El hielo ártico establece el límite de velocidad para la corriente oceánica principal

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estanque de agua dulce en el Beaufort Gyre

El derretimiento a largo plazo puede conducir a la liberación de enormes volúmenes de agua dulce y fría en el Atlántico Norte, lo que afectará el clima global

El Beaufort Gyre es un enorme estanque de 600 millas de ancho de agua dulce y fría en el Océano Ártico, al norte de Alaska y Canadá. En el invierno, esta corriente está cubierta por una gruesa capa de hielo.

Cada verano, a medida que el hielo se derrite, el giro recoge el hielo marino y la escorrentía de los ríos, y los arrastra para crear un enorme reservorio de agua fresca y fría, igual al volumen de todos los Grandes Lagos combinados.

Los científicos del MIT han identificado ahora un mecanismo clave, que llaman el "gobernador del océano helado", que controla la rapidez con la que gira el Beaufort Gyre y la cantidad de agua dulce que almacena. En un artículo publicado el miércoles en Geophysical Research Letters, los investigadores informan que la cubierta de hielo del Ártico establece esencialmente un límite de velocidad en la rotación del giro.

En las últimas dos décadas, a medida que las temperaturas aumentaron en todo el mundo, el hielo del verano en el Ártico se ha ido reduciendo progresivamente. El equipo ha observado que, con menos hielo disponible para controlar la rotación del Beaufort Gyre, la corriente se ha acelerado en los últimos años, acumulando más hielo marino y expandiéndose tanto en volumen como en profundidad.

Beaufort Gyre

Si las temperaturas globales continúan subiendo, los investigadores esperan que el mecanismo que rige la rotación del giro disminuya. Sin un "gobernador" que limite su velocidad, los investigadores dicen que el giro probablemente pasará a "un nuevo régimen" y eventualmente se extenderá, como una bañera desbordante, liberando en el Atlántico Norte enormes volúmenes de agua dulce y fría, lo que podría afectar el clima global y la circulación oceánica.

"Esta cubierta de hielo cambiante en el Ártico está transformando el sistema que está impulsando el Beaufort Gyre, y está cambiando su estabilidad e intensidad", dice Gianluca Meneghello, investigador científico del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. "Si se libera toda esta agua dulce, afectará la circulación del Atlántico".

Meneghello es coautor del artículo, junto con John Marshall, profesor de oceanografía en Cecil e Ida Green, Jean-Michel Campin y Edward Doddridge del MIT, y Mary-Louise Timmermans de la Universidad de Yale.

Un "nuevo Océano Ártico"

En el pasado se ha registrado un puñado de veces cuando se ha desbordado el Giro de Beaufort, comenzando con la Gran Anomalía de la Salinidad a fines de la década de 1960, cuando el giro envió una oleada de agua dulce y fría hacia el sur. El agua dulce tiene el potencial de amortiguar el vuelco de la circulación del océano, afectando las temperaturas de la superficie y quizás las tormentas y el clima.

Podrían ocurrir eventos similares si el hielo del Ártico que controla el movimiento del Beaufort Gyre continúa retrocediendo cada año.

"Si desaparece este gobernador de hielo del océano, básicamente terminaremos con un nuevo océano Ártico", dice Marshall.

hielo marino en el Beaufort Gyre

"La naturaleza tiene un gobernador natural"

Los investigadores comenzaron a estudiar la dinámica del Giro de Beaufort hace varios años. En ese momento, utilizaron medidas tomadas por satélites entre 2003 y 2014, para rastrear el movimiento de la cubierta de hielo del Ártico, junto con la velocidad del viento del Ártico. Utilizaron estas medidas de hielo y velocidad del viento para estimar la rapidez con la que el Beaufort Gyre debe estar descendiendo, o girando bajo el hielo. Pero el número que obtuvieron fue mucho menor de lo que esperaban.

"Pensamos que había un error de codificación", recuerda Marshall. "Pero resulta que había algo más que estaba afectando". En otras palabras, debe haber algún otro mecanismo que limitara o desacelerara la rotación del giro.

El equipo recalcularon la velocidad del giro, esta vez al incluir estimaciones de la actividad de la corriente oceánica en y alrededor del giro, que inferieron de las mediciones satelitales de las alturas de la superficie del mar. La nueva estimación, dice Meneghello, era "mucho más razonable".

En este nuevo artículo, los investigadores estudiaron con mayor profundidad la interacción del hielo, el viento y las corrientes oceánicas, utilizando una representación idealizada de alta resolución de la circulación oceánica basada en el Modelo de Circulación General del MIT, construido por el grupo de Marshall. Utilizaron este modelo para simular la actividad estacional del Beaufort Gyre a medida que el hielo ártico se expande y retrocede cada año.

Encontraron que en la primavera, a medida que el hielo ártico se derrite, el giro está expuesto al viento, que actúa para aumentar la corriente del océano, causando que gire más rápido y extraiga más agua dulce de la escorrentía de ríos y el hielo que se derrite en el Ártico. En el invierno, a medida que se expande la capa de hielo del Ártico, el hielo actúa como una tapa, que protege al giro de los vientos que se mueven rápidamente. Como resultado, el giro gira contra la parte inferior del hielo y, finalmente, disminuye la velocidad.

"El hielo se mueve mucho más lento que el viento, y cuando el giro alcanza la velocidad del hielo, en este punto, no hay fricción - están girando juntos, y no hay nada que aplique un esfuerzo [para acelerar el giro]", dice Meneghello. "Este es el mecanismo que gobierna la velocidad del giro".

"En los sistemas mecánicos, el gobernador, o limitador, se activa cuando las cosas van demasiado rápido", agrega Marshall. "Encontramos que la naturaleza tiene un gobernador natural en el Ártico".

"En un mundo que se calienta"

Marshall y Meneghello señalan que, a medida que en las últimas dos décadas han aumentado las temperaturas en el Ártico y que el hielo en verano se ha reducido con cada año, ha aumentado la velocidad del Giro Beaufort. Sus corrientes se han vuelto más variables e impredecibles, y solo se desaceleran un poco con el retorno del hielo en el invierno.

capas oceánicas"En algún momento, si esta tendencia continúa, el giro no puede tragar toda el agua dulce que está extrayendo", dice Marshall. Eventualmente, el dique probablemente se romperá y el giro estallará, liberando cientos de miles de millones de litros de agua dulce y fría en el Atlántico Norte.

Un Beaufort Gyre, cada vez más inestable, también podría interrumpir la haloclina del Ártico, la capa de agua del océano que se encuentra debajo del agua dulce y fría del giro, que lo aísla de aguas mucho más profundas, cálidas y saladas. Si la haloclina está de alguna manera debilitada por un giro más inestable, esto podría animar a que se eleven las aguas más cálidas, derritiendo aún más el hielo ártico.

"Esto es parte de lo que estamos viendo en un mundo que se calienta", dice Marshall. "Sabemos que están subiendo las temperaturas medias globales, pero las temperaturas del Ártico están aumentando aún más. Así que el Ártico es muy vulnerable al cambio climático. Y vamos a vivir un período en el que, esencialmente, el gobernador desaparece".

Artículo científico: The Ice‐Ocean governor: ice‐ocean stress feedback limits Beaufort Gyre spin up

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