Reportajes

Cambio climático

CXXII Evolución de la corriente oceánica más poderosa de la Tierra

Juan Carlos Tellechea
lunes, 22 de abril de 2024
Buque perforador estadounidense JOIDES Resolución © 2024 by Bill Crawford, IODP Buque perforador estadounidense JOIDES Resolución © 2024 by Bill Crawford, IODP
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La corriente circumpolar antártica (CCA), la más poderosa de la Tierra, desempeña un importante papel en la circulación global de vuelco, el intercambio de calor y CO2 entre el océano y la atmósfera, así como la estabilidad de las masas de hielo antárticas.

Un equipo internacional de científicos dirigido por el Instituto Alfred Wegener y el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty ha reconstruido ahora la velocidad de la CCA en los últimos 5,3 millones de años, utilizando archivos climáticos en sedimentos del Pacífico Sur. Los núcleos de perforación realizados en el polo de inaccesibilidad de Punto Nemo revelan fluctuaciones inducidas por el clima en la corriente circumpolar antártica en épocas anteriores

Sus datos muestran que la corriente perdió impulso durante los periodos fríos y se aceleró durante los cálidos. Si ganara impulso en el futuro debido al actual calentamiento global, el Océano Antártico podría almacenar menos CO2 y llegar más calor a la Antártida, concluyen los investigadores en un estudio publicado en la revista científica Nature.

Fluctuaciones

La CCA transporta más de 100 veces más agua que todos los ríos de la Tierra juntos, tiene hasta 2.000 kilómetros de ancho y llega hasta las profundidades marinas. En el pasado, este sistema de corrientes estuvo sometido a considerables fluctuaciones naturales, como revelan las investigaciones actuales sobre los referidos núcleos de sedimentos.

Las fases más frías del Plioceno y el Pleistoceno posterior, en las que la CCA se ralentizó, se correlacionan con el avance de la capa de hielo de la Antártida Occidental. En las fases más cálidas, se aceleró y siguió el retroceso de las masas de hielo.

El Dr Frank Lamy, investigador de la sección de Geología Marina del Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI) y autor principal del estudio afirma que:

El retroceso del hielo puede explicarse por el aumento del transporte de calor hacia el sur. Una CCA más fuerte garantiza que llegue más agua cálida y profunda al borde de la plataforma de hielo antártica. La CCA tiene una gran influencia en la distribución del calor y el almacenamiento de CO2 en el océano. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro cómo reacciona la CCA a las fluctuaciones climáticas y si los cambios en la CCA ralentizan o agravan las consecuencias del calentamiento. Para poder predecir mejor el clima futuro y la estabilidad de la capa de hielo antártica mediante modelos informáticos, necesitamos por tanto paleodatos que nos digan algo sobre la fuerza de la CCA en fases cálidas anteriores de la historia de la Tierra.

Perforaciones

Para obtener estos datos, una expedición internacional dirigida por Frank Lamy y la geoquímica profesora Dra Gisela Winckler, del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia (EE. UU.), viajó al Pacífico Sur central en el buque de perforación JOIDES Resolution en 2019.

Allí, en el subantártico, el equipo de investigación pudo obtener dos largas muestras de perforación del fondo marino a una profundidad de 3600 metros, cada una de ellas compuesta por varios núcleos de sedimentos.

El profesor Dr Helge Arz, geólogo marino del Instituto Leibniz de Investigación del Mar Báltico en Warnemünde y uno de los autores principales del trabajo, señala que:

Las perforaciones se realizaron cerca de Punto Nemo (polo de inaccesibilidad), el lugar más alejado del planeta de masas de tierra o islas donde la CCA fluye sin verse afectada por masas de tierra continentales. Su velocidad media de flujo en el pasado puede reconstruirse a partir de los depósitos de sedimentos de esta región.

Descubrimientos oceánicos

Los sondeos de 145 y 213 metros de profundidad en el Pacífico Sur formaban parte del Programa Internacional de Descubrimiento de los Océanos (IODP), que descifra la historia de la Tierra a partir de huellas geoquímicas en sedimentos marinos y rocas bajo el lecho marino. Fueron precedidos por un extenso trabajo de exploración en varias expediciones con el buque de investigación Polarstern. Los sedimentos de los testigos de perforación datan de hace 5,3 millones de años y abarcan tres épocas completas:

  1. el Plioceno, durante el cual hizo hasta tres grados más de calor que hoy y la concentración de CO2 en la atmósfera alcanzó niveles similares a los actuales, con más de 400 ppm;
  2. el Pleistoceno, que comenzó hace 2,6 millones de años y se caracterizó por la alternancia de glaciaciones y periodos cálidos (interglaciares)
  3. y el Holoceno, un periodo cálido que comenzó con el final de la última glaciación hace unos 12.000 años y continúa hasta nuestros días.

Evolución

Los investigadores analizaron la distribución del tamaño de las partículas sedimentarias, que se depositan en el fondo marino en función de la velocidad de la corriente, a lo largo de las capas de los testigos de perforación asignados a las distintas eras. De este modo, pudieron determinar la evolución de la CCA desde principios del Plioceno, cuando comenzó un enfriamiento prolongado del clima. Los testigos de sedimentos de viajes anteriores con el Polarstern en el Pacífico Sur proporcionaron información adicional sobre la dinámica de la CCA en la historia geológica reciente.

Sus resultados muestran que la CCA se aceleró inicialmente en el Plioceno, hace hasta tres millones de años, mientras la Tierra se enfriaba lentamente. Esto se debió al aumento del gradiente de temperatura desde el ecuador hasta la Antártida, que provocó una intensificación de los vientos del oeste, el principal motor de la CCA. Pese al enfriamiento continuado, después perdió fuerza.

El Dr Frank Lamy explica que:

El cambio de tendencia coincide con una época en la que el clima y la circulación atmosférica y oceánica cambiaron radicalmente. Hace 2,7 millones de años, a finales del Plioceno, grandes zonas del hemisferio norte se helaron y las capas de hielo de la Antártida se expandieron. Esto se debió a cambios en las corrientes oceánicas desencadenados por procesos tectónicos en combinación con el enfriamiento oceánico a largo plazo y el descenso de los niveles atmosféricos de CO2.

Comportamiento del dióxido de carbono (CO2)

Durante los últimos casi 800.000 años, en los que el contenido de CO2 en la atmósfera fluctuó entre 170 y 300 ppm, los investigadores pudieron demostrar una estrecha correlación entre la fuerza de la CCA y los ciclos glaciares en los núcleos de sedimentos: En los periodos cálidos, cuando aumentó el contenido de CO2 en la atmósfera, la velocidad del flujo aumentó hasta un 80% en comparación con la actual, y en las glaciaciones disminuyó hasta un 50%.

Al mismo tiempo, la CCA y, por tanto, el afloramiento de aguas profundas ricas en nutrientes en el Océano Austral cambió entre las épocas cálidas y glaciales, según revelan los análisis geoquímicos de los sedimentos. Dichos análisis muestran que las conchas de silicato de las diatomeas -el fitoplancton más importante del Océano Austral- se depositaron en el fondo marino más al norte durante las glaciaciones que durante los periodos cálidos.

La profesora Dra Gisela Winckler afirma que:

El debilitamiento de la CCA y el menor contenido de CO2 en la atmósfera durante las glaciaciones del Pleistoceno indican un afloramiento más débil y una estratificación más fuerte del Océano Austral, es decir, un mayor almacenamiento de CO2.

El estudio concluye que el cambio climático provocado por el hombre podría hacer que la CCA gane fuerza en el futuro. Como resultado, el balance de CO2 del Océano Antártico podría deteriorarse y el hielo antártico podría derretirse más rápidamente.

Antecedentes: la Corriente Circumpolar Antártica

Como corriente anular que fluye en el sentido de las agujas del reloj alrededor de la Antártida, la Corriente Circumpolar Antártica (CCA) conecta los océanos Atlántico, Pacífico e Índico. Por tanto, desempeña un papel clave en la circulación oceánica mundial y, en última instancia, también influye en el clima de Europa a través de la cinta transportadora del Atlántico. Está impulsada por los vientos tormentosos del oeste del subantártico y las diferencias de temperatura y salinidad entre los subtrópicos y el Océano Austral.

La CCA forma una barrera para las aguas superficiales cálidas de los subtrópicos en su camino hacia el Antártico. Al mismo tiempo, se alimenta de aguas profundas comparativamente cálidas procedentes del Atlántico y del Pacífico. Los grandes remolinos oceánicos que se forman en la CCA y migran hacia el sur, así como el afloramiento de aguas profundas, transportan el calor a las plataformas de hielo del margen continental, sobre todo en el sector del Pacífico de la Antártida. El afloramiento provocado por la CCA también aporta nutrientes a la superficie, que estimulan el crecimiento de las algas y aumentan así la exportación biológica de carbono a las profundidades marinas, pero también transporta CO2, que se escapa a la atmósfera.

Publicación original

Frank Lamy, Gisela Winckler, Helge W. Arz, Jesse R. Farmer, Julia Gottschalk, Lester Lembke-Jene, Jennifer L. Middleton, Michèlle van der Does, Ralf Tiedemann, Carlos Alvarez Zarikian, Chandranath Basak, Anieke Brombacher, Levin Dumm, Oliver M. Esper, Lisa C Herbert, Shinya Iwasaki, Gaston Kreps, Vera J. Lawson, Li Lo, Elisa Malinverno, Alfredo Martinez-Garcia, Elisabeth Michel, Simone Moretti, Christopher M. Moy, Ana Christina Ravelo, Christina R. Riesselman, Mariem Saavedra-Pellitero, Henrik Sadatzki, Inah Seo, Raj K. Singh, Rebecca A. Smith, Alexandre L. Souza, Joseph S. Stoner, Maria Toyos, Igor M. Venancio P. de Oliveira, Sui Wan, Shuzhuang Wu, Xiangyu Zhao: "Five million years of Antarctic Circumpolar Current strength variability", Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07143-3.
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