El calentamiento del Océano Austral y los impactos climáticos

El Océano Austral circumpolar se encuentra debajo del hielo marino y las plataformas de hielo alrededor de los márgenes de la Antártida. Las interacciones entre el océano y el hielo marino y las plataformas de hielo hacen que la criosfera antártica sea vulnerable al calentamiento del Océano Austral.

El papel del Océano Austral

Este sistema de circulación ejerce una gran influencia en el clima bajo el efecto invernadero, porque el agua que afloró estuvo en contacto por última vez con la atmósfera cientos de años antes y, una vez que salió a la superficie, absorbe una gran cantidad de calor antropogénico y carbono de la atmósfera.

Sin embargo, según los últimos modelos climáticos, incluso bajo el mismo escenario de emisión, las diferencias entre modelos en la cantidad simulada de calor absorbido por el Océano Austral son grandes. "La gran propagación es una preocupación y tiene enormes implicaciones, incluso para el derretimiento del hielo del Mar Antártico, las capas de hielo y las plataformas de hielo, el balance radiativo del sistema climático, la distribución de las lluvias en el hemisferio y el aumento global del nivel del mar " dice el Dr. Cai, primer autor del estudio publicado en Science Bulletin.

El Dr. Cai y su equipo intentaron determinar las causas de las grandes diferencias entre modelos mediante la síntesis de avances recientes y mediante el examen de los resultados disponibles de los últimos modelos que participan en la Fase 6 del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados. El equipo revisó una gran cantidad de literatura y realizó un extenso análisis de datos de unos 30 modelos participantes.

El equipo descubrió que la gran dispersión entre modelos no se debe simplemente a las diferencias en la sensibilidad climática, que mide la cantidad de calor radiativo necesario para elevar la temperatura de la superficie de la Tierra en 1,0 o C. Estudios anteriores sugieren el secuestro de calor por parte del Océano Antártico es principalmente a través de la circulación media que facilita la absorción de calor adicional, y que los cambios de circulación debido al efecto invernadero juegan un papel relativamente pequeño.

En cambio, el nuevo análisis muestra que los cambios en la circulación contribuyen a gran parte de las diferencias entre modelos más allá de las atribuibles a la sensibilidad climática. Por ejemplo, bajo el efecto invernadero, el viento predominante del oeste del Océano Austral se intensifica hacia la Antártida, pero los cambios de viento son muy diferentes entre los modelos.

La intensificación del viento induce cambios en la intensidad y distribución del afloramiento, con graves consecuencias. Un aumento en el afloramiento acelera el derretimiento de las capas de hielo y las plataformas de hielo de la Antártida, y el flujo de agua de deshielo asociado hacia el océano conduce a un océano superior más estratificado, lo que a su vez ralentiza la absorción de calor y carbono por parte del Océano Austral. "Hay muchas interacciones tan complejas en el trabajo, algunas de las cuales no se comprenden bien y no están representadas en los modelos, lo que contribuye a la gran incertidumbre", dice Cai.

El Niño y sus efectos en el Océano Austral

Los investigadores también encontraron que la incertidumbre puede surgir de una respuesta de un proceso remoto al calentamiento de efecto invernadero, como El Niño, la variabilidad climática más importante del clima de la Tierra. Se sabe que El Niño provoca sequías en los países del Pacífico occidental e inundaciones en las regiones del Pacífico oriental. Menos conocido es que El Niño también conduce al debilitamiento de los vientos predominantes del oeste en latitudes altas del Océano Austral, que durante un período de calentamiento afecta el calentamiento de la plataforma oceánica, el derretimiento del hielo marino, las plataformas de hielo y las capas de hielo.

Sorprendentemente, las diferencias entre modelos inertes en la respuesta de El Niño al calentamiento del efecto invernadero influyeron sistemáticamente en las diferencias entre modelos en el calentamiento del Océano Austral. Pero los cambios en El Niño bajo el efecto invernadero difieren enormemente entre los modelos. "Nuevas perspectivas como esta se suman a la creciente comprensión de que proyectar el calentamiento del Océano Austral es uno de los temas más complejos en la ciencia del clima", dice Cai.

El estudio sugiere que la ciencia del calentamiento del Océano Antártico implica representar adecuadamente las interacciones de las plataformas de hielo y las capas de hielo con el océano que se calienta, las interacciones de las circulaciones cambiantes con los ciclos del carbono que fuerzan los cambios de circulación en primer lugar, y las interacciones polares-tropicales, por nombrar sólo algunos. Debido a que cada una de estas áreas es un desafío, es probable que la incertidumbre persista durante algún tiempo. Sin embargo, la identificación de tales desafíos es un comienzo en cualquier esfuerzo por hacer avanzar la ciencia.

Este estudio está dirigido por el Dr. Wenju Cai (Medio Ambiente, Organización de Investigación Industrial Científica de la Commonwealth, Australia) e involucra a científicos de China, Australia y Estados Unidos.

Referencia

Wenju Cai et al, Southern Ocean warming and its climatic impacts, Science Bulletin (2023). DOI: 10.1016/j.scib.2023.03.049