Para conocer mejor los procesos dinámicos que ocurren en el núcleo externo y que rigen el comportamiento del campo geomagnético principal, vamos a estudiar cómo es el campo radial (Br = -Z, ec. [3.24]) y la contribución no dipolar al campo radial (Br ND = Br – Brdipolar) proporcionada por el modelo SHAQ3k en el
CMB, promediada para diferentes épocas en los últimos 3000 años (Figura 7.13). La razón de promediar en 500 años es destacar los lóbulos de flujo de más larga persistencia (e.g. Constable et al., 2016). Como queremos estudiar el Br en el CMB, el cálculo se realiza considerando los coeficientes de Gauss del modelo hasta grado n = 6 para no considerar longitudes de ondas irreales generadas por armónicos más altos en el CMB. Para calcular el Br ND necesitamos estimar además el Brdipolar, que corresponde al Br calculado considerando únicamente los
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Figura 7.13. Componente del campo radial promediada en el tiempo (Br) y su contribución no dipolar (Br ND), computadas
en el CMB para diferentes intervalos de tiempo. Se ha considerado 6 como el grado máximo del desarrollo armónico del potencial geomagnético.
Los Hemisferios Norte y Sur están caracterizados por valores negativos y positivos de Br respectivamente. Se observa como Br es más intenso (en valor absoluto) en épocas más antiguas (1000 BC – 500 BC) y que paulatinamente disminuye hacia épocas más recientes (1500 AD – 1900 AD). Hay que destacar la aparición de un lóbulo de flujo de polaridad negativa en el Hemisferio Sur que persiste durante el último milenio. El hecho de la disminución del valor absoluto de Br en ambos hemisferios explicaría la tendencia de caída del momento dipolar durante los últimos tres milenios (ver Figura 7.8) y además, la aparición del lóbulo negativo en el Hemisferio Sur, estaría relacionada con la evolución de la Anomalía del Atlántico Sur, SAA (Hulot et al., 2002; Gubbins et al., 2006; Olson & Amit, 2006; De Santis & Qamili, 2010; Pavón-Carrasco & De Santis, 2016). De ser así, este resultado estaría de acuerdo con los trabajos de Tarduno et al. (2015) y Osete et al. (2015) donde se cuestiona la antigüedad de la SAA. Según trabajos previos el lóbulo de polaridad invertida aparecería en el límite manto-núcleo en torno al año 1840 d.C. Debemos recordar que nuestro modelo no está regularizado por los modelos históricos e instrumentales, por lo que esta información está únicamente proporcionada por los datos arqueomagnéticos y volcánicos, lo que de nuevo pone de manifiesto su enorme potencial.
Por otra parte, el comportamiento de la componente no dipolar de Br (Br ND) nos permite analizar características más regionales del campo geomagnético. En los promedios temporales de Br ND más antiguos (1000 BC – 500 AD) se observa un patrón de lóbulos mayoritariamente positivos en la zona ecuatorial (con lóbulos negativos distribuidos en medias y altas latitudes). Otra característica regional significativa es el dipolo observado en el promedio 500 AD – 1000 AD con valores negativos sobre el continente Europeo que estaría relacionado con el máximo de intensidad registrado en torno al 800 d.C. en dicha región (ver Figura 7.9a). Finalmente, destacar también que en los últimos 1000 años (1000 AD – 1900 AD) persiste otro dipolo centrado
135 en Sudáfrica que está relacionado con el flujo negativo de Br explicado anteriormente, y que por tanto, sería el precursor de la SAA en dichas latitudes.
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Capítulo 8
Aplicaciones a la Paleoclimatología
Si recordamos el primer párrafo de la Motivación con el que iniciamos esta tesis, nos preguntábamos si realmente conocíamos la evolución pasada del CMT con suficiente fiabilidad como para poder dar una respuesta a la pregunta de si existe o no una conexión entre el CMT y el clima. En los capítulos anteriores hemos contribuido a mejorar las bases de datos arqueomagnéticos, hemos logrado establecer cuál es la metodología más apropiada para estimar el momento magnético dipolar: la basada en modelos de reconstrucción globales, y, finalmente hemos determinado la evolución del CMT durante los últimos 3000 años y, en particular, hemos estimado el momento dipolar a partir de un modelo global del campo geomagnético basado en una base de datos suficientemente robusta. Esto es, en una base de datos en la que cada datos ha sido reevaluado y pesado de acuerdo con unos criterios de calidad. En este capítulo nos centramos en la propia relación entre el CMT y el clima y para ello haremos uso de la nueva metodología desarrollada en esta tesis, la Transfer Entropy (ver Capítulo 3 para más detalles sobre la técnica). La relación entre estos dos sistemas complejos para los últimos 300 años será investigada en primer lugar, ya que se tienen datos directos e independientes de ambos sistemas (el registro del nivel global del mar, GSL, y la reconstrucción del campo geomagnético a partir de datos históricos y paleomagnéticos). Pero no podemos extender este tipo de investigación más allá de este periodo puesto que para épocas anteriores al registro histórico tenemos un problema metodológico: algunos de los proxies utilizados en las reconstrucciones paleoclimáticas o en el modelado paleoclimático están también relacionados con el campo geomagnético. Es decir, puede haber una relación entre estos sistemas que sea un artefacto producido por un inadecuado tratamiento de los proxies. Es por ello que la existencia o no de este artefacto es el segundo de los objetivos de este capítulo. Y utilizaremos también la herramienta de la Transfer Entropy para investigarlo. En particular investigaremos la posible relación entre irradiancia solar total (TSI) y la intensidad del momento magnético dipolar.
8.1. Estudio de la relación entre la SAA y el GSL (últimos 300 años)