El Beaufort Gyre es un enorme, Piscina de 600 millas de ancho de remolino de frío, agua dulce en el Océano Ártico, justo al norte de Alaska y Canadá. En el invierno, esta corriente está cubierta por una gruesa capa de hielo. Cada verano mientras el hielo se derrite, el giro expuesto acumula hielo marino y la escorrentía del río, y lo dibuja para crear una enorme reserva de agua dulce helada, igual al volumen de todos los Grandes Lagos combinados.

Los científicos del MIT ahora han identificado un mecanismo clave, que ellos llaman el "gobernador del océano de hielo, "que controla qué tan rápido gira el Beaufort Gyre y cuánta agua dulce almacena. En un artículo publicado hoy en Cartas de investigación geofísica , los investigadores informan que la capa de hielo del Ártico esencialmente establece un límite de velocidad en el giro del giro.

En las últimas dos décadas, a medida que las temperaturas han aumentado a nivel mundial, El hielo de verano del Ártico se ha reducido progresivamente de tamaño. El equipo ha observado que, con menos hielo disponible para controlar el giro del Beaufort Gyre, la corriente se ha acelerado en los últimos años, acumulando más hielo marino y expandiéndose tanto en volumen como en profundidad.

Si las temperaturas globales continúan subiendo, los investigadores esperan que disminuya el mecanismo que gobierna el giro del giro. Sin gobernador que limite su velocidad, los investigadores dicen que el giro probablemente hará la transición a "un nuevo régimen" y eventualmente se desbordará, como una bañera rebosante, liberando grandes volúmenes de frío, agua dulce en el Atlántico norte, que podría afectar el clima global y la circulación oceánica.

"Esta cambiante capa de hielo en el Ártico está cambiando el sistema que impulsa el Beaufort Gyre, y cambiando su estabilidad e intensidad, "dice Gianluca Meneghello, un científico investigador en el Departamento de Tierra del MIT, Ciencias Atmosféricas y Planetarias. "Si se libera toda esta agua dulce, afectará la circulación del Atlántico ".

Meneghello es coautor del artículo, junto con John Marshall, el profesor de oceanografía Cecil e Ida Green, Jean-Michel Campin y Edward Doddridge del MIT, y Mary-Louise Timmermans de la Universidad de Yale.

Un "nuevo océano Ártico"

Ha habido un puñado de veces en el pasado registrado cuando el Beaufort Gyre se ha desbordado, comenzando con la Gran Anomalía de la Salinidad a fines de la década de 1960, cuando el giro envió una oleada de frío, agua dulce hacia el sur. El agua dulce tiene el potencial de amortiguar el vuelco de la circulación del océano, afectando las temperaturas de la superficie y quizás las tormentas y el clima.

Eventos similares podrían ocurrir si el hielo ártico que controla el giro del Beaufort Gyre continúa retrocediendo cada año.

"Si este gobernador del océano helado se va, luego terminaremos básicamente con un nuevo océano Ártico, Marshall dice.

"La naturaleza tiene un gobernador natural"

Los investigadores comenzaron a investigar la dinámica del Beaufort Gyre hace varios años. En ese tiempo, utilizaron medidas tomadas por satélites entre 2003 y 2014, para rastrear el movimiento de la capa de hielo del Ártico, junto con la velocidad del viento ártico. Utilizaron estas mediciones de la velocidad del hielo y el viento para estimar qué tan rápido debe estar descendiendo el Beaufort Gyre, o girando debajo del hielo. Pero el número que obtuvieron fue mucho menor de lo que esperaban.

"Pensamos que había un error de codificación, "Marshall recuerda." Pero resulta que había algo más retrocediendo ". En otras palabras, debe haber algún otro mecanismo que sea limitante, o desacelerando, el giro del giro.

El equipo recalculó la velocidad del giro, esta vez al incluir estimaciones de la actividad de la corriente oceánica en y alrededor del giro, que dedujeron de las mediciones satelitales de la altura de la superficie del mar. La nueva estimación, Meneghello dice:era "mucho más razonable".

En este nuevo artículo, los investigadores estudiaron la interacción del hielo, viento, y corrientes oceánicas a mayor profundidad, usando una alta resolución, representación idealizada de la circulación oceánica basada en el Modelo de Circulación General del MIT, construido por el grupo de Marshall. Utilizaron este modelo para simular la actividad estacional del Beaufort Gyre a medida que el hielo del Ártico se expande y retrocede cada año.

Descubrieron que en la primavera mientras el hielo del Ártico se derrite, el giro está expuesto al viento, que actúa para agitar la corriente oceánica, haciendo que gire más rápido y extraiga más agua dulce de la escorrentía del río Ártico y el hielo que se derrite. En el invierno, a medida que se expande la capa de hielo del Ártico, el hielo actúa como una tapa, protegiendo el giro de los vientos rápidos. Como resultado, el giro gira contra la parte inferior del hielo y finalmente se ralentiza.

"El hielo se mueve mucho más lento que el viento, y cuando el giro alcanza la velocidad del hielo, en este punto, no hay fricción:giran juntos, y no hay nada que aplique estrés [para acelerar el giro], "Dice Meneghello." Este es el mecanismo que gobierna la velocidad del giro ".

"En los sistemas mecánicos, el gobernador, o limitador, se activa cuando las cosas van demasiado rápido, Marshall agrega. "Descubrimos que la naturaleza tiene un gobernador natural en el Ártico".

Marshall y Meneghello señalan que, dado que las temperaturas del Ártico han aumentado en las últimas dos décadas, y el hielo de verano se ha encogido con cada año, la velocidad del Beaufort Gyre ha aumentado. Sus corrientes se han vuelto más variables e impredecibles, y solo se ralentizan ligeramente por el regreso del hielo en el invierno.

"En algún momento, si esta tendencia continúa, el giro no puede tragar toda esta agua fresca que está trayendo, "Marshall dice. Con el tiempo, el dique probablemente se romperá y el giro estallará, liberando cientos de miles de millones de galones de frío, agua dulce en el Atlántico Norte.

Un Beaufort Gyre cada vez más inestable también podría interrumpir la haloclina del Ártico, la capa de agua del océano que se encuentra debajo del agua dulce fría del giro. que lo aísla de mucho más profundo, más cálido, y agua más salada. Si la haloclina se debilita de alguna manera por un giro más inestable, esto podría alentar la subida de aguas más cálidas, derritiendo aún más el hielo del Ártico.

"Esto es parte de lo que estamos viendo en un mundo que se calienta, Marshall dice. Sabemos que las temperaturas medias globales están aumentando, pero las temperaturas del Ártico están subiendo aún más. Por tanto, el Ártico es muy vulnerable al cambio climático. Y vamos a vivir un período en el que el gobernador se va, esencialmente."

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.