Ground surface temperature histories inferred from 15 boreholes temperature profiles: comparison of two approaches

Historial de la temperatura de la superficie del suelo inferidas a partir de 15 perfiles de temperatura de perforaciones: comparación de dos enfoques

Para entender los procesos de cambio climático se requiere la aplicación de metodologías especiales que revelen una historia de la temperatura de la superficie del suelo (GSTH = por su abreviación en Inglés). Se ha probado por diferentes autores que GSTH puede ser determinado con base en el análisis del de campo temperaturas observado en pozos cortos. En este artículo, los autores analizan cuatro modelos matemáticos describiendo el GSTH: (1) cambio súbito, (2) incremento linear, (3) raíz cuadrada del incremento del tiempo e (4) incremento exponencial. Quince perfiles de temperatura de pozos de Europa, Asia y Norte América fueron seleccionados en tres grupos con base en su proximidad geográfica. Luego de un cuidadoso análisis de perfiles temperatura-profundidad en estos pozos se encontró que dos modelos (incremento linear y raíz cuadrada del incremento del tiempo) proporcionan los mejores ajustes a los datos de campo. Las tasas de calentamiento en el siglo XX fueron comparadas con aquellas obtenidas con la técnica denominada estimación de unos cuantos parámetros (FPE).

INTRODUCCIÓN

En la actualidad se realizan muchos esfuerzos para determinar las tendencias de la historia de la temperatura de la superficie del suelo (GSTH) a partir de estudios geotérmicos (por ejemplo, Lachenbruch y Marshall, 1986; Baker y Ruschy, 1993; Pollack et al., 2000; Majorowicz y Safanda, 2005). En este caso se necesitan mediciones precisas de la temperatura del subsuelo para resolver este problema inverso, es decir, la estimación de la temperatura superficial del suelo (GST) desconocida y dependiente del tiempo. Las variaciones de la GST durante los cambios climáticos a largo plazo dieron lugar a perturbaciones (anomalías) del campo de temperatura de las formaciones. Por lo tanto, el GSTH puede evaluarse analizando los perfiles precisos de temperatura-profundidad actuales. El efecto de las variaciones de la temperatura de la superficie en el pasado sobre el campo de temperatura de las formaciones se discute ampliamente en la literatura.

Se utilizan tres enfoques para obtener información climática a partir de los perfiles de temperatura de las perforaciones. En el primer caso, la historia de la temperatura superficial del suelo (GSTH) se reconstruye como una función arbitraria del tiempo (por ejemplo, Cermak, 1971; Lachenbruch y Marshall, 1986; Beltrami et al., 1992; Shen y Beck, 1992; Baker y Ruschy, 1993; Clauser y Mareschal, 1995; Harris y Chapman, 1995; Pollack et al., 2000; Jain y Pulwarty, 2006). Huang et al. (1996) llamaron a este enfoque reconstrucción de función arbitraria (AFR). El segundo enfoque para la inversión de los perfiles de temperatura