Abyssal ocean overturning slowdown and warming driven by Antarctic meltwater
Li, Quian; England, Matthew; McC. Hogg, Andrew; Rintoul, Stephen & Morrison, Adele [2023], "Abyssal ocean overturning slowdown and warming driven by Antarctic meltwater", Nature, 615: 841-847.
Uno de los elementos que permite el reciclaje de calor, carbono, oxígeno y nutrientes es la circulación oceánica abisal. Se ha observado un aumento en el calentamiento del océano abisal de acuerdo a los registros históricos que se tienen, aunque no se conocen exactamente los factores que provocan un aumento en la temperatura o si es una consecuencia de la desaceleración en la circulación de vuelco del océano.
De acuerdo a los modelos utilizados en el artículo, se observó que el agua de deshielo alrededor de la Antártica provoca que se de una contracción del fondo antártico (AABW, por sus siglas en inglés), causando que el agua profunda circumpolar acceda a la plataforma continental. Al disminuir la formación de AABW se obtiene un mayor calentamiento y a su vez un envejecimiento del océano abisal.
El derretimiento del hielo en la Antártida y en Groenlandia representa una amenaza incierta en la circulación de vuelco del océano ya que por los cambios en la tasa de fusión de la Antártida, la tasa de ventilación en el océano abisal también se puede modificar. De acuerdo a mediciones hidrográficas (dato crucial 1) se ha observado un calentamiento y enfriamiento significativo.
Las observaciones realizadas representan una evidencia de que AABW se ha calentado en los últimos años, sin embargo, aún no se identifican bien los factores que lo provocan. Esto debido a las limitaciones que existen en los modelos utilizados, tanto por los sesgos de referencia, así como también por la mala representación e incorporación de componentes clave.
En este artículo, se estudian los cambios en el agua de deshielo, los vientos y el calentamiento de la superficie que en un futuro pueden afectar la ventilación abisal. Para esto, se utiliza un modelo que toma en cuenta la formación de AABW, la circulación de la plataforma continental antártica y la circulación e hidrografía del océano abisal. El modelo se aplica bajo 3 diferentes escenarios (dato crucial 2) tomando en cuenta anomalías térmicas, eólicas y de agua de deshielo.
Respuesta del océano abisal
De acuerdo a las proyecciones realizadas se obtuvo que la tasa de producción de DSW (Dense Shelf Water) frío y salado tiene una relación con la ventilación abisal. De igual forma, se estimó que la tasa de formación de DSW del experimento control es de 7.26 Sv (dato crucial 3). Continuando con esta proyección hacía 2050, se observa que hay una disminución en la formación de DSW, así como en la transformación de masa de agua superficial.
Bajo los escenarios de perturbaciones eólicas, térmicas y de agua de deshielo para los diferentes periodos analizados, se puede observar que en la década de 2001 a 2010 la tasa de producción de DSW a causa de la transformación de masa superficial tiene un impacto pequeño en las propiedades del océano profundo. Sin embargo, para el periodo de 2041-2050 se observa que hay una mayor acumulación de agua dulce debido al derretimiento de hielo, provocando una reducción en la tasa de producción de DSW. Además, al comparar los resultados de los modelos con agua y sin agua de deshielo se puede decir que el calentamiento de AABW es causado por el agua de deshielo. Por lo que con las proyecciones a futuro indican que a partir del 2030 el calor en el océano abisal aumentará (dato crucial 4).
Respuesta de circulación de vuelco global
Otra tendencia observada corresponde al enfriamiento en el océano Atlántico abisal según la proyección de AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation) (dato crucial 5), mientras que la disminución proyectada de AABW provoca una tendencia de calentamiento en el océano austral abisal. Anteriormente se mencionó que en el modelo se utilizaron factores térmicos y eólicos, sin embargo, estos no representan cambios significativos en el océano profundo. Pero el derretimiento de hielo si causa cambios en la plataforma continental, en la pendiente y la elevación. Entre los cambios que se encuentra el aumento en la salinidad del talud continental superior, calentamiento sobre el talud continental y un aumento en la edad abisal (dato crucial 6).
Mecanismos para un vuelco abisal reducido
Los cambios que se dan en AABW, se componen de una mezcla de DSW, CDW y agua superficial antártica. De acuerdo a los resultados obtenidos, se determinó que el CDW que se acumula es relativamente cálida, salina y antigua y agua de plataforma fría, dulce y joven.
Con el experimento de forzamiento térmico y del viento, se determinó que existen cambios significativos en la parte superior del océano, pero los cambios que se dan en las profundidades del océano son pequeños. Sin embargo, se observó que existe un enfriamiento anómalo en la plataforma y en la parte superior del océano.
También, el agua de deshielo provoca cambios sobre la plataforma continental, en la pendiente y en la elevación. Entre los cambios que se dan, está el refrescamiento de las aguas de la plataforma que se extiende mar adentro. También, la salinidad aumenta sobre el talud continental superior y el vuelco abisal y la ventilación se reduce de manera significativa, lo que deriva en un aumento de la edad abisal.
Como conclusión se puede decir que de acuerdo a las proyecciones, el derretimiento de hielo en la Antártida va a provocar un desaceleración en las celdas de circulación de vuelco global, dando como resultado un calentamiento en el mar profundo y una menor ventilación en el océano abisal (dato crucial 7).
2. El forzamiento histórico de las perturbaciones eólicas, térmicas y radiativas se basa en observaciones para el período histórico 1991-2019. El forzamiento de perturbación futuro proyectado se deriva de las proyecciones bajo un escenario de altas emisiones antropogénicas para el período 2020-2050, con un forzamiento de perturbación de agua de deshielo adicional derivado de una simulación de capa de hielo aplicada de 2001 a 2050.
3. Se estima que la tasa de formación de DSW del experimento de control es de 7.26 Sv (1 Sv = 106 m3 s-1) formado a través de la isopicna de 32.57 kg m-3, que se compara razonablemente bien con el transporte de volumen de AABW ventilado (8.1 Sv, de los cuales 5.4 ± 1.7 Sv es DSW.
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5. La fuerza de AMOC se define como la función máxima de la corriente de vuelco a 45° N. A medida que la liberación de agua de deshielo de Groenlandia y la Antártida aumenta con el tiempo, la fuerza de vuelco del AABW y la fuerza de AMOC se debilitan para 2050. Se prevé que la fuerza de la celda de vuelco AABW y la AMOC disminuya en un 42 % (10.0 Sv) y un 19 % (2.8 Sv) para 2050, respectivamente. El forzamiento del agua de deshielo impulsa prácticamente toda la reducción en el vuelco en la celda AABW, con el envejecimiento del agua de mar a lo largo del camino de salida de AABW.
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7. Con las proyecciones, se estima que para 2050 se produzca una desaceleración neta de la circulación de vuelco del océano abisal de poco más del 40%. Con estos cambios, se alteraría profundamente el vuelco del océano de calor, agua dulce, oxígeno, carbono y nutrientes, con impactos en el océano global durante los siguientes siglos.
