Recensiones bibliográficas

Cambio climático

VII Admire los polos mientras estén aún helados

Juan Carlos Tellechea
lunes, 20 de diciembre de 2021
Expedition Polarstern. Dem Klimawandel auf der Spur © 2021 by CB / Penguin Random House Expedition Polarstern. Dem Klimawandel auf der Spur © 2021 by CB / Penguin Random House
0,0012937

Los hielos eternos están amenazados por el calentamiento global. Decenios atrás se decía irónicamente Visite Europa mientras siga en pie, a propósito de la carrera armamentística de la Guerra Fría y la inclinación del Hombre moderno por la autodestrucción y la aniquilación del planeta. Entretanto, ya no son solo los arsenales nucleares la mayor amenaza mundial, sino las consecuencias del cambio climático.

Admire los polos mientras estén aún helados es el nuevo grito de batalla. Pero no es tan fácil viajar a los polos, a Groenlandia, al archipiélago noruego de Spitzbergen o a las islas de Georgia del Sur. Casi como con los vuelos al espacio, la humanidad necesita emisarios para ello, a los que envía al hielo, posiblemente no eterno, con la misión de recoger impresiones y muestras en nombre de todos.

Comprender qué ocurre

Mosaic ha sido la mayor expedición al Ártico de todos los tiempos: En septiembre de 2019, el rompehielos alemán Polarstern se hizo a la mar rumbo al Polo Norte. A bordo se encontraban los mejores científicos multidisciplinarios de su generación procedentes de 20 países. Su objetivo inmediato era el de recoger datos sobre el océano, el hielo, la atmósfera y la vida en aquellos remotos rincones del planeta. La misión final es comprender el cambio climático; por qué los cambios en el Ártico tienen efectos más allá de la región. El buque se mantuvo exprofeso a la deriva durante un año, hasta el final del verano septentrional, atrapado por los hielos para conocer de cerca su situación actual.

Eingefroren am Nordpol. © 2020 by C. Bertelsmann.Eingefroren am Nordpol. © 2020 by C. Bertelsmann.

El cuaderno de bitácora del Polarstern fue divulgado por el jefe de la misión, Markus Rex, investigador polar, climatólogo y físico del Alfred Wegener Institut en su libro Eingefroren am Nordpol (Congelados en el polo Norte), publicado por la editorial C. Bertelsmann / Random House, de Múnich.* La prestigiosa casa Prestel, del mismo grupo editorial, divulgó en los últimos meses otra obra relacionada con estas exploraciones: Expedition Arktis (Expedición Ártica), con ilustraciones de la fotógrafa Esther Horvath y textos de Sebastian Grote y Katharina Weiss-Tuider. Otro tanto hizo la editorial CB / Penguin Random House con el volumen titulado Expedition Polarstern, con fines educativos, diseñado asimismo por Weiss-Tuider e ilustrado por Christian Schneider.

Expedition Arktis. © 2020 by Prestel.Expedition Arktis. © 2020 by Prestel.

El filme documental "Expedición Ártica" ofrece un espectacular acercamiento a la expedición MOSAiC. Viaja a un mundo del que apenas existen datos hasta ahora: el Ártico durante la noche polar. Y muestra la aventura científica, logística y también humana de una comunidad de investigadores y miembros de la tripulación que se congelan con el barco durante un año en el desierto de hielo cercano al Polo Norte para aprovechar la deriva natural del hielo.

Las temperaturas extremas por debajo de los 40 grados bajo cero, la oscuridad, los fuertes vientos y el hielo quebradizo requieren siempre nuevas soluciones. La pandemia, si bien no ha llegado al polo Norte, plantea en el barco científico retos adicionales para todos.Varios equipos de cámaras han seguido a los investigadores y al equipo trabajando en la región más hostil del mundo. Han estado presentes, por ejemplo, cuando los guardias mantienen a los curiosos osos polares alejados de la estación de investigación, los científicos ponen a salvo el valioso equipo del océano helado y los sorprendentes descubrimientos desencadenan una emoción espontánea.

Alrededor de 300 científicos de 20 naciones, más de 80 instituciones implicadas, varios rompehielos, aviones y helicópteros polares, han participado en esos 389 días de expedición con un presupuesto de unos 150 millones de euros y un objetivo: avanzar en la investigación del Ártico.

Han pasando el invierno en una región casi inaccesible durante la noche polar. Solo la fuerza natural de la deriva del hielo les ofrece esta oportunidad única. Instalaron su campamento de investigación en un témpano de hielo y lo conectaron a una red kilométrica de estaciones de medición.

Casi ninguna otra región se ha calentado tanto en las últimas décadas como el Ártico. El objetivo de la expedición es, por tanto, comprender mejor la influencia del Ártico en el clima mundial. Es este un hito en la investigación del clima, y sus datos serán valiosos durante generaciones. La misión, dirigida por el Instituto Alfred Wegener, estuvo asociada a desafíos sin precedentes. Solamente con el apoyo de esa flota internacional que abasteció al equipo en esta ruta extrema pudo concluir con éxito la expedición.

Durante la expedición

Por primera vez, científicos de muy diversas disciplinas han reunido todos los datos necesarios para comprender el sistema climático del Ártico a lo largo de todo un año, lo que a su vez hace más comprensibles los mecanismos del calentamiento global.

El jefe de la expedición, Markus Rex, y la física especializada en el estudio de los hielos marinos, Stefanie Arndt, tuvieron un buen año después del final de la expedición dictando conferencias y participando en discusiones científicas y de divulgación pública.

La lucha contra el cambio climático como reto central, el necesario replanteamiento en la sociedad, la política y en las empresas, recorrieron muchos actos. El informe de los dos científicos del Instituto Alfred Wegener ha centrado la atención en la investigación que permite comprender las consecuencias de las actividades humanas para el planeta y por qué es tan esencial actuar ahora.

Consecuencias

La expedición ha derribado un muro en la investigación, ya que los hallazgos sobre el sistema climático del Ártico han sido alcanzados hasta ahora a través de breves expediciones. Los viajes al Océano Ártico fueron mucho más cortos, y nunca pasaron los científicos un invierno completo, período en el que el hielo es impenetrable. Con una excepción en 1893: el explorador noruego Fridtjof Nansen dejó que el barco de madera Fram se congelara en el hielo polar y siguiera adelante con el hielo, demostrando así que la deriva transpolar existe. Hemos seguido la idea de Nansen, afirma Markus Rex. Vaya uno a saber si este equipo del siglo XXI habría sobrevivido a la aventura bajo aquellas históricas condiciones.

Los más recientes estudios

Ahora bien, durante los meses de verano, el hielo marino del Ártico se desplaza hacia el Océano Atlántico a través del estrecho de Fram. Alrededor del hielo a la deriva, el agua de deshielo del océano forma una capa estable sobre el agua de mar más salada, lo que tiene un fuerte efecto sobre los procesos biológicos y los organismos. Esto, a su vez, afecta al momento en que el carbono de la atmósfera es captado y almacenado.

Esto ha sido descubierto por un equipo de investigación dirigido por el Instituto Alfred Wegener con la ayuda del Sistema de Observación Oceánica FRAM. Los resultados se publican ahora con acceso libre en la revista Nature Communications. Los océanos se encuentran entre los mayores sumideros de carbono de nuestro planeta. La bomba biológica de carbono también contribuye a ello: Justo debajo de la superficie del agua, microorganismos como las algas o el fitoplancton absorben el dióxido de carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis.

Carbono de la atmósfera

Cuando se hunden en el lecho marino, éstos pueden almacenar el carbono que contienen durante varios miles de años. Científicos del Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz para la Investigación Polar y Marina (AWI) han descubierto ahora que el agua de deshielo de los témpanos retrasa estos procesos cuatro meses. El sistema de observación oceánica FRAM (Frontiers in Arctic Marine Monitoring) pudo recoger datos de forma continua en el estrecho de Fram (entre Groenlandia y Spitzbergen) desde el verano de 2016 hasta el verano de 2018.

En cada una de las dos ubicaciones, se colocaron varios amarres juntos para medir tantos aspectos de los procesos físico-biológicos acoplados en el agua como fuera posible. Se utilizaron sensores físicos, biogeoquímicos y acústicos en toda la columna de agua y en el fondo marino, así como equipos para recoger muestras de agua y sedimentos para su posterior análisis en el laboratorio.

Evolución de microalgas y fitoplancton

Por primera vez, hemos podido observar plenamente durante dos años tanto la evolución estacional de las microalgas y el fitoplancton, como el sistema físico, químico y biológico completo en el que se produce esta evolución

afirma el Dr. Wilken-Jon von Appen, climatólogo en el AWI y autor principal del estudio.

Durante este periodo, la exportación de hielo marino alcanzó dos extremos: en el verano de 2017, una gran cantidad de hielo salió del Ártico a través del estrecho de Fram. Esto dio lugar a una gran cantidad de agua de deshielo de baja salinidad y a una fuerte estratificación en el agua. Por el contrario, en el verano de 2018 salió poco hielo del Ártico, apenas hubo agua de deshielo y, por tanto, no hubo una estratificación pronunciada relacionada con la sal. Durante los dos extremos, los procesos de la bomba biológica de carbono funcionaron de forma tan diferente que los científicos hablan de dos sistemas diferentes: el sistema de agua de deshielo (verano de 2017) y el sistema de capa mixta (verano de 2018).

Sistema de agua de deshielo en el verano de 2017

Las primeras floraciones de algas y fitoplancton aparecieron alrededor del 15 de mayo, cuando la atmósfera comenzó a calentar el océano. En el verano de 2017, una gran cantidad de hielo se desplazó a través del estrecho de Fram, por lo que hubo una gran cantidad de agua de deshielo. El agua mucho menos salada se superpone al agua salada sin mezclarse, sostiene Wilken-Jon von Appen. En el proceso, la estratificación fue diez veces más fuerte entre 0 y 30 metros que entre 30 y 55 metros.

Como resultado, los nutrientes subieron apenas desde las capas más profundas y, a la inversa, el carbono pudo llegar a penas al fondo. El crecimiento del fitoplancton, que es el primer paso de la bomba biológica de carbono, tuvo lugar casi exclusivamente en los 30 metros superiores. No fue hasta mediados de agosto cuando la fuerte estratificación se derrumbó, momento en que la atmósfera dejó de calentar la superficie del agua. La mayor parte de la biomasa se hundió de la capa superior entre septiembre y noviembre, tenía más de tres meses y era demasiado pobre en nutrientes para atraer a las criaturas del fondo marino. En el sistema de agua de deshielo, los microorganismos fueron capaces de fijar hasta 25 gramos de carbono por metro cuadrado durante la floración.

Sistema de capas mixtas en el verano de 2018

La primavera/verano de 2018, en cambio, pintó un panorama diferente: estuvo relativamente libre de hielo, por lo que hubo menos agua de deshielo y no tanta estratificación en el agua del mar. Se formó una capa mixta hasta una profundidad de unos 50 metros. A partir del 1 de mayo se produjeron las primeras floraciones de diatomeas y, paralelamente, también aumentó el número de zooplancton y de peces, que prefieren alimentarse de ellas.

A través de sus excreciones, el carbono orgánico alcanzó profundidades de hasta 1.200 metros ya a las dos o tres semanas del inicio de la floración. Entre cuatro y siete semanas después del inicio de la floración -casi cuatro meses antes que en el verano de 2017- la biomasa llegó al fondo marino. Este material era rico en nutrientes y atrajo cinco veces más organismos del fondo y peces que en verano con el agua de deshielo. Durante la floración, las algas secuestraron unos 50 gramos de carbono por metro cuadrado, el doble que en el sistema de agua de deshielo.

A pesar de todas estas diferencias en el sistema, la bomba biológica de carbono no fue necesariamente más productiva en el verano de 2018: 

Descubrimos que en el verano de 2017, la mayor parte del carbono orgánico no llegó al fondo marino hasta después de septiembre. Si observamos el período comprendido entre principios de mayo y finales de noviembre, la exportación de carbono fue sólo un tercio mayor en el sistema de capa mixta que en el de agua de deshielo. (Wilken-Jon von Appen)

Nutrientes en verano

Más bien, la fuerte estratificación de 2017 favorece el crecimiento a largo plazo durante varios meses, ya que el carbono y los nutrientes se retienen en las capas superiores. Por el contrario, la situación de ausencia de hielo en 2018 da lugar a una floración corta e intensa y a una rápida exportación, proporcionando alimento y carbono a los ecosistemas de aguas profundas del fondo marino. Así, este último se beneficiaría especialmente de las condiciones de verano en el sistema de capas mixtas. Esto se debe a que en el sistema de aguas de deshielo, la fuerte estratificación inhibe el suministro de nutrientes en verano y la mezcla de aguas profundas en invierno.

En el futuro, el sistema de capa mixta podría extenderse a zonas más amplias del Ártico. Las condiciones de este sistema son similares a las de latitudes más bajas y el mar Ártico podría comportarse cada vez más como los océanos de climas meridionales. (Wilken-Jon von Appen)

Acerca de FRAM

En las regiones polares, las observaciones científicas y la recogida de datos son especialmente difíciles: las temperaturas extremadamente bajas, las fuertes tormentas y la oscuridad constante en invierno dificultan el uso de las tecnologías de medición. El observatorio ártico FRAM puede hacerlo: las plataformas modulares de medición están equipadas con sensores de última generación que pueden utilizarse todo el año sobre y bajo el hielo, en la columna de agua cubierta de hielo y en el fondo marino.

Esto les permite mejorar la velocidad, la economía y la sostenibilidad de las mediciones. Como explica la profesora Antje Boetius, directora del AWI:

FRAM es una infraestructura oceánica única utilizada por proyectos de investigación nacionales e internacionales para describir y comprender mejor los ecosistemas polares y su influencia en el sistema climático global. El cambio climático en curso también influye en el Océano Ártico. Observar estos cambios en todas sus facetas y comprender las causas y efectos hasta las profundidades del mar es uno de nuestros principales objetivos.

La infraestructura de FRAM está financiada por la Asociación Helmholtz y operada por AWI.

Los autores de la publicación original, titulada Sea-ice derived meltwater stratification slows the biological carbon pump: results from continuous observations (2021)son los científicos y expertos Wilken-Jon von Appen, Anya M. Waite, Melanie Bergmann, Christina Bienhold, Olaf Boebel, Astrid Bracher, Boris Cisewski, Jonas Hagemann, Mario Hoppema, Morten H. Iversen, Christian Konrad, Thomas Krumpen, Normen Lochthofen, Katja Metfies, Barbara Niehoff, Eva-Maria Nöthig, Autun Purser, Ian Salter, Matthias Schaber, Daniel Scholz, Thomas Soltwedel, Sinhue Torres-Valdes, Claudia Wekerle, Frank Wenzhöfer, Matthias Wietz y Antje Boetius.

Notas

1. Markus Rex, «Eingefroren am Nordpol: Das Logbuch von der »Polarstern«. Die größte Arktisexpedition aller Zeiten Der Expeditionsbericht. Durchgängig farbig illustriert», München: C. Bertelsmann / Random House, 2020, 320 Seiten, mit zahlreichen farbigen Abbildungen und Grafiken. ISBN: 978-3-570-10414-9

2. Esther Horvath, Sebastian Grote und Katharina Weiss-Tuider, «Expedition Arktis. Die größte Forschungsreise aller Zeiten. Bildband zum ARD-Film», München: Prestel, 2020, 288 Seiten, 160 farbige Abbildungen. ISBN: 978-3-7913-8669-0

3. Katharina Weiss-Tuider, «Expedition Polarstern - Dem Klimawandel auf der Spur», New York: Penguin Random House, 2021, 128 Seiten, Mit fbg. Illustrationen u. Fotos. ISBN: 978-3-570-17814-0

Comentarios
Para escribir un comentario debes identificarte o registrarte.