabilidad del paleotermómetro ΔSr/Ca como indicador de variaciones radiativas globales, con cambios oceánicos más atenuados que los atmosféricos debido a la mayor capacidad térmica del mar.

Sobre esta base, los investigadores aplicaron un ajuste de 0.9 °C para vincular el periodo preindustrial con la referencia de anomalías de 1961–1990. Los datos muestran que el inicio del calentamiento industrial ocurrió hacia mediados de la década de 1860, mucho antes de lo estimado por el IPCC, pero en línea con otras reconstrucciones paleoclimáticas.

La resolución del registro caribeño permite distinguir con claridad la transición entre la recuperación post-volcánica y el ascenso sostenido de las temperaturas, cuya señal emerge ya en la década de 1870, más de ochenta años antes de que los registros instrumentales lo hicieran evidente

Temperaturas OML durante la era industrial

El calentamiento en la era industrial consiste en tres etapas. En la primera, entre las décadas de 1860 y 1900, las temperaturas aumentaron 0.3 ± 0.1 °C a una tasa de ∼ 0.09 ± 0.03 °C década −1. Este aumento, aunque moderado en comparación con fases posteriores, resulta significativo porque marca el inicio de una tendencia sostenida de calentamiento global. En la segunda, entre las décadas de 1900 y 1960 el calentamiento fue similar pero a la mitad de la tasa. En la tercera, de 1960 en adelante, el aumento de CO2 atmosférico aceleró la tasa.

Desde la década de 1980, la sensibilidad de la temperatura al aumento del CO2 se redujo a la mitad. Esto coincide con el aumento de profundidad y de capacidad térmica de la OML en verano.

En contraste, las temperaturas de los registros de SST son más variables.. Destaca el periodo inusualmente cálido de 1850 a 1880 , y el periodo frío de 1880 a 1900. Asimismo, en el lapso frío de 1908 - 1910 los registros de OML y HadSST4 coincidieron bien. El período preindustrial 1850-1900 del IPCC fue un poco más cálido que los inicios del siglo XX, pese al aumento del CO2 atmosférico.

HadSST4 se volvió más cálido desde los años 1920 y aún más en los años 1940. Esto se debe a cambios en las mediciones de entrada de agua, y a sesgos entre flotas. El registro de OML de este estudio sugiere que la variabilidad natural de El Niño antes de 1960 genera las compensaciones.

Discusión

La compensación fija de 0.9 °C se puede aplicar a las anomalías tierra-aire y a las anomalías OML. Pese a las incertidumbres, hay buena concordancia entre los registros tierra-aire y OML, aún más durante la erupción del volcán Tambora. Entre 1850 y 1900 las temperaturas terrestres y las OML aumentaron, mientras que las HadSST4 se enfriaron. La tierra fue más cálida, y el océano, más frío.

Por lo tanto, las nuevas observaciones deben seguir la referencia de la media de 1961- 1990, pero ajustadas con +0.9°C para considerar el aumento de temperatura de inicio de la era industrial. Los registros de tierra y SST han sido coherentes a El Niño hasta los años 1990 sobre esta base.

Por otro lado, a finales del siglo XX las temperaturas en tierra comienzan a aumentar el doble respecto de las oceánicas superficiales a partir de 1980-1990. Esto es congruente con el calentamiento de las masas de tierra del hemisferio norte y la disminución del permafrost, el aumento de las olas de calor de ambos hemisferios, y los incendios forestales. Además, el registro de este estudio muestra que la tierra se ha calentado más rápido desde los años 1990 respecto al OML de la superficie oceánica.

Las temperaturas terrestres y de OML aumentaron 0.9°C respecto al período preindustrial 1700-1860. En contraste, las temperaturas terrestres y la HadSST4 aumentaron 0.4°C desde el periodo preindustrial 1850-1900 del IPCC. La diferencia de 0.5°C implica que la temperatura global será de 1.7°C sobre el nivel preindustrial entre 2018 y 2022. Por lo tanto, ya no se podrá limitar el calentamiento global a menos de 1.5°C, y se superará el umbral de 2°C a finales de los años 2020.

Finalmente, se demostró que a finales del siglo XX la tierra y la atmósfera superaron a la superficie oceánica en temperatura. De seguir así, la temperatura terrestre será de 2.5 °C para 2035, y aumentará a nivel global para 2040. Es por esto que los países deben mantener la temperatura global debajo de 2°C.