Los océanos de la Tierra han absorbido alrededor de un tercio del dióxido de carbono agregado a la atmósfera por los humanos mediante el uso de combustibles fósiles y otras actividades. Esas son buenas noticias para quienes se preocupan por el calentamiento del efecto invernadero. pero malas noticias para la vida marina que es sensible al aumento de la acidez que el CO2 extra trae a las aguas del océano.

Dra. Elizabeth Shadwick, profesor asistente en el Instituto de Ciencias Marinas de Virginia William &Mary, ahora ha desplegado un amarre de alta tecnología debajo de las aguas cubiertas de hielo estacional alrededor de la Antártida para comprender mejor la acidificación de los océanos en las regiones polares, particularmente durante los meses de invierno poco estudiados. La financiación de su trabajo proviene de la Oficina de Programas Polares de la Fundación Nacional de Ciencias.

Hasta la fecha, El conocimiento de los niveles de CO2 en el Océano Austral alrededor de la Antártida se basa casi exclusivamente en los datos recopilados por los barcos de investigación y los barcos de reabastecimiento durante la breve ventana de verano de agua sin hielo. El amarre de Shadwick extenderá este récord durante todo el año, a lo largo del largo invierno polar.

El amarradero, una línea anclada al fondo marino en aproximadamente 1, 600 pies de agua y sostenidos verticalmente por flotadores del tamaño de una pelota de playa, termina a unos 60 pies por debajo de la superficie del mar, muy por debajo de la socavación del hielo marino invernal. Incluye sensores de vanguardia que pueden medir las concentraciones de dióxido de carbono disuelto cada tres horas durante el despliegue de seis meses del amarre. Otros sensores medirán el pH, temperatura, salinidad, y oxígeno disuelto. Todos los datos se almacenan en tarjetas de memoria impermeables hasta que se recupera el amarre.

"Los sensores autónomos nos permitirán monitorear el ciclo anual completo de dióxido de carbono en las aguas costeras de la Antártida, por primera vez, ", dice Shadwick. Ella y la técnica marina del VIMS Olivia De Meo planean recuperar el amarre recién desplegado a principios de mayo, a finales de otoño en la Antártida, cuando también desplegarán un segundo amarre idéntico que se recuperará en diciembre siguiente.

El despliegue y la recuperación se llevan a cabo desde el buque de investigación estadounidense Laurence M. Gould. La recuperación implica el uso de coordenadas GPS almacenadas para reubicar el amarre, que no es visible en la superficie, y luego liberarlo de su amarre del lecho marino haciendo ping a un mecanismo de liberación con una señal acústica. El amarre puede luego flotar a la superficie, donde los miembros de la tripulación lo enganchan con una garra y lo izan a bordo.

Acidificación en el Océano Austral

Debido a que el Océano Austral juega un papel tan importante en el ciclo global del carbono, ya que almacena casi la mitad de las emisiones inducidas por el hombre que han sido absorbidas por el agua de mar, los datos de los amarres de Shadwick deberían conducir a una mejor comprensión del cambio climático global y una mejor capacidad para predecir sus impactos mundiales.

"A partir de observaciones en lugares como Hawái y las Bermudas, sabemos que la superficie del océano está siguiendo el aumento de CO2 atmosférico, ", dice Shadwick." Lo que no se comprende bien es si los mares polares también están siguiendo este aumento, ya que están fuera de contacto con la atmósfera durante varios meses cada año cuando hay hielo ".

El modelado basado en mediciones a bordo de veranos antárticos recientes sugiere que el aumento de las concentraciones de CO2 generará grandes problemas para la vida marina local a partir de 2070, cuando la disminución resultante del pH puede afectar a los animales que forman conchas o esqueletos a partir de minerales de carbonato de calcio. Shadwick y otros científicos están particularmente preocupados por los impactos a los organismos microscópicos en la parte inferior de la red alimentaria polar, y cómo esos impactos podrían extenderse para afectar a los peces, pingüinos focas, y ballenas.

Entender las condiciones invernales, dice Shadwick, es importante porque, a diferencia del verano, cuando la fotosíntesis de las algas marinas elimina el CO2 del agua y mejora el pH, en invierno, el CO2 se libera a través de la respiración o la descomposición de las floraciones de algas, conduciendo a condiciones con pH naturalmente bajo.

"Utilizando observaciones escasas de las condiciones invernales, "dice Shadwick, "Nuestros modelos predicen que el Océano Austral se subaturará con respecto al carbonato para el año 2030, aproximadamente 30 años antes que las proyecciones basadas en condiciones que representan un promedio anual, y hasta 70 años antes que aquellos basados ​​únicamente en observaciones de verano. "La subaturación de carbonato significa que los minerales de carbonato de calcio son energéticamente más costosos para los animales; las conchas de carbonato pueden incluso comenzar a disolverse en agua de mar con pH bajo.

Shadwick advierte, sin embargo, que estas proyecciones podrían cambiar en función de una serie de mecanismos de retroalimentación que aún no se comprenden bien. Estos incluyen calentamiento continuo; renovación debido al mayor derretimiento del hielo marino y los glaciares terrestres; productividad biológica mejorada debido a una temporada de aguas abiertas más larga, mayor entrega de nutrientes, o ambos; e intrusiones de agua rica en carbono en la plataforma continental desde aguas cercanas más profundas.

Para comprender mejor estos posibles comentarios, Shadwick y sus colaboradores analizarán los datos de amarre a la luz de un conjunto completo de otras mediciones biológicas y físicas de las aguas circundantes. El amarre se encuentra dentro del área de estudio del programa Palmer Antarctic Long-Term Ecological Research, que, como su nombre lo indica, se estableció para monitorear los cambios de año a año y de década a década en los ecosistemas de la Península Antártica Occidental cerca de la Estación de Investigación Palmer de EE. UU. Los científicos de PAL-LTER han estado recopilando datos en el área desde 1991. El proyecto de Shadwick también ha sido respaldado por el Sistema de Observación del Océano Austral (SOOS).