Las corrientes oceánicas norte-sur se muestran a diferentes profundidades en el océano, con su fuerza y dirección indicadas por las flechas. La densidad del agua aumenta con la profundidad, de bajo (naranja) a alto (marrón). Durante los climas fríos (derecha), crece el hielo marino alrededor de la Antártida, impidiendo la desgasificación de carbono del océano a la atmósfera. También, aumenta la formación de salmuera, lo que hace que el agua del fondo de la Antártida se vuelva más densa, disminuyendo la mezcla con las aguas de arriba. Los dos procesos dan como resultado más carbono almacenado en las profundidades del océano. Crédito:IBS
Durante los períodos glaciares pasados, la tierra estaba unos 6ºC más fría y los continentes del hemisferio norte estaban cubiertos por capas de hielo de hasta 4 kilómetros de espesor. Sin embargo, la tierra no hubiera estado tan fría, ni los mantos de hielo tan inmensos, si no fuera por los efectos del hielo marino en el otro lado del planeta.
Ésta es la conclusión de un estudio publicado esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América por un equipo de científicos del IBS Center for Climate Physics (ICCP) en Busan, Corea del Sur y la Universidad de Hawái en Manoa, en Honolulu, HOLA, EE.UU .. En el estudio, Los científicos investigaron qué papel jugó el hielo marino (agua oceánica congelada) en el Océano Austral que rodea la Antártida en las transiciones climáticas pasadas. Descubrieron que, en condiciones glaciales, el hielo marino no solo inhibe la desgasificación del dióxido de carbono de la superficie del océano a la atmósfera, pero también aumenta el almacenamiento de carbono en las profundidades del océano. Estos procesos encierran el carbono adicional en el océano que, de otro modo, se escaparía a la atmósfera en forma de CO. 2 , calentar el planeta, y reducir las amplitudes glaciales.
Sabemos por las burbujas de aire atrapadas en los núcleos de hielo que la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera durante los períodos glaciales fríos fue 80-100 partes por millón (ppm) más baja que los niveles preindustriales (280 ppm). Debido a que las capas de hielo también redujeron la cantidad de carbono almacenado en tierra, el carbono faltante debe haberse almacenado en el océano. Durante muchas décadas no quedó claro qué procesos fueron los responsables de esta reorganización masiva del ciclo global del carbono durante los períodos glaciares. pero los científicos sospecharon que el Océano Austral probablemente jugó un papel importante, debido a dos características únicas. Primero, el más denso, y por lo tanto, el tipo de agua más profunda en el océano se forma cerca de la Antártida, apropiadamente llamado "Agua del Fondo Antártico". Segundo, es el único lugar donde las aguas profundas del océano pueden moverse libremente hacia la superficie debido a la acción de los vientos. Como resultado, "Los procesos que ocurren en la superficie del Océano Austral tienen un efecto profundo en las profundidades del océano y la cantidad de carbono que se almacena allí, "explica el Dr. Karl Stein, Científico del ICCP y autor principal del estudio.
Sucesivamente, los cambios en la extensión del hielo marino en el Océano Austral impactan el almacenamiento de carbono a través de la formación de aguas profundas y la interacción con el agua de afloramiento. El hielo marino contiene muy poca sal, así que cuando el agua del océano se congela y se convierte en hielo, el agua sobrante es una salmuera extremadamente salada. Este frío, el agua salada es muy densa, hundiéndose hasta el fondo del océano y formando agua del fondo antártico. A medida que el clima se vuelve más frío, se produce más formación de hielo marino y se forman más salmuera y aguas de fondo más pesadas. El hielo marino eventualmente crece en condiciones glaciales hasta cubrir una gran parte del Océano Austral. Esto significa que el agua que surge de las profundidades del océano llega a la superficie bajo el hielo marino. "Las aguas profundas del océano almacenan grandes cantidades de carbono, así que antes de la quema de combustibles fósiles a gran escala, el afloramiento de agua en el Océano Austral era una fuente de carbono para la atmósfera, "explica el Dr. Eun Young Kwon, Líder de proyecto asociado del ICCP y coautor del estudio. Ella agrega, "Si el hielo marino cubría el área de las aguas de afloramiento en condiciones glaciales, podría actuar como una tapa para la desgasificación del dióxido de carbono ".
Para investigar los efectos físicos del hielo marino en el océano, el equipo utilizó un modelo de computadora climática para realizar simulaciones que cubrieron los últimos 784, 000 años de historia climática de la Tierra, que abarca los últimos ocho ciclos glaciares. "El experimento modelo es único porque los estudios anteriores solo cubrieron un único período en el tiempo, típicamente la instantánea 21 del Último Máximo Glacial, 000 años atrás, o utilizaron modelos que eran demasiado simples para capturar estos procesos del Océano Austral, "dice Tobias Friedrich, coautor del estudio. "Esto nos permitió, por primera vez, analizar el momento en que se produjeron los impactos del hielo marino, además de evaluar su magnitud ". El equipo utilizó un modelo separado para el ciclo del carbono para cuantificar los impactos del hielo marino y los cambios en la circulación del océano sobre el dióxido de carbono atmosférico.
Sus resultados muestran que el hielo marino tiene el mayor impacto en el almacenamiento de carbono a través de la formación de agua del fondo antártico, impulsando una reducción de 30 ppm de CO atmosférico 2 . "El aumento de la formación de hielo marino durante los períodos glaciales provoca un aumento en la diferencia de densidad entre el agua del fondo y el agua de arriba, "dice el Dr. Axel Timmermann, coautor del estudio y director del ICCP. "Cuanto mayor sea la diferencia de densidad entre dos masas de agua, más difícil es mezclarlos ". La mezcla reducida significa que se puede almacenar más carbono en las profundidades del océano. este proceso está relacionado con la creación de hielo marino en el Océano Austral, que puede ocurrir temprano dentro de un ciclo glacial. Más adelante en el ciclo glacial, el hielo marino cubre un área lo suficientemente grande del Océano Austral como para "tapar" la desgasificación del dióxido de carbono del agua que surge, provocando una reducción adicional de 10 ppm del nivel en la atmósfera.
"Los resultados muestran que el hielo marino del Océano Austral puede responder rápidamente al enfriamiento del clima, amplificando fuertemente los ciclos glaciares, "dice Karl Stein. Sin embargo, Se necesita hacer mucho más trabajo antes de que se complete el rompecabezas del ciclo del carbono y el clima glacial. "Todavía no sabemos cómo se desencadena el enfriamiento inicial y la reducción del carbono atmosférico, pero creemos que está relacionado con el crecimiento de las capas de hielo en el hemisferio norte y los cambios correspondientes en la salinidad del océano, "explica Axel Timmermann.
