El papel de las corrientes de Foucault en las olas de calor y olas de frío marinas
En tierra, estamos familiarizados con las olas de calor y de frío, pero las profundidades marinas también experimentan prolongados períodos de calor y frío.
Las olas de calor y de frío marinas pueden dañar gravemente los ecosistemas y hábitats oceánicos, como los arrecifes de coral. Estos fenómenos extremos también pueden obligar a las especies a desplazarse o morir y provocar pérdidas repentinas en las pesquerías.
En una nueva investigación, científicos de la agencia de ciencia australiana CSIRO muestran que casi la mitad de las olas de calor y frío que llegan a la zona crepuscular del océano (entre 200 y 1.000 metros) son impulsadas por grandes corrientes de Foucault, corrientes arremolinadas que transportan agua caliente o fría (corrientes parásitas también conocidas como "corrientes torbellino o turbillonarias", o eddy current en inglés).
A medida que los océanos se calientan, las olas de calor vinculadas a las corrientes de Foucault se vuelven más intensas, al igual que las olas de frío. Estos fenómenos plantean potenciales amenazas a la gran cantidad de vida en la zona crepuscular, hogar del vertebrado más abundante del mundo y de la mayor migración del planeta.
Es difícil monitorear las profundidades marinas
Alrededor del 90% del calor atrapado por los gases de efecto invernadero ha ido a parar a los océanos. Como resultado, las olas de calor marinas están llegando con mayor frecuencia, especialmente en la costa este de Australia, Tasmania, la costa noreste del Pacífico en los Estados Unidos y en el Atlántico Norte.
Los investigadores han recurrido durante mucho tiempo a las mediciones satelitales de las temperaturas en la superficie del océano para detectar estos fenómenos de temperatura oceánica extrema. Las temperaturas de la superficie están directamente influenciadas por la atmósfera, pero en las profundidades es diferente.
Los satélites no pueden medir las temperaturas bajo la superficie, lo que hace que sea mucho más difícil monitorear las profundidades del mar.
En cambio, tenemos un puñado de boyas de medición de largo plazo suspendidas en profundidad en los océanos del mundo. Estas boyas son sumamente valiosas, ya que registran las temperaturas de forma continua y permiten detectar cambios extremos de temperatura.
En las últimas décadas, ha habido avances bienvenidos en forma de flotadores Argo: buzos robóticos que se sumergen a 2.000 metros de profundidad y resurgen, tomando muestras de temperatura y salinidad a medida que avanzan.
Los datos de estas dos fuentes, junto con las mediciones tradicionales realizadas desde los buques, hicieron posible esta investigación.
Imagen: Los flotadores Argo son instrumentos robóticos que toman medidas mientras se sumergen profundamente y vuelven a la superficie. CSIRO/AAP
Olas de calor en el interior de corrientes de Foucault
Los datos proporcionaron dos millones de lecturas de temperatura de alta calidad o "perfiles" de los océanos del mundo, que abarcan tres décadas. Los investigadores usaron estos datos de gran valor para descubrir el papel de las corrientes de Foucault.
Los remolinos oceánicos son enormes bucles de corrientes en espiral, que a veces miden cientos de kilómetros de ancho y alcanzan profundidades de más de 1.000 metros. Son tan grandes que se pueden ver en imágenes satelitales.
Estas potentes corrientes pueden empujar el agua cálida de la superficie hacia las profundidades o elevar el agua fría de las profundidades, lo que provoca rápidos cambios de temperatura. Los remolinos pueden recorrer grandes distancias antes de disiparse, arrastrando masas de agua más fría o más cálida.
Descubrieron su papel en el desencadenamiento de olas de calor y frío profundas examinando cada perfil de temperatura y comparándolo con remolinos presentes en el mismo momento y lugar.
Esto demostró que los remolinos desempeñaban un importante papel en el desencadenamiento de olas de calor y olas de frío marinas en aguas de más de 100 metros de profundidad, especialmente en los océanos de latitudes medias al norte y al sur de los trópicos.
La corriente de Australia Oriental lleva aguas cálidas hacia el sur por la costa este, lo que provoca numerosos remolinos. Más del 70% de las olas de calor marinas más profundas de esta zona se produjeron en realidad dentro de remolinos oceánicos.
Imagen: Cuando las corrientes de Foucault giran en un sentido, pueden enviar calor a las profundidades. Cuando giran en otro sentido, pueden llevar agua fría hacia la superficie.
Cuando los remolinos de esta corriente giran en sentido contrario a las agujas del reloj, tienden a generar olas de calor marinas, transportando agua caliente a las profundidades. Pero cuando giran en el sentido de las agujas del reloj, llevan agua profunda y fría a niveles más altos, lo que genera olas de frío.
El estudio descubre que los eventos de temperaturas extremas profundas vinculados a remolinos se observan con mayor frecuencia en las principales corrientes limítrofes oceánicas, como las corrientes de Australia Oriental y de Kuroshio en el Pacífico y la Corriente del Golfo en el Atlántico. También se producen olas de calor marinas profundas en la corriente de Leeuwin, frente a la costa de Australia Occidental. Cuanto más fuertes sean las corrientes de Foucault, más probabilidades hay de que provoquen temperaturas extremas en aguas más profundas.
Las corrientes de Foucault son la principal causa de casi la mitad de todas las olas de calor y de frío en las profundidades oceánicas. Otros factores son los frentes de temperatura oceánica provocados por fuertes corrientes oceánicas y las olas oceánicas de gran escala.
¿Qué significa esto para la vida oceánica?
Día tras día, el calor atrapado por los gases de efecto invernadero se abre paso hacia los océanos.
Sería de esperar que las olas de calor marinas aumentaran, y así es. Pero las olas de frío no han desaparecido. De hecho, los extremos de calor y frío se están volviendo más intensos en las profundidades del océano a medida que cambia el clima.
Imagen: La zona crepuscular mesopelágica es rica en vida. En el sentido de las agujas del reloj desde arriba: medusas mesopelágicas, peces víbora, peces linterna, larvas, copépodos y calamares. Wikimedia/Drazen et al, CC BY-NC-ND
Esta investigación sugiere que las corrientes de Foucault están actuando para magnificar las tasas de calentamiento de las olas de calor marinas y la tasa de enfriamiento de las olas de frío. Los océanos más cálidos en general están dando lugar a corrientes de Foucault más fuertes, que a su vez pueden desencadenar grandes cambios de temperatura en una distancia vertical mayor.
"Como podemos detectar los remolinos oceánicos con satélites, podemos utilizar esta investigación para predecir cuándo es probable que se produzcan olas de calor y olas de frío más profundas en el mar. Esto ayudará a determinar qué ecosistemas tienen más probabilidades de verse afectados por calor o frío extremos y evaluar los daños que provocan", dice Ming Fengdice Ming Feng, investigador principal y científico sénior del CSIRO.
La capa oceánica afectada por estos extremos se denomina zona crepuscular, situada entre los 200 y los 1.000 metros de profundidad. En estas profundidades habitan muchas especies importantes de peces y plancton. De hecho, esta zona tiene más biomasa de peces que el resto del océano en su conjunto. Un pequeño pez, el pez erizado, es probablemente el vertebrado más abundante en la Tierra, con un número potencial de miles de billones.
Cuando cae la noche, una gran cantidad de peces, crustáceos y otras criaturas migran hacia la superficie para alimentarse en la mayor migración animal de la Tierra. Durante el día, muchos peces de mar abierto se dirigen al crepúsculo para evitar tiburones, ballenas y otros depredadores de la superficie.
El calor y el frío que traen los remolinos no son la única amenaza para la zona crepuscular. Las olas de calor marinas pueden provocar bajos niveles de oxígeno en el agua y una reducción de nutrientes. Tendremos que averiguar qué amenaza suponen estos cambios combinados para la vida en la zona crepuscular.
La investigación ha sido publicada en Nature: Common occurrences of subsurface heatwaves and cold spells in ocean eddies
