El Océano Austral que rodea la Antártida es una región donde muchas de las aguas profundas ricas en carbono del mundo pueden volver a subir a la superficie. Los científicos han pensado que las vastas franjas de hielo marino alrededor de la Antártida pueden actuar como una tapa para el carbono emergente, evitando que el gas atraviese la superficie del océano y regrese a la atmósfera.

Sin embargo, Los investigadores del MIT ahora han identificado un efecto contrarrestante que sugiere que el hielo marino antártico puede no ser un control tan poderoso sobre el ciclo global del carbono como los científicos habían sospechado.

En un estudio publicado en la edición de agosto de la revista Ciclos biogeoquímicos globales , el equipo ha descubierto que, de hecho, El hielo marino en el Océano Austral puede actuar como una barrera física para la afluencia de carbono. Pero también puede actuar como sombra, impidiendo que la luz solar llegue a la superficie del océano. La luz solar es esencial para la fitosíntesis, el proceso por el cual el fitoplancton y otros microbios oceánicos toman carbono de la atmósfera para crecer.

Los investigadores encontraron que cuando el hielo marino bloquea la luz solar, La actividad biológica, y la cantidad de carbono que los microbios pueden secuestrar de la atmósfera, disminuye significativamente. Y sorprendentemente este efecto de sombreado es casi igual y opuesto al efecto de cobertura del hielo marino. Tomados en conjunto, ambos efectos esencialmente se anulan entre sí.

"En cuanto al cambio climático futuro, La pérdida esperada de hielo marino alrededor de la Antártida puede, por lo tanto, no aumentar la concentración de carbono en la atmósfera. "dice el autor principal Mukund Gupta, quien llevó a cabo la investigación como estudiante de posgrado en el Departamento de Tierra del MIT, Ciencias Atmosféricas y Planetarias (EAPS).

Él enfatiza que el hielo marino tiene otros efectos en el clima global, sobre todo a través de su albedo, o capacidad para reflejar la radiación solar.

"Cuando la Tierra se calienta, pierde hielo marino y absorbe más radiación solar, entonces en ese sentido, la pérdida de hielo marino puede acelerar el cambio climático, "Dice Gupta." Lo que podemos decir aquí es, Es posible que los cambios en el hielo marino no tengan un efecto tan fuerte en la desgasificación del carbono alrededor de la Antártida a través de este efecto de cobertura y sombreado ".

Los coautores de Gupta son el profesor de EAPS Michael "Mick" Follows, y el científico investigador de EAPS Jonathan Lauderdale.

El papel del hielo

Cada invierno amplias franjas del Océano Austral se congelan, formando vastas capas de hielo marino que se extienden desde la Antártida por millones de millas cuadradas. El papel del hielo marino antártico en la regulación del clima y el ciclo del carbono ha sido muy debatido. aunque la teoría predominante ha sido que el hielo marino puede actuar como una tapa para evitar que el carbono del océano se escape a la atmósfera.

"Esta teoría se piensa principalmente en el contexto de las edades de hielo, cuando la Tierra era mucho más fría y el carbono atmosférico era más bajo, "Dice Gupta." Una de las teorías que explica esta baja concentración de carbono sostiene que debido a que hacía más frío, una gruesa capa de hielo marino que se extendía más hacia el océano, bloqueando los intercambios de carbono con la atmósfera y atrapándolo efectivamente en las profundidades del océano ".

Gupta y sus colegas se preguntaron si también podría estar en juego un efecto diferente al de la limitación. En general, Los investigadores han tratado de comprender cómo interactúan varias características y procesos en el océano con la biología del océano, como el fitoplancton. Supusieron que podría haber menos actividad biológica como resultado de que el hielo marino bloqueara la luz solar vital de los microbios, pero ¿qué tan fuerte sería este efecto de sombreado?

Igual y opuesto

Para responder a esa pregunta, los investigadores utilizaron el MITgcm, un modelo de circulación global que simula los muchos aspectos físicos, químico, y procesos biológicos involucrados en la circulación de la atmósfera y el océano. Con MITgcm, simularon una porción vertical del océano que abarca 3, 000 kilómetros de ancho y unos 4, 000 metros de profundidad, y con condiciones similares a las del Océano Austral de hoy. Luego ejecutaron el modelo varias veces, cada vez con una concentración diferente de hielo marino.

"Al 100% de concentración, no hay fugas en el hielo, y está realmente compactado, versus concentraciones muy bajas que representan témpanos de hielo dispersos y sueltos que se mueven, "Explica Gupta.

Establecieron cada simulación en uno de tres escenarios:uno donde solo el efecto de limitación está activo, y el hielo marino solo influye en el ciclo del carbono al evitar que el carbono se escape a la atmósfera; otro donde solo el efecto de sombreado está activo, y el hielo marino solo impide que la luz solar penetre en el océano; y el último en el que entran en juego tanto los efectos de sombreado como de remate.

Para cada simulación, los investigadores observaron cómo las condiciones que establecieron afectaron el flujo de carbono general, o cantidad de carbono que escapó del océano a la atmósfera.

Descubrieron que la cobertura y el sombreado tenían efectos opuestos en el ciclo del carbono, reducir la cantidad de carbono a la atmósfera en el primer caso y aumentarla en el segundo, por cantidades iguales. En los escenarios donde se consideraron ambos efectos, uno canceló al otro casi por completo, en una amplia gama de concentraciones de hielo marino, lo que no conduce a ningún cambio significativo en el flujo de carbono. Solo cuando el hielo marino estaba en su concentración más alta, la cobertura tenía el borde, con una disminución del carbono que se escapa a la atmósfera.

Los resultados sugieren que el hielo marino de la Antártida puede atrapar efectivamente carbono en el océano, pero solo cuando esa capa de hielo es muy expansiva y gruesa. De lo contrario, parece que el efecto de sombreado del hielo marino sobre los organismos subyacentes puede contrarrestar su efecto de cobertura.

"Si uno solo considera la física y la limitación pura, o idea de barrera de carbono, Esa sería una forma incompleta de pensarlo, "Esto muestra que necesitamos comprender más la biología bajo el hielo marino y cómo subyace a este efecto", dice Gupta.