En 1974, solo un par de años después del lanzamiento del primer satélite Landsat, los científicos notaron algo extraño en el mar de Weddell, cerca de la Antártida. Había una gran área libre de hielo, llamada polinia, en el centro de la bolsa de hielo. La polinia, que cubría un área tan grande como Nueva Zelanda, reapareció en los inviernos de 1975 y 1976, pero no se ha visto desde entonces.
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Los científicos interpretaron la desaparición de la polinia como una señal de que su formación era un evento naturalmente raro. Pero los investigadores que informan en Nature Climate Change no están de acuerdo, diciendo que la apariencia de la polinia solía ser mucho más común y que el cambio climático ahora está reprimiendo su formación.
Además, la ausencia de la polinia podría tener implicaciones para la gran cinta transportadora de las corrientes oceánicas que mueven el calor alrededor del globo.
Las imágenes satelitales permitieron a los científicos encontrar un área libre de hielo en el Mar de Weddell (cuadrante superior izquierdo) en los inviernos antárticos de 1974 a 1976. (Crédito: Claire Parkinson (NASA GSFC)) El agua de mar superficial alrededor de los polos tiende a ser relativamente fresca debido a la precipitación y al hecho de que el hielo marino se derrite en él, lo que lo hace muy frío. Como resultado, debajo de la superficie hay una capa de agua ligeramente más cálida y más salina no infiltrada por el hielo derretido y la precipitación. Esta mayor salinidad lo hace más denso que el agua en la superficie.
Los científicos piensan que la polinia de Weddell puede formarse cuando las corrientes oceánicas empujan estas aguas subterráneas más densas contra una cadena de montañas submarinas conocida como la subida de Maud. Esto fuerza el agua hacia la superficie, donde se mezcla y calienta las aguas superficiales más frías. Si bien no calienta la capa superior de agua lo suficiente como para que una persona se bañe cómodamente, es suficiente para evitar que se forme hielo. Pero a un costo: el calor del agua subterránea emergente se disipa en la atmósfera poco después de llegar a la superficie. Esta pérdida de calor obliga al agua ahora fría pero todavía densa a hundirse unos 3.000 metros para alimentar un océano submarino enorme y súper frío. corriente conocida como agua antártica de fondo.
El agua del fondo antártico se extiende por los océanos globales a profundidades de 3.000 metros y más, entregando oxígeno a estos lugares profundos. También es uno de los impulsores de la circulación termohalina global, la gran cinta transportadora oceánica que mueve el calor desde el ecuador hacia los polos.
Una red de corrientes superficiales y oceánicas profundas mueve agua y calor alrededor del mundo. (Crédito: NASA / Mapa de Robert Simmon, adaptado del IPCC 2001 y Rahmstorf 2002) Pero para que la mezcla ocurra en el Mar de Weddell, la capa superior de agua del océano debe volverse más densa que la capa debajo de ella para que las aguas puedan hundirse.
Para averiguar qué ha estado sucediendo en el mar de Weddell, Casimir de Lavergne de la Universidad McGill en Montreal y sus colegas comenzaron analizando las mediciones de temperatura y salinidad recolectadas por barcos y flotadores robóticos en esta región desde 1956, decenas de miles de puntos de datos. Los investigadores pudieron ver que la capa superficial de agua en el sitio de la polinia de Weddell se ha vuelto menos salada desde la década de 1950. El agua dulce es menos densa que el agua salada, y actúa como una tapa en el sistema Weddell, atrapando las aguas cálidas del subsuelo y evitando que lleguen a la superficie. Eso a su vez, detiene la mezcla que produce el agua del fondo antártico en ese sitio.
Ese aumento en el agua dulce proviene de dos fuentes: el cambio climático ha amplificado el ciclo global del agua, aumentando tanto la evaporación como la precipitación. Y los glaciares antárticos han estado partiendo y derritiéndose a un ritmo mayor. Ambas fuentes terminan contribuyendo con más agua dulce al Mar de Weddell que la que el área experimentó en el pasado, señalan los investigadores.
Para ver qué podría deparar el futuro para este sistema, De Lavergne y sus colegas recurrieron a un conjunto de 36 modelos climáticos. Esos modelos, que predicen que los lugares secos del mundo generalmente se vuelven más secos y los lugares húmedos se vuelven más húmedos, muestran que esta área del Océano Austral debería ver aún más precipitaciones en el futuro. Los modelos no incluyen el derretimiento de los glaciares, pero se espera que agreguen más agua dulce, lo que podría hacer que la tapa del sistema sea aún más fuerte, según los investigadores.
Un debilitamiento de la mezcla de agua en el Mar de Weddell podría explicar, al menos en parte, una disminución en las aguas del fondo antártico reportadas en 2012. "La convección reducida reduciría la tasa de formación del agua del fondo antártico", dice de Lavergne. Eso "podría causar un debilitamiento en la rama inferior de la circulación termohalina".
Esa rama inferior es la prima de un proceso similar de convección que ocurre en el Mar de Labrador del Atlántico Norte, donde el agua fría del Ártico se hunde y conduce hacia el sur las corrientes profundas. Si esta fuente de aguas profundas se cortara, tal vez debido a una afluencia de agua dulce, los científicos han dicho que los resultados podrían ser desastrosos, particularmente para Europa, que se mantiene caliente por este movimiento de calor y agua. Los investigadores del clima consideran que este escenario es altamente improbable pero no está fuera del alcance de la posibilidad. E incluso un sistema debilitado puede tener efectos sobre el clima y el clima en todo el mundo.
Sin embargo, más inmediatamente, un debilitamiento de la mezcla en el mar de Weddell podría estar contribuyendo a algunas de las tendencias climáticas observadas en la Antártida y el Océano Austral. Al mantener atrapadas las aguas oceánicas más cálidas, el debilitamiento puede explicar una desaceleración en el calentamiento de la superficie y la expansión en el hielo marino, señalan los investigadores.
El debilitamiento de la mezcla del Mar de Weddell también ha mantenido atrapado todo el calor y el carbono almacenado en esas capas más profundas del agua del océano. Si se formara otra polinia gigante, lo cual es poco probable pero posible, advierten los investigadores, podría liberar un pulso de calentamiento en el planeta.
