Vídeos de la corrientes del Golfo, de Agulhas, Kuroshio y la salinidad del Mediterráneo
Históricamente, ha sido difícil modelar el océano. En el pasado, los científicos tuvieron dificultades para simular las corrientes oceánicas o predecir con precisión las fluctuaciones de temperatura, salinidad y otras propiedades. Como resultado, los modelos de la dinámica oceánica se distanciaron rápidamente de la realidad, lo que significó que sólo podían proporcionar información útil durante breves períodos.
En 1999, un proyecto llamado Estimación de la Circulación y el Clima del Océano (ECCO) cambió todo eso.
Al aplicar las leyes de la física a los datos de varios satélites y miles de sensores flotantes, los científicos de la NASA y sus colaboradores crearon ECCO para que fuera un modelo oceánico realista, detallado y continuo que abarcara décadas. ECCO hizo posible miles de descubrimientos científicos y fue presentado durante el anuncio del Premio Nobel de Física en 2021.
NASA ECCO es un poderoso integrador de décadas de datos oceánicos, que narra la historia de los cambios en los océanos de la Tierra a medida que impulsan nuestro clima y sustentan la vida marina.
El proyecto ECCO incluye cientos de millones de mediciones reales de temperatura, salinidad, concentración de hielo marino, presión, altura del agua y flujo en los océanos del mundo. Los investigadores confían en los resultados del modelo para estudiar la dinámica de los océanos y controlar las condiciones que son cruciales para los ecosistemas y los patrones climáticos.
El esfuerzo de modelado cuenta con el apoyo de los programas de ciencias de la Tierra de la NASA y del consorcio internacional ECCO, que incluye investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California y ocho instituciones de investigación y universidades.
El proyecto proporciona modelos que son la mejor reconstrucción posible de los últimos 30 años del océano global y nos permite comprender los procesos físicos del océano a escalas que normalmente no son observables.
ECCO y las corrientes limítrofes occidentales
Los patrones de viento a gran escala en todo el mundo arrastran las aguas superficiales del océano y crean corrientes complejas, incluidas algunas que fluyen hacia los lados occidentales de las cuencas oceánicas. Las corrientes bordean las costas orientales de los continentes a medida que se dirigen hacia el norte o el sur desde el ecuador: son las corrientes limítrofes occidentales. Las tres más importantes son la corriente del Golfo, la de Agulhas y la de Kuroshio.
Los navegantes conocen la Corriente del Golfo (la corriente que limita el océano Atlántico occidental) desde hace más de 500 años. Por el volumen de agua que mueve, la Corriente del Golfo es la más grande de las corrientes que limitan el océano occidental, ya que transporta más agua que todos los ríos del planeta juntos.
En 1785, Benjamin Franklin la añadió a los mapas marítimos que mostraban la corriente que fluía desde el Golfo, a lo largo de la costa este de los Estados Unidos y hacia el Atlántico Norte. Franklin observó que aprovechar la corriente podía mejorar el tiempo de viaje de un barco desde América hasta Europa, mientras que evitar la corriente podía acortar los tiempos de viaje al navegar de regreso.
Los mapas de Franklin mostraban una corriente del Golfo uniforme en lugar del torcido y arremolinado camino que revelan los datos de ECCO. Y Franklin no podía imaginar el flujo opuesto de agua debajo de la corriente del Golfo. La contracorriente corre a profundidades de unos 600 metros en un río de agua fría que es más o menos lo opuesto a la cálida Corriente del Golfo en la superficie. La contracorriente submarina es claramente visible cuando se eliminan en las visualizaciones las capas superiores del modelo ECCO.
La Corriente del Golfo es parte de la Circulación de vuelco meridional del Atlántico (Atlantic meridional overturning circulation - AMOC), que modera el clima en todo el mundo al transportar aguas superficiales cálidas hacia el norte y corrientes submarinas frías hacia el sur. La corriente del Golfo, en particular, estabiliza las temperaturas del sureste de Estados Unidos, manteniendo la región más cálida en invierno y más fresca en verano de lo que sería sin la corriente. Después de que la corriente del Golfo cruza el Atlántico, también templa el clima de Inglaterra y de la costa europea.
Vídeo: Una visualización construida a partir de datos del ECCO revela una contracorriente fría y profunda que fluye en dirección opuesta a la cálida Corriente del Golfo que se encuentra sobre ella. Créditos: Greg Shirah/Estudio de Visualización Científica de la NASA
La corriente de Agulhas fluye hacia el sur a lo largo del lado occidental del océano Índico. Cuando llega al extremo sur de África, desprende remolinos de agua llamados anillos de Agulhas. Los anillos, que a veces persisten durante años, se deslizan a través del Atlántico hacia Sudamérica, transportando pequeños peces, larvas y otros microorganismos desde el Océano Índico.
Los investigadores que utilizan el modelo ECCO pueden estudiar el flujo de la corriente de Agulhas a medida que envía agua cálida y salada desde los trópicos del océano Índico hacia la punta de Sudáfrica. El modelo ayuda a desentrañar la compleja dinámica que crea los anillos de Agulhas y el gran bucle de corriente llamado súper giro que rodea la Antártida.
Vídeo: La corriente de Agulhas se origina a lo largo del ecuador en el océano Índico, recorre la costa occidental de África y genera anillos de Agulhas que se arremolinan y viajan a través del Atlántico hacia Sudamérica. Créditos: Greg Shirah/Estudio de visualización científica de la NASA
El súper giro del hemisferio sur une las porciones meridionales de otros bucles de corriente (giros) más pequeños que circulan en el sur de los océanos Atlántico, Pacífico e Índico. Junto con los giros del Atlántico norte y del Pacífico, los giros del sur y los supergiros del hemisferio sur influyen en el clima al transportar carbono alrededor del planeta.
Además de afectar los patrones climáticos y las temperaturas globales, las corrientes limítrofes occidentales pueden generar corrientes verticales en los océanos, conocidas como surgencias. Las corrientes llevan nutrientes desde las profundidades hasta la superficie, donde actúan como fertilizantes para el fitoplancton, las algas y las plantas acuáticas.
La corriente de Kuroshio, que corre por el lado oeste del océano Pacífico y a lo largo del lado este de Japón, ha sido asociada recientemente con afloramientos que enriquecen las aguas pesqueras costeras. Los mecanismos específicos que causan los flujos verticales no están del todo claros. Los científicos oceanográficos ahora están recurriendo a ECCO para descubrir la conexión entre el transporte de nutrientes y corrientes como la de Kuroshio, que podría revelarse en estudios de la temperatura del agua, la densidad, la presión y otros factores incluidos en el modelo ECCO.
Vídeo: La corriente de Kuroshio fluye por el lado occidental del océano Pacífico, pasa por la costa este de Japón, cruza el Pacífico hacia el este y se dirige hacia el norte hacia el Ártico. A lo largo de su recorrido, proporciona agua cálida que impulsa las tormentas estacionales, al tiempo que crea afloramientos oceánicos que transportan nutrientes que sustentan la pesca en las costas de Taiwán y el norte de Japón. Créditos: Greg Shirah/Estudio de visualización científica de la NASA
Seguimiento de las temperaturas y la salinidad de los océanos
Si se observan a través de los datos de temperatura de ECCO, las corrientes limítrofes occidentales alejan el agua cálida de los trópicos y la llevan hacia los polos. En el caso de la Corriente del Golfo, a medida que la corriente se desplaza hacia latitudes más septentrionales, parte del agua salada se congela y forma hielo marino sin sal. El agua más salada que queda se hunde y fluye hacia el sur, hasta la Antártida, antes de ascender y calentarse en otras cuencas oceánicas.
Las corrientes también desplazan nutrientes y sal por las cuencas oceánicas de la Tierra. Los vórtices giratorios de los anillos de Agulhas se destacan en los mapas de temperatura y salinidad de ECCO a medida que desplazan agua cálida y salada del océano Índico hacia el Atlántico.
Vídeo: El mar Mediterráneo tiene un tono rojo oscuro que indica su alto contenido de sal. Aparte del estrecho de Gibraltar, el Mediterráneo está aislado del resto de los océanos del mundo. Debido a este flujo restringido, la salinidad aumenta en el Mediterráneo a medida que sus aguas se calientan y se evaporan, lo que lo convierte en una de las partes más saladas del océano global. Créditos: Greg Shirah/Estudio de visualización científica de la NASA
Experimentos con ECCO
ECCO ofrece a los investigadores una forma de realizar experimentos virtuales que serían poco prácticos o demasiado costosos de realizar en océanos reales. Algunas de las aplicaciones más importantes del modelo ECCO se encuentran en la ecología, la biología y la química oceánicas. Debido a que el modelo muestra de dónde viene el agua y hacia dónde va, los investigadores pueden ver cómo las corrientes transportan calor, minerales, nutrientes y organismos alrededor del planeta.
En décadas anteriores, por ejemplo, los científicos oceanográficos se basaron en extensas mediciones de temperatura y salinidad realizadas con sensores flotantes para deducir que la Corriente del Golfo está compuesta principalmente de agua que fluye más allá del Golfo en lugar de a través de él. Los estudios demandaban mucho tiempo y eran costosos. Con el modelo ECCO, los visualizadores de datos del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, replicaron virtualmente la investigación en una simulación que fue mucho más rápida y económica.
El ejemplo ilustrado aquí se basa en ECCO para rastrear el flujo de agua llenando virtualmente el Golfo con 115.000 partículas y dejándolas moverse durante un año en el modelo. La demostración mostró que menos del 1% de las partículas escapan del Golfo para unirse a la Corriente del Golfo.
La realización de experimentos de seguimiento de partículas en los modelos de circulación oceánica ayuda a los científicos a comprender cómo y dónde pueden propagarse los contaminantes ambientales, como los derrames de petróleo.
Conoce ECCO en profundidad
En la actualidad, los investigadores recurren a ECCO para realizar una amplia gama de estudios. Pueden elegir productos de modelado de ECCO que se centren en una característica, como los flujos globales o la biología y la química del océano, o pueden limitar la visión a los polos o a regiones oceánicas específicas.
Cada año, más de cien artículos científicos incluyen datos y análisis del modelo ECCO que profundizan en las propiedades y la dinámica de nuestros océanos.
Texto original: Going With the Flow: Visualizing Ocean Currents with ECCO
