El hielo invernal de la superficie del mar de Weddell en la Antártida forma ocasionalmente un enorme agujero. Un agujero que apareció en 2016 y 2017 despertó una intensa curiosidad de científicos y reporteros. Aunque décadas antes se habían formado brechas aún mayores, Esta fue la primera vez que los oceanógrafos tuvieron la oportunidad de monitorear verdaderamente la brecha inesperada en el hielo marino invernal de la Antártida.

Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Washington combina imágenes satelitales de la capa de hielo marino, Drifters robóticos e incluso sellos equipados con sensores para comprender mejor el fenómeno. La investigación explora por qué este agujero aparece en solo algunos años, y qué papel podría desempeñar en la circulación oceánica más amplia.

El estudio aparece en la edición del 10 de junio de la revista Naturaleza .

"Pensamos que este gran agujero en el hielo marino, conocido como polinia, era algo raro, tal vez un proceso que se había extinguido. Pero los eventos de 2016 y 2017 nos obligaron a reevaluar eso, "dijo el autor principal Ethan Campbell, estudiante de doctorado en oceanografía de la UW. "Las observaciones muestran que las polinias recientes se abrieron a partir de una combinación de factores, uno de los cuales son las condiciones inusuales del océano, y el otro, una serie de tormentas muy intensas que se arremolinaban sobre el mar de Weddell con vientos casi huracanados ".

Una "polinia, "una palabra rusa que significa aproximadamente" agujero en el hielo, "puede formarse cerca de la costa a medida que el viento empuja el hielo. Pero también puede aparecer lejos de la costa y quedarse durante semanas o meses, donde actúa como un oasis para los pingüinos, ballenas y focas para que aparezcan y respiren.

Este lugar en particular lejos de la costa antártica a menudo tiene pequeñas aberturas y ha visto grandes polinias antes. Las polinias más grandes conocidas en ese lugar fueron en 1974, 1975 y 1976, justo después del lanzamiento de los primeros satélites, cuando un área del tamaño de Nueva Zelanda permaneció libre de hielo durante tres inviernos antárticos consecutivos a pesar de las temperaturas del aire muy por debajo del punto de congelación.

Campbell se unió a la Universidad de Washington como estudiante de posgrado en 2016 para comprender mejor este misterioso fenómeno. En un golpe de suerte científica, uno grande apareció por primera vez en décadas. Una imagen de satélite de la NASA en agosto de 2016 llamó la atención del público sobre un 33, 000 kilómetros cuadrados (13, 000 millas cuadradas) que apareció durante tres semanas. Una brecha aún mayor de 50, 000 kilómetros cuadrados (19, 000 millas cuadradas) apareció en septiembre y octubre de 2017.

Se cree que el Océano Austral juega un papel clave en las corrientes oceánicas globales y los ciclos del carbono, pero su comportamiento es poco conocido. Alberga algunas de las tormentas más feroces del planeta, con vientos que azotan ininterrumpidamente todo el continente en la oscuridad de 24 horas del invierno polar. El nuevo estudio utilizó observaciones del proyecto de Modelado y Observaciones del Clima y del Carbono del Océano Austral, o SOCCOM, que pone instrumentos que se mueven con las corrientes para monitorear las condiciones de la Antártida.

El estudio también utilizó datos del programa de observación oceánica Argo de larga duración, elefantes marinos que envían datos a la costa, estaciones meteorológicas y décadas de imágenes de satélite.

"Este estudio muestra que esta polinia en realidad es causada por una serie de factores que deben alinearse para que suceda, "dijo el coautor Stephen Riser, profesor de oceanografía de la Universidad de Washington. "En un año cualquiera, podrían ocurrir varias de estas cosas, pero a menos que las consigas todas, entonces no obtienes una polinia ".

El estudio muestra que cuando los vientos que rodean la Antártida se acercan a la costa, promueven una mezcla ascendente más fuerte en el este del mar de Weddell. En esa región, una montaña submarina conocida como Maud Rise fuerza el agua de mar densa a su alrededor y deja un vórtice giratorio arriba. Dos instrumentos SOCCOM quedaron atrapados en el vórtice sobre Maud Rise y registraron años de observaciones allí.

El análisis muestra que cuando la superficie del océano es especialmente salada, como se vio a lo largo de 2016, Las fuertes tormentas invernales pueden provocar un vuelco de la circulación. Más cálido, el agua más salada de las profundidades se agita hasta la superficie, donde el aire lo enfría y lo hace más denso que el agua de abajo. Mientras esa agua se hunde, agua profunda relativamente más cálida de aproximadamente 1 grado Celsius (34 F) lo reemplaza, creando un circuito de retroalimentación donde el hielo no puede reformarse.

Bajo el cambio climático, el agua dulce del derretimiento de los glaciares y otras fuentes hará que la capa superficial del Océano Austral sea menos densa, lo que podría significar menos polinias en el futuro. Pero el nuevo estudio cuestiona esa suposición. Muchos modelos muestran que los vientos que rodean la Antártida se volverán más fuertes y se acercarán a la costa; el nuevo documento sugiere que esto alentaría la formación de más polinias. no menos.

Estas son las primeras observaciones que demuestran que incluso una polinia más pequeña como la de 2016 mueve el agua desde la superficie hasta las profundidades del océano.

"Básicamente, se trata de dar la vuelta a todo el océano, en lugar de una inyección de agua superficial en un viaje de ida desde la superficie a las profundidades, "dijo el coautor Earle Wilson, quien recientemente completó su doctorado en oceanografía en la UW.

Una forma en que una polinia de superficie es importante para el clima es para el agua más profunda de los océanos, conocido como Agua del Fondo Antártico. Este frío, el agua densa acecha debajo del resto del agua. Dónde y cómo se crea afecta sus características, y tendría un efecto dominó en otras corrientes oceánicas importantes.

"En este momento, la gente cree que la mayor parte del agua del fondo se está formando en la plataforma antártica, pero estas grandes polinias en alta mar podrían haber sido más comunes en el pasado, ", Dijo Riser." Necesitamos mejorar nuestros modelos para poder estudiar este proceso, lo que podría tener implicaciones climáticas a mayor escala ".

Las polinias grandes y duraderas también pueden afectar la atmósfera, porque el agua profunda contiene carbono de formas de vida que se han hundido durante siglos y se han disuelto en su camino hacia abajo. Una vez que esta agua llega a la superficie, ese carbono podría liberarse.

"Esta profunda reserva de carbono ha estado encerrada durante cientos de años, y en una polinia podría ventilarse en la superficie a través de esta mezcla realmente violenta, ", Dijo Campbell." Un gran evento de desgasificación de carbono realmente podría golpear el sistema climático si sucediera varios años seguidos ".