Influencias oceánicas en el hielo marino ártico y antártico

Por: jake aylmer

El futuro del hielo marino del Ártico y la Antártida es difícil de precisar en parte debido a la incertidumbre del modelo climático. El trabajo reciente revela diferentes comportamientos oceánicos que tienen un impacto crítico en el hielo marino, destacando un medio potencial para restringir las proyecciones.

Desde finales de la década de 1970, los satélites han monitoreado la superficie congelada del Océano Ártico. La disminución de la capa de hielo marino del Ártico—alrededor del 12% del área perdida por década— es una señal llamativa y bien conocida del cambio climático. Además de la retirada a largo plazo del borde del hielo marino, el hielo se está volviendo más delgado y fragmentado, lo que lo hace más vulnerable al clima extremo y un entorno cada vez más precario para las actividades humanas y la fauna polar. En el polo opuesto, el hielo marino que rodea la Antártida se ha no, en general, cambió significativamente a pesar del calentamiento global, un enigma que aún no se ha resuelto por completo.

Hay mucha confianza en que el hielo marino del Ártico seguirá retirándose a lo largo del siglo XXI, pero persisten las incertidumbres en los detalles. Por ejemplo, ¿cuándo ocurrirá el primer verano sin hielo? Tales preguntas son intrínsecamente inciertas debido a la naturaleza caótica del sistema climático (variabilidad interna). Sin embargo, diferentes modelos climáticos dan respuestas muy diferentes que van desde la década de 2030 hasta 2100 o más allá, lo que indica una contribución de sesgos del modelo en las tasas proyectadas de pérdida de hielo marino.

Mis coautores y yo estamos particularmente interesados ​​en el papel que podría desempeñar el océano en el establecimiento de tales sesgos en el modelo. Los estudios muestran que la circulación oceánica tiene una fuerte influencia en la extensión del hielo marino en modelos y observaciones, asociada con su transporte de calor hacia las regiones polares (p. ej., Docquier y Koenigk, 2021). Si hay una variación en este transporte de calor oceánico entre los modelos climáticos, esto podría tener un efecto dominó en el hielo marino y, por lo tanto, ayudar a explicar las incertidumbres en las proyecciones futuras. Para explorar esto, primero debemos comprender cómo se produce la relación entre el transporte de calor oceánico y el hielo marino.

Observamos simulaciones de la era preindustrial, que excluyen el calentamiento global y, por lo tanto, actúan como experimentos de control que aíslan la variabilidad interna natural. En todos los modelos examinados, cuando hay un aumento espontáneo en el transporte neto de calor oceánico hacia el polo, hay una disminución correspondiente en el área de hielo marino. Esto es intuitivo: más calor, menos hielo. Ocurre de forma independiente en ambos polos, pero la forma en que el calor del océano llega al hielo marino es diferente entre los dos.

En el Ártico, el calor se libera alrededor del borde del hielo marino. No se extiende muy por debajo de la masa de hielo porque hay rutas limitadas en las profundidades del océano hacia el Océano Ártico, que a su vez está protegido del calor creciente por el agua dulce de la superficie. Sin embargo, el transporte de calor oceánico contribuye a que el hielo marino se derrita más cerca del polo norte, con la ayuda del transporte atmosférico que actúa como un «puente» hacia latitudes más altas. Para el hielo marino antártico, el proceso es más sencillo, ya que el calor simplemente se libera debajo de toda la capa de hielo marino: el Océano Antártico no tiene los mismos obstáculos oceanográficos que el Ártico y no hay un papel atmosférico (Figura 1). Estas diferentes vías dan como resultado diferentes sensibilidades del hielo marino a los cambios en el transporte de calor del océano y son notablemente consistentes en diferentes modelos (Aylmer, 2021; Aylmer et al. 2022). Figura 1: Diferentes vías por las que el transporte de calor oceánico adicional (OHT) llega al hielo marino en el Ártico (rojo), donde la atmósfera lo «puente» para llegar más cerca del polo norte, en comparación con la Antártida (azul oscuro), donde simplemente se libera bajo el hielo. Esquema adaptado de Aylmer et al. (2022).

También podemos explicar cuánto se retira el hielo marino por cambio en el transporte de calor oceánico utilizando un ‘modelo de juguete’ simplificado del sistema climático polar, basado en nuestro trabajo anterior desarrollo de la teoría que subyace a por qué el hielo marino es más sensible al transporte de calor oceánico que al atmosférico (Aylmer et al., 2020; Aylmer, 2021). Este trabajo, que está en curso, da cuenta de las diferentes vías que se muestran en Figura 1y hemos demostrado que captura cuantitativamente el comportamiento del modelo climático (Aylmer, 2021).

Cada vez hay más pruebas de que el océano juega un papel clave en la evolución futura del hielo marino del Ártico y la Antártida, pero las preguntas siguen abiertas. Por ejemplo, ¿qué papel juega el océano en la sensibilidad del hielo marino al calentamiento global, algo que los modelos subestiman sistemáticamente (Rosenblum y Eisenman, 2017)? Nuestra teoría del modelo de juguete actualmente no puede explorar esto porque está diseñada para comprender las diferencias entre los modelos, no su compensación de las observaciones. Como parte de un nuevo proyecto que comenzará en 2023, lo adaptaremos para este propósito e incluiremos procesos de hielo marino más detallados que, según nuestra hipótesis, podrían explicar este sesgo. A medida que haya más observaciones oceánicas disponibles, es posible que nuestro trabajo pueda ayudar a limitar las proyecciones futuras del hielo marino del Ártico y la Antártida.

Referencias

Aylmer, JR, DG Ferreira y DL Feltham, 2020: Impactos del transporte de calor oceánico y atmosférico en la extensión del hielo marino, J. Clim., 337197–7215, doi:10.1175/JCLI-D-19-0761.1

Aylmer, JR, 2021: Transporte de calor oceánico y latitud del borde del hielo marino. Doctor. tesis, Universidad de Reading, Reino Unido

Aylmer, JR, DG Ferreira y DL Feltham, 2022: Diferentes mecanismos de respuesta del hielo marino ártico y antártico al transporte de calor oceánico, Clima Din., 59315–329, doi:10.1007/s00382-021-06131-x

Docquier, D. y Koenigk, T., 2021: Una revisión de las interacciones entre el transporte de calor oceánico y el hielo marino del Ártico, Reinar. Res. Letón., dieciséis123002, doi:10.1088/1748-9326/ac30be

Rosenblum, E. y Eisenman, I., 2017: Las tendencias del hielo marino en los modelos climáticos solo son precisas en ejecuciones con calentamiento global sesgado, J. Clim., 306265–6278, doi:10.1175/JCLI-D-16-0455.1

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