Visión sin precedentes de lo que influye en el movimiento del hielo marino en el Ártico

hielo marino del Ártico
Las corrientes de marea locales afectan fuertemente el movimiento del hielo marino en el océano Ártico y la composición del fondo marino provoca algunos de los cambios más abruptos. Foto de Daniel Watkins.

Las corrientes de marea locales afectan fuertemente el movimiento del hielo a lo largo de su viaje

Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Brown ofrece nuevos conocimientos sobre las fuerzas por encima y por debajo de la superficie del océano que influyen en cómo se mueve y se dispersa el hielo marino en el Océano Ártico, que se está calentando a más del doble de la tasa promedio mundial.

El análisis en profundidad revela cómo las corrientes de marea locales afectan fuertemente el movimiento del hielo a lo largo de su viaje y proporciona una visión sin precedentes de cómo la composición del fondo marino está causando algunos de los cambios más abruptos.

Los datos del estudio se pueden aplicar para mejorar las complejas simulaciones informáticas utilizadas para pronosticar las condiciones del hielo marino en el Ártico y, a largo plazo, los resultados pueden ayudar a aclarar cómo el cambio climático está alterando el Ártico e informar las predicciones climáticas futuras.

"El hielo está sintiendo claramente la influencia del fondo del océano", dijo Daniel Watkins, investigador postdoctoral en Brown y autor principal del nuevo estudio. "El paisaje en el fondo del océano, como los cañones y las plataformas continentales, afecta las mareas y otras corrientes oceánicas. Y, a medida que se desplaza, el hielo marino pasa sobre muchas diferentes características submarinas. Vemos bruscos cambios en la dinámica del hielo marino tan pronto como llega a esas características submarinas".

Utilizando datos del mayor conjunto de boyas de hielo marino a la deriva, junto con 20 años de imágenes satelitales, los investigadores examinaron el movimiento del hielo marino a medida que se desplazaba desde el Océano Ártico a través de un paso de aguas profundas llamado Estrecho de Fram y finalmente hacia el Mar de Groenlandia. El análisis reveló el impacto del fondo marino en algunos de los cambios más abruptos que afectan al hielo marino, como dramáticos aumentos en la velocidad o movimientos que obligan al hielo a acumularse o incluso romperse.

"Lo que vemos con este conjunto de datos es una transición desde el Ártico central, donde el hielo se mueve principalmente como un todo y sigue patrones de viento, a áreas donde estamos viendo impactos mucho más fuertes de las corrientes oceánicas", dijo Watkins.

El Ártico es la parte del mundo que se calienta más rápido y desde hace mucho tiempo se sabe que el hielo marino en la región juega un importante papel en el clima del planeta. Por ejemplo, el hielo actúa como una superficie reflectante que desvía la cantidad de luz solar que absorbe la Tierra. A medida que desaparece, se absorbe más luz solar, lo que lleva a un planeta más cálido. Muchos científicos también esperan que a medida que desaparezca el hielo del Ártico, se verá afectado el clima en todo el hemisferio norte, produciendo períodos de intenso frío, castigando con olas de calor y desastrosas inundaciones.

Con el estudio, los investigadores querían profundizar en los cambios que ocurren en esta parte de la Tierra de importancia crítica. Gran parte de los datos para el estudio se recopilaron durante la expedición polar más grande de la historia: el Observatorio multidisciplinario a la deriva para el estudio del clima ártico (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate, MOSAiC).

Una exhaustiva investigación revela aumentos repentinos en la velocidad del hielo

expedición MOSAiC

Imagen: Daniel Watkins, investigador postdoctoral en Brown, pasó dos semanas en octubre de 2019 ayudando a instalar una red de sensores autónomos alrededor del campamento base de la Expedición MOSAiC, la expedición polar más grande de la historia. Foto de Jari Haapala.

Durante la expedición, los equipos de investigadores se turnaron para pasar un año a la deriva con el hielo marino a bordo de un enorme rompehielos alemán en el Océano Ártico. Watkins estuvo allí durante dos semanas en octubre de 2019 para ayudar a instalar una red de sensores autónomos alrededor del campamento base. Mientras estuvo allí, Watkins coordinó vuelos en helicóptero a remotos parches de hielo marino, trabajó con analistas para encontrar sitios adecuados para instrumentos y boyas, y los desplegó en el hielo.

A lo largo de la expedición de un año, se desplegaron 214 boyas, incluidas 51 durante el mandato de Watkins en la expedición. El estudio se basa en datos de GPS transmitidos desde un conjunto de 108 de las boyas que derivaron desde el Ártico central a través del Estrecho de Fram y hacia el Mar de Groenlandia.

El enfoque principal se centró en lo que se conoce como zonas marginales de hielo en el mar de Groenlandia y el estrecho de Fram, que es la zona de transición entre el océano abierto y sin hielo y el bloque de hielo del Ártico central.

Como parte de su análisis, el grupo también analizó las mediciones satelitales tomadas entre 2003 y 2020 para poner en un contexto histórico los datos que las boyas recopilaron durante el año a la deriva. Los datos satelitales ayudaron a confirmar bruscos cambios en la velocidad y el movimiento del hielo que solo podían explicarse por la influencia del fondo marino en el hielo marino.

Por ejemplo, al observar los datos de un área al noreste de Svalbard, Noruega, los investigadores notaron que la velocidad del hielo aumentó repentinamente a pesar de que el viento no había cambiado. Eso significaba que el hielo estaba siendo empujado por las corrientes oceánicas, por lo que el equipo profundizó más para encontrar dónde y cómo sucede esto.

boyas MOSAiC

Imagen: El estudio se basa en datos de GPS transmitidos desde un conjunto de 108 de las boyas desplegadas durante la Expedición MOSAiC. Foto cortesía de Daniel Watkins

Descubrieron que el hielo marino se acelera donde termina la corriente de deriva transpolar, una de las principales corrientes del océano Ártico, y la corriente de rápido movimiento de Groenlandia Oriental, que se forma debido a una combinación de la rotación de la Tierra y donde comienza el borde de la plataforma continental en el fondo marino. El análisis muestra cómo el hielo marino responde a las diferentes corrientes oceánicas y que juega un papel el fondo del mar.

"Al comienzo de este viaje, casi no había diferencia en la velocidad de deriva en todo el conjunto de boyas", dijo Watkins. "Luego, esencialmente hay un día en el que el viento amainó y el hielo se topó con esa corriente límite y simplemente despegó. Fue como un cambio de un día para el siguiente en lo que estaba empujando el hielo".

Como próximos pasos, los investigadores planean trabajar con los desarrolladores de modelos para ayudar a implementar los datos del estudio en los pronósticos de cómo se moverá el hielo y dónde terminará. También planean desarrollar aún más una herramienta de seguimiento de témpanos de hielo para rastrear el movimiento de piezas individuales de hielo. La herramienta ayudaría a los investigadores a ver detalles del movimiento del hielo que son invisibles para los enfoques estándar.

"Esperamos comprender la física cambiante del hielo en un Ártico que se está calentando y usarla para ayudar a mejorar nuestros modelos de esa física", dijo Watkins.

Junto con Watkins, otros investigadores involucrados en el estudio incluyeron a Monica Martinez Wilhelmus, profesora asistente de ingeniería y autora principal del estudio, así como Angela C. Bliss del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y Jennifer K. Hutchings de la Universidad Estatal de Oregón.

El estudio se ha publicado en Geophysical Research Letters: Evidence of Abrupt Transitions Between Sea Ice Dynamical Regimes in the East Greenland Marginal Ice Zone

Etiquetas: MovimientoHielo marinoÁrtico

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