¿El cambio climático hará que el Ártico se vuelva verde?

algas bajo el hielo
Los científicos de la Universidad de Tromsø y el proyecto BREATHE desplegaron ROV BlueEye bajo un témpano de hielo marino del primer año con el que estaban a la deriva. Aquí se puede ver algo de coloración del crecimiento de algas de hielo en el fondo del hielo, que aquí aparece verde, así como algo de deformación/surcos del hielo. Crédito: UiT / BREATHE

La ESA mapea desde satélite el momento de la proliferación de algas en el hielo

El Ártico se encuentra en el foco del cambio climático y se calienta cuatro veces más rápido que cualquier otro lugar de la Tierra.

El Océano Ártico ya ha experimentado cambios inmensos. El hielo marino que alguna vez cubrió una vasta extensión de océano durante todo el año ahora es estacional, derritiéndose y desapareciendo de grandes áreas durante los meses de verano.

Del hielo que queda, gran parte se está adelgazando y se observa que la profundidad de la nieve ha ido disminuyendo.

La misión CryoSat de la ESA ha sido un activo clave para rastrear el hielo que se está derritiendo en el Ártico. Después de 14 años en el espacio, tiene uno de los registros ininterrumpidos más largos que existen de espesor de hielo polar.

Ahora puede añadir otra cuerda a su arco: medir la penetración de la luz a través del hielo marino del Ártico.

Iluminando el Océano Ártico

El rápido calentamiento del Ártico afecta al ecosistema marino, y no sólo a los osos polares y las morsas.

"A medida que el hielo y la nieve se vuelven más delgados, penetra más luz hasta el fondo del hielo marino", dijo Julienne Stroeve de la Universidad de Manitoba y la Universidad de Colorado. "Este régimen de luz cambiante tiene el potencial de impactar todo el ecosistema marino, que comienza con las algas".

Hielo dinámico al norte de Svalbard

Imagen: Hielo dinámico al norte de Svalbard, tomado durante el crucero del proyecto BREATHE en la primavera de 2023. Los bloques de hielo se volcaban a medida que los témpanos se movían, revelando densas acumulaciones de algas de hielo en su parte inferior, que se pueden ver como áreas teñidas de marrón en el centro de la imagen.

Sobre la superficie del hielo se expande cada año un césped de algas. Al igual que el fitoplancton de aguas abiertas, que crece hasta cubrir enormes extensiones de océano que pueden observarse desde el espacio, las algas cubiertas de hielo florecen en amplias áreas y sustentan una intrincada red alimentaria.

A medida que las algas florecen, el zooplancton las pasta desde abajo, lo que alimenta a una variedad de animales, incluidos peces, que luego alimentan a las focas y, a su vez, a los osos polares.

Todavía tenemos mucho que aprender sobre cómo se verá afectado este ecosistema debido al cambio climático, por lo que las algas (los principales productores del ecosistema) son un excelente lugar para comenzar.

Mapear eso desde el espacio ha sido un desafío.

"A diferencia de lo que ocurre en mar abierto, desde el espacio no podemos ver las algas dentro del hielo marino", dijo Karley Campbell de la Universidad de Tromsø. "Lo que podemos hacer es comenzar estimando la disponibilidad de luz. La luz, recolectada por las algas del hielo para producir compuestos orgánicos en la fotosíntesis, es un factor importante que impulsa la producción marina. Si podemos mapear la luz que llega a las algas, podremos tener una idea de cuándo y cuánto podrían florecer".

Para entenderlo necesitas saber qué tan grueso es el hielo y cuánta nieve hay encima. El hielo y la nieve más gruesos significan que puede llegar menos luz a las algas debajo del hielo.

Ahí es donde entra en juego CryoSat. Junto con los datos de Copernicus Sentinel-3 y NASA ICESat-2, los científicos estimaron el espesor del hielo marino del Ártico durante los 14 años de vida en órbita del CryoSat.

inicio de la floración anual de algas de hielo

Imagen: El inicio de la floración anual de algas de hielo data de 2011 a 2022. Los datos combinados de CryoSat y Sentinel-3 son solo para 2019 y 2020, las extensiones con ICESat-2 están delineadas en rojo. Las áreas blancas cerca del polo no tienen suficiente luz para iniciar una floración. Crédito: ESA (Datos: CryoSat/Copernicus Sentinel-3/ICESat-2)

Aplicando algoritmos para comprender cuánta luz penetra a través del hielo y la nieve y utilizando modelos para predecir la capa histórica de nieve y hielo, fue posible modelar dónde y cuándo podrían comenzar a florecer las algas.

Los datos de 2011 a 2022 mostraron que las regiones árticas más al sur experimentarían floraciones de algas más tempranas, que variaban año tras año. La nieve pareció ser un factor importante.

El modelo sugirió que un año 2017 particularmente nevado resultó en una capa de nieve más profunda que impidió que grandes áreas florecieran debido a la falta de luz.

La nieve derretida provoca una floración

Como la nieve parecía tener una importante influencia, los investigadores examinaron cómo la disminución de la nieve podría haber afectado la proliferación de algas. Desde la década de 1980, la profundidad de la nieve ha ido disminuyendo en la mayor parte del Ártico.

Después de modelar los cambios en la profundidad de la nieve de 1982 a 2018 y combinarlos con estimaciones de la luz que penetra a través del hielo, surgió una imagen clara.

El modelo sugirió que en las regiones del sur la proliferación de algas comenzaba hasta 15 días antes por década.

Hay involucrados muchos otros factores. La estructura de los sedimentos y el hielo alterará la cantidad de luz que atraviesa la nieve y el hielo. También hay que tener en cuenta otros factores que podrían afectar al crecimiento de las algas, así como el efecto de la mayor disponibilidad de luz.

Las algas adheridas al hielo tienden a habitar la sombra de forma natural. Expuestos a más luz, podrían producir diferentes azúcares y grasas, o morir en diferentes momentos. Todos estos aspectos deben entenderse para tener una visión completa.

Pero la capacidad de utilizar mediciones satelitales para pintar un panorama amplio de la radiación fotosintéticamente activa bajo el hielo es una herramienta enormemente útil para respaldar otros métodos de seguimiento del ecosistema ártico.

"Este uso sin precedentes de datos satelitales beneficia nuestro conocimiento del ecosistema ártico que cambia rápidamente", dijo Julienne. "Comprender la radiación fotosintéticamente activa que penetra el hielo marino respaldará estudios más amplios para comprender qué le está sucediendo a la vida en el Océano Ártico debido al cambio climático".

Teniendo en cuenta que la nieve es un factor tan importante a la hora de determinar cuánta luz solar penetra en el hielo, la colaboración entre CryoSat e ICESat-2, conocida como Cryo2ice, debería arrojar más información.

Los dos satélites se alinearán casi simultáneamente sobre el Ártico en el invierno de 2024, y las mediciones combinadas nos darán nuestra mejor estimación hasta el momento de la capa de nieve sobre el hielo.

satélite CRISTAL

Imagen: Con un lanzamiento previsto para 2027, la misión Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altímetro, CRISTAL, llevará, por primera vez, un altímetro de radar de doble frecuencia y un radiómetro de microondas, que medirá y controlará el espesor del hielo marino, la profundidad de la nieve superpuesta y las elevaciones de la capa de hielo.

Con el radar de CryoSat y los instrumentos lidar de ICESat-2 trabajando en conjunto, obtendremos una idea del futuro de la altimetría del hielo. La misión Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altimeter (CRISTAL) utilizará un radar de doble frecuencia para mapear con precisión la profundidad de la nieve en el hielo marino, continuando el registro satelital del hielo polar hasta bien entrada la década de 2030.

"Después de 14 años, es maravilloso ver que CryoSat sigue encontrando nuevas aplicaciones", afirma el director de misión de CryoSat, Tommaso Parrinello. "Los rápidos cambios que se están produciendo en el Ártico tendrán consecuencias generalizadas que nos afectarán a todos".

"Mantener registros satelitales a largo plazo es vital para ayudarnos a comprenderlos y navegar hacia el futuro. Estoy emocionado de ver los impactos de la colaboración Cryo2ice en los próximos meses y años, así como la misión CRISTAL que mantendrá el registro climático más allá de CryoSat".

La investigación ha sido publicada en Geophysical Research Letters: Mapping Potential Timing of Ice Algal Blooms From Satellite

Etiquetas: AlgaHieloSatéliteESA

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