Entendiendo la subida del nivel del mar

subida global del nivel del mar

Si se derritieran todos los glaciares y capas de hielo, el nivel global del mar subiría en más de 60 metros

Los mares de la Tierra están subiendo como resultado directo de un clima cambiante. Las temperaturas del océano están aumentando, lo que lleva a la expansión del océano. Y a medida que las capas de hielo y los glaciares se derriten, agregan más agua.

Una armada de instrumentos cada vez más sofisticados, desplegados a través de los océanos, en el hielo polar y en órbita, revela cambios significativos entre los factores entrelazados a nivel mundial que están subiendo el nivel del mar.

Factores contribuyentes

La tendencia promediada globalmente hacia la subida del nivel del mar enmascara complejidades más profundas. Los efectos regionales hacen que los niveles del mar suban en algunas partes del planeta, disminuyan en otras e incluso se mantengan relativamente planos en algunos lugares, incluida, en las últimas décadas, la costa de California.

La expansión térmica del agua de mar puede ser producto de fenómenos regionales, como El Niño, un calentamiento periódico del Pacífico tropical oriental. Pero algunos de estos ciclos regionales hasta ahora no muestran ningún vínculo directo con el cambio climático global a largo plazo, a pesar de que, en ocasiones, ejercen de forma independiente una poderosa influencia a corto plazo en el clima global.

nivel global del mar

Nivel global del mar

1) Capas de hielo

Una gran parte del agua dulce de la Tierra está congelada: se almacena en los glaciares de todo el mundo y en las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida. Cuando este hielo se derrite o se separa, el agua fluye hacia los océanos y sube el nivel del mar. Si se derritieran todos los glaciares y capas de hielo, el nivel global del mar subiría en más de 195 pies (60 metros).

La NASA mide continuamente el peso de los glaciares y las capas de hielo, con los satélites gemelos GRACE de 2002 a 2017, y con los satélites GRACE-Follow On desde 2018. Estos satélites muestran sin ambigüedad que las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida, así como los glaciares, se están reduciendo.

medida de las capas de hielo de Groenlandia

Tanto el Panel Internacional sobre el Cambio Climático (IPCC) como la Evaluación Nacional del Clima de EE. UU. concluyen que la pérdida de hielo fue el mayor contribuyente a la subida del nivel del mar durante las últimas décadas, y contribuirá a la subida del nivel del mar en el siglo venidero.

2) Expansión térmica

El calentamiento de la Tierra se debe principalmente a la acumulación de gases de efecto invernadero que atrapan el calor, y más del 90 por ciento de este calor atrapado es absorbido por los océanos. A medida que se absorbe este calor, la temperatura del océano aumenta y el agua se expande. Esta expansión térmica contribuye a una subida global del nivel del mar.

Las mediciones de temperatura de la superficie del mar, tomadas por barcos, satélites y sensores de deriva, junto con las mediciones del subsuelo y las observaciones de la subida global del nivel del mar, han demostrado que en el siglo XX el calentamiento de la capa superior del océano provocó una subida del nivel del mar debido a la expansión térmica.

Utilizando las mediciones de los flotadores de perfiles Argo, sabemos que este calentamiento ha continuado, causando aproximadamente un tercio de la subida global del nivel del mar observado por los altímetros satelitales desde 2004.

3) Almacenamiento de agua terrestre

Los océanos forman parte integral del ciclo global del agua: las precipitaciones, la evaporación y los ríos mueven grandes cantidades de agua entre la tierra y los océanos. Dado que la cantidad de agua en la Tierra no cambia, un cambio en la cantidad de agua en un componente debe compensarse con el otro.

Debido a que el ciclo del agua varía con el tiempo, la cantidad de agua almacenada en el océano también varía con el tiempo. Por ejemplo, las fuertes lluvias sobre Australia, el sudeste asiático y la cuenca del Amazonas, y el posterior almacenamiento de grandes cantidades de agua en tierra, provocaron una caída en el nivel global del mar de 1 centímetro durante el ciclo de La Niña 2010-2011.

grandes embalses

Los seres humanos también cambian directamente la cantidad de agua en la tierra y, por lo tanto, la cantidad de agua en los océanos. La construcción global de grandes represas en los ríos ha llevado al embalse de una cantidad de agua equivalente a 3 centímetros del nivel del mar. Por otro lado, en muchos lugares, el agua subterránea de los acuíferos que no se recargan es consumida por la civilización humana, y esta agua eventualmente termina en los océanos, lo que se suma a la subida global del nivel del mar.

nivel regional del mar

Nivel del mar regional

1) Cambio en las masas de agua

Cuando los glaciares y las capas de hielo pierden masa, o cuando cambia el ciclo hidrológico, los cambios resultantes del nivel del mar variarán de un lugar a otro. Los científicos llaman a este fenómeno el "efecto de gravedad, deformación y rotación". Especialmente debido a la pérdida de hielo, se está reubicando mucha agua.

Como resultado, la forma de la Tierra, su campo de gravedad y la forma en que gira (la misma rotación que causa los días y las noches) están cambiando.

Las pesadas capas de hielo empujan la tierra sólida subyacente hacia abajo bajo su peso, y la atracción gravitacional de las capas de hielo atrae el agua del océano cercano. Cuando las capas de hielo pierden agua, es como si estuvieran a dieta y adelgazaran. La Tierra sólida se recupera. Mientras tanto, se debilita el tirón de las capas de hielo sobre los océanos circundantes y el agua se aleja de las capas de hielo.

La pérdida de masa de hielo provoca una caída resultante en el nivel del mar cerca de las capas de hielo, mientras que a mayor distancia, los trópicos enfrentan una subida del nivel del mar relacionada con el hielo de aproximadamente un 20 por ciento más que la media mundial. El Laboratorio del Sistema de Tierra Virtual (VESL) de la NASA permite calcular estos patrones espaciales y ver cómo el desperdicio de hielo en las últimas décadas ha cambiado los niveles del mar en todo el mundo.

niveles globales del mar, portal NASA

2) Hundimiento

Si bien la subida del nivel del mar es un impulsor principal de los efectos costeros, el movimiento de tierra también es importante en algunas de las mismas áreas costeras. El nivel del mar "relativo" describe la medición de la subida o bajada del océano en comparación con la tierra. Cuando la tierra se hunde, provoca una aparente subida del nivel del mar, mientras que si la tierra que se eleva conduce a una aparente disminución.

El término general para hundimiento y elevación es "hundimiento (del inglés subsidence)".

En algunos lugares, el hundimiento se produce mediante procesos naturales. Uno de los más importantes es el rebote post-glacial, también conocido como ajuste isostático glacial o GIA (consulta el Laboratorio del Sistema de Tierra Virtual de la NASA [VESL] para obtener más detalles).

Al final de la última edad de hielo, hace unos 10.000 años, la retirada de las enormes capas de hielo de América del Norte y el continente euroasiático alivió la carga sobre el manto subyacente, muy por debajo de la superficie de la Tierra. El manto es viscoso, no sólido, por lo que rebota lentamente, elevando la capa de roca sobre la litosfera durante miles de años. Este levantamiento gradual, la recuperación de la última edad de hielo, continúa hoy, alterando la forma de las cuencas oceánicas y provocando el hundimiento a lo largo de muchas costas.

Si bien el levantamiento ocurre cerca de áreas que fueron empujadas hacia abajo por la carga de la capa de hielo hace 10.000 años, el hundimiento ocurre en áreas que alguna vez estuvieron en el borde abultado, o abultamiento anterior, de esas antiguas capas de hielo. Esto se puede ver a lo largo de la costa este de los Estados Unidos, donde las costas se están hundiendo debido a este colapso del abultamiento anterior, lo que lleva a altas tasas de subida del nivel del mar.

extracción de agua subterránea

El hundimiento también puede resultar de la actividad humana. La extracción de agua subterránea y de hidrocarburos puede causar la compactación de los sedimentos. El hundimiento relacionado con la extracción de agua subterránea puede ser especialmente pronunciado en los deltas de los ríos con grandes poblaciones y agricultura extensiva.

Estos efectos son visibles a lo largo de la Costa del Golfo de los Estados Unidos (extracción de hidrocarburos) y el Valle Central de California (extracción de agua subterránea).

El hundimiento resultante de la actividad humana también varía significativamente en escalas espaciales pequeñas, que se pueden estimar mediante observaciones GPS y/o análisis de radar de apertura sintética interferométrica (InSAR).

3) Esterodinámica

Los océanos están siempre en movimiento: el viento y los cambios en la densidad del agua de mar impulsan corrientes oceánicas masivas, transportando miles de millones de toneladas de agua de mar por segundo. Estas corrientes variables hacen que el nivel del mar varíe de un lugar a otro, como al remover una taza de café. El nivel del mar en el lado Pacífico del Canal de Panamá, por ejemplo, es aproximadamente un pie más alto que en el lado Atlántico.

En un clima cambiante, los patrones del viento pueden cambiar y una mayor evaporación del agua de mar y el agua dulce del deshielo local hace que el océano sea más fresco. Los científicos llaman a los cambios regionales en tales patrones "cambio dinámico del nivel del mar".

Durante las últimas décadas, medidos por altímetros satelitales, los cambios dinámicos del nivel del mar han suprimido la subida del nivel del mar a lo largo de la costa oeste de los Estados Unidos y amplificado la subida del nivel del mar a lo largo de la costa este de los Estados Unidos. Si estos patrones persistirán en el futuro es un área activa de investigación.

4) Efectos a corto plazo

Las variaciones a corto plazo o de alta frecuencia en el nivel del mar incluyen las asociadas con las mareas, las marejadas ciclónicas y las olas del océano (oleaje y olas de viento) que conducen a la formación de olas y/o su avance. Estos efectos pueden ser grandes (del orden de metros o más), pero los impactos generalmente son de corta duración.

Los niveles extremos del mar socialmente relevantes son el resultado de la combinación e interacción de estos fenómenos con variaciones de menor frecuencia, entre ellas la dinámica del océano, la pérdida de masa de hielo y el movimiento vertical de la tierra.

La variabilidad de alta frecuencia del nivel del mar puede causar inundaciones, erosión costera y transporte de sedimentos, y destrucción de las defensas costeras. Las amplias consecuencias económicas y ambientales de tales eventos están impulsando esfuerzos significativos para comprender la interacción de los diferentes componentes del nivel del mar, y cómo están modulados por el cambio y la variabilidad climáticos, ya sea individualmente o en combinación.

marejada ciclónica

Una nueva herramienta de datos de la NASA combina información sobre efectos a corto plazo con proyecciones de procesos a más largo plazo. La importancia de estos efectos es muy variable, según las características detalladas del sitio y la magnitud, duración y frecuencia de los extremos del nivel del mar. Pueden surgir de tormentas particularmente fuertes, así como de los efectos indirectos y acumulativos de las inundaciones de la marea alta en los extremos menores.

Una variedad de sistemas de observación mejoran nuestro conocimiento del nivel del mar de alta frecuencia. Los mareógrafos proporcionan los registros más largos de la variabilidad del nivel del mar de alta frecuencia, pero no están destinados a monitorear las olas y su avance.

En cambio, las olas de viento y el oleaje son monitoreadas por la red global de boyas de olas (principalmente costeras) y, desde 1993, los altímetros de radar por satélite han medido rutinariamente alturas de olas significativas. Las observaciones del avance de las olas no están muy extendidas, pero generalmente se realizan para estudios de inundaciones costeras.

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