Hay una nueva forma de medir la temperatura promedio del océano gracias a investigadores del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego. En un artículo publicado el 4 de enero, 2018, número de la revista Naturaleza , El geocientífico Jeff Severinghaus y sus colegas de Scripps Oceanography e instituciones en Suiza y Japón detallaron su enfoque innovador.

Determinar los cambios en la temperatura promedio de todo el océano del mundo ha demostrado ser una tarea casi imposible debido a la distribución de diferentes masas de agua. Cada capa de agua puede tener temperaturas drásticamente diferentes, por lo que determinar el promedio de la totalidad de la superficie y las profundidades del océano presenta un desafío.

Severinghaus y sus colegas pudieron sortear estos obstáculos determinando el valor indirectamente. En lugar de medir la temperatura del agua, determinaron la proporción de gases nobles en la atmósfera, que están en relación directa con la temperatura del océano.

"Este método es una forma radicalmente nueva de medir el cambio en el calor total del océano, ", dijo Severinghaus." Aprovecha el hecho de que la atmósfera está bien mezclada, por lo que una sola medición en cualquier parte del mundo puede darle la respuesta ".

En el estudio, los científicos midieron los valores de los gases nobles argón, criptón, y xenón en burbujas de aire capturadas dentro del hielo en la Antártida. Mientras los océanos se calientan El criptón y el xenón se liberan a la atmósfera en cantidades conocidas. Por tanto, la proporción de estos gases en la atmósfera permite el cálculo de la temperatura media global del océano.

Las mediciones se tomaron de muestras de hielo recolectadas durante el proyecto de extracción de núcleos Divide de la capa de hielo de la Antártida occidental (WAIS), de los cuales Severinghaus es líder. En el transcurso de seis temporadas de campo en la Antártida, un taladro extrajo hielo en muestras cilíndricas de 3,7 metros (poco menos de 9 pies) de longitud. La muestra final se tomó a una profundidad de 3, 405 metros (más de 11, 000 pies) en 2011. Este récord abarca casi 100, 000 años y la edad de las ponedoras se puede determinar dentro de los 50 años. La atmósfera de la Tierra se mezcla en una escala de semanas a meses, por lo que una medición de estas burbujas de aire da lo que es esencialmente un promedio global. Para este estudio, científicos centrados en muestras 8, 000 a 22, 000 años, y recopilaron datos en incrementos con una resolución promedio de 250 años.

Ahora es posible obtener nuevos conocimientos sobre los ciclos de glaciación que ocurrieron en la Tierra mucho antes de que los humanos comenzaran a afectar la temperatura de la atmósfera y los océanos utilizando la técnica de medición de las cantidades de gases nobles. El estudio determinó que la temperatura media global del océano en el pico de la edad de hielo más reciente fue de 0,9 ºC (33,6 ºF). La temperatura promedio del océano moderno es de 3,5 ºC (38,3 ºF). Las mediciones incrementales entre estos puntos de datos proporcionan una comprensión del clima global nunca antes posible.

"La razón por la que este estudio es tan emocionante es que los métodos anteriores para reconstruir el contenido de calor del océano tienen incertidumbres de edad muy grandes, [que] suaviza las características más sutiles del registro, "dijo la coautora Sarah Shackleton, estudiante de posgrado en el laboratorio de Severinghaus en Scripps. "Debido a que WAIS Divide está tan bien fechado, esta es la primera vez que hemos podido ver estas sutiles características en el registro de la desglaciación. Esto nos ayuda a comprender mejor los procesos que controlan los cambios en el contenido de calor del océano ".

Este artículo es el resultado de quince años de trabajo para Severinghaus, junto con estudiantes graduados y becarios postdoctorales en su laboratorio. Discusiones con otro profesor en Scripps, el científico atmosférico Ralph Keeling, provocó la idea. Keeling estudia los niveles de argón en la atmósfera para obtener un registro similar del calor del océano que se remonta a algunas décadas. Sin embargo, las burbujas de aire atrapadas en el hielo no conservan los niveles de argón con precisión. Severinghaus descubrió que el xenón y el criptón están bien conservados en núcleos de hielo, que proporciona la información sobre la temperatura que luego pueden utilizar los científicos que estudian muchos otros aspectos de los océanos y la atmósfera de la Tierra durante cientos de miles de años.

Avanzando, las proporciones de estos mismos gases nobles se pueden determinar a partir de muestras atmosféricas tomadas en cualquier parte del mundo. Por ejemplo, una medida del muelle conmemorativo de Ellen Browning Scripps en La Jolla representa un promedio global de la temperatura del océano. Severinghaus espera perfeccionar el procedimiento.

"Nuestra precisión es de aproximadamente 0,2 ºC (0,4 ºF) ahora, y el calentamiento de los últimos 50 años es de solo 0,1 ºC, " él dijo, agregando que los equipos avanzados pueden proporcionar mediciones más precisas, permitiendo a los científicos utilizar esta técnica para rastrear la tendencia actual de calentamiento en los océanos del mundo.

Hasta este punto, las mejores estimaciones provienen del programa Argo, una red de más de 3, 800 flotadores robóticos distribuidos por los océanos del mundo que miden la temperatura y otras propiedades y reportan los datos vía satélite.

Scripps opera la Oficina de Proyectos Argo y es una de las docenas de instituciones en todo el mundo que participan desde su creación en 2000. Las carrozas, sin embargo, se limitan principalmente a áreas sin hielo y solo descienden a una profundidad de 2, 000 metros (6, 500 pies), dejando grandes áreas clave sin estudiar en la búsqueda de obtener un promedio de temperatura global del océano.

Con este estudio, Severinghaus y sus colegas han demostrado que las mediciones de gases nobles en la atmósfera proporcionan el registro histórico buscado durante mucho tiempo por la comunidad científica. y se puede optimizar aún más para obtener información sobre los cambios modernos de temperatura del océano.