Kaitlin Naughten es modeladora oceánica especializada en las interacciones de las plataformas de hielo, los océanos y el hielo marino alrededor de Antártida. Su línea de investigación se enfoca a la respuesta de las plataformas de hielo en Antártida al cambio climático y las implicaciones para el aumento global del mar.

Paul Holland es profesor en la Universidad de Bristol. Su investigación se centra en los océanos polares, el hielo marino y las capas de hielo.

Jan De Rydt centra sus investigaciones en glaciología polar y oceanografía. Sus principales intereses son los procesos físicos que están presentes en el flujo de glaciares y casquetes polares, y sus interacciones con el sistema climático.

Principal

La pérdida de masa de la capa de hielo de Antártida Occidental (WAIS, por si sigla en inglés) contribuye al aumento del nivel del mar en Antártida. Una de las principales causas de esta pérdida es por las interacciones con el Océano Austral, pero específicamente con el Mar de Amundsen. Se ha observado una aceleración del flujo de los glaciares hacia el océano debido a un mayor derretimiento basal de las plataformas de hielo y de las extensiones flotantes de la capa de hielo. Este fenómeno puede provocar un retroceso irreversible de los glaciares WAIS y con ello, elevar el nivel medio global del mar en 5.3 metros.

De acuerdo a modelos que se han realizado, se encontró que es posible que debido a los cambios atmosféricos que se presentaron durante el siglo XX, el Mar de Amundsen se calentó, lo que explica la pérdida de masa de WAIS. La falta de datos disponibles es una limitante para detectar tendencias de calentamiento en los océanos, sin embargo, se sabe que, si el Mar de Amundsen se calienta durante el siglo XXI, las repercusiones a WEIS serán mayores. Una de las principales hipótesis respecto al Mar de Amundsen menciona que este va a responder al cambio climático futuro y que podría ser susceptible de mitigación mediante la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Esta hipótesis no ha sido aprobada debido a que las proyecciones en esta región no son confiables por los sesgos que se presentan.

Otra problemática que puede existir con los modelos para esta zona es considerar escenarios únicamente bajo el uso extremo de combustibles fósiles. Es decir, también se debe considerar escenarios con variabilidades climáticas internas. Estos escenarios intermedios van a permitir tomar mejores acciones tanto a los formuladores de políticas como a las comunidades globales.

Aproximación

A continuación, se presenta un conjunto de proyecciones futuras simuladas por un modelo oceánico regional del Mar de Amundsen, que incluye el hielo marino y las cavidades de las plataformas de hielo. Se utilizó una configuración del modelo hielo-océano del modelo de circulación general del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MITgcm, por su sigla en inglés), forzada por la producción atmosférica del modelo climático del Modelo del Sistema Terrestre Comunitario (CESM1, por su sigla en inglés). Para estas proyecciones, la geometría de la plataforma de hielo no cambia con el tiempo, pero si se simula el derretimiento basal de la plataforma de hielo y los flujos de calor y agua dulce que están asociados. En este estudio se hace una corrección de sesgo para los campos oceánicos CESM1, lo que permite que las condiciones de los límites del océano evolucionen con el tiempo.

Se simularon 5 escenarios centrales. El escenario histórico (1920-2005) toma en cuenta las fuerzas externas observadas (antropogénicas y naturales). El escenario de París 1.5°C y París 2°C (2006-2100) toman en cuenta la estabilización de la temperatura en el umbral de temperatura que se menciona. Los escenarios RCP 4.5 (2006-2080) y RCP 8.5 (2006-2100) toman en cuenta Rutas de Concentración Representativas para el forzamiento antropogénico futuro, suponiendo un uso medio y alto de combustibles fósiles, respectivamente. Los cuatro escenarios futuros limitan los extremos de las posibles vías futuras de mitigación del cambio climático porque con el nivel de calentamiento actual es poco probable limitar el aumento de temperatura en 1.5°C y el escenario RCP 8.5 es irreal debido a que no existen las reservas de combustibles fósiles que este escenario plantea. También se presentan dos escenarios adicionales con condiciones climatológicas de los límites del océano: BCs, fijos históricos y BCs fijos RCP 8.5, ambos permiten cuantificar el impacto de los cambios remotos en la masa de agua.

Dependencia del escenario del calentamiento

En todos los escenarios se observa un calentamiento futuro significativo y generalizado en el Mar de Amundsen, además de un mayor derretimiento de sus plataformas de hielo (dato crucial 1). Se analizó la temperatura a media profundidad y el agua que impacta de manera directa a las cavidades de la plataforma de hielo. La pérdida de masa basal se relaciona con la temperatura a media profundidad, pero también con cambios en la geometría de las plataformas de hielo, un factor que no se puede tener en cuenta en las simulaciones. En los escenarios futuros se observa un calentamiento y derretimiento más fuerte en comparación con las tendencias históricas (dato crucial 2). En la siguiente figura se observa las tendencias en cada escenario. Es posible observar que incluso en el escenario de París 1.5°C el mar de Amundsen se calienta tres veces más rápido que en el siglo XX. Además, se muestra que los cambios atmosféricos locales son el principal impulsor del calentamiento en el mar de Amundsen.

De igual manera se encontró que las tendencias futuras de calentamiento pueden variar dependiendo de las fases de variabilidad climática interna. Las tendencias de París 1.5°C, París 2°C y RCP 4.5 son estadísticamente indistinguibles para el derretimiento y el calentamiento. El escenario de RCP 8.5°C se puede distinguir de los demás escenarios planteados, esto indica que la mitigación del clima tiene un papel limitado en la prevención del calentamiento de los océanos, mientras que la variabilidad climática interna tiene una mayor incertidumbre que las emisiones futuras de gases de efecto invernadero.

A pesar de que el calentamiento en RCP 8.5 es más fuerte en comparación con los otros escenarios, esto solo se observa hasta la mitad del siglo XXI, todos los escenarios futuros tienen medias de conjunto similares durante gran parte del siglo y es aproximadamente en 2045 cuando RCP 8.5 presenta una tendencia diferente a los demás (dato crucial 3). En el caso del escenario de París 1.5°C, su trayectoria de calentamiento tiene tendencia a aplanarse para el final de la simulación y su temperatura cambia en 2059, sin embargo, para esto se necesitan emisiones netas negativas de CO2 para mantener el calentamiento global por debajo de 1.5°C.

Mecanismo de calentamiento

Los procesos oceanográficos que impulsan el calentamiento se pueden determinar con la estructura vertical de la temperatura en la columna de agua. Entre estos se encuentra la capa superficial estacional que contiene una capa de agua fría de invierno subsuperficial que está presente durante todo el año (WW, por su sigla en inglés) con una temperatura aproximada de -1.5°C, debajo de esta capa hay agua cálida profunda circumpolar (CWD, por su sigla en inglés), con temperatura aproximada de -1°C. Ambas capas están divididas por la termoclina (dato crucial 4).

Los cuatro escenarios futuros muestran un aumento de la termoclina y una tendencia de calentamiento que se concentra a media profundidad, es decir, hay un mayor volumen de CDW cálido. En los escenarios de menor forzamiento la desviación estándar se mantiene en el rango de profundidad, lo que indica que a pesar de que los periodos fríos son menos comunes, sigue presentándose una variabilidad en la temperatura media. En el escenario de RCP 8.5 la termoclina aumenta al grado en el que las cavidades tienen agua cálida. En el escenario histórico una de las causas del calentamiento fue la desaparición de los eventos convectivos fríos en la plataforma continental. Este fenómeno solo influyó en el escenario histórico, debido a que este se detuvo a principios del siglo XXI.

La circulación intensificada sobre la plataforma y el talud continental provoca un aumento de la termoclina, que lleva un mayor volumen de CDW a la costa. La corriente subterránea de Amundsen, que se fortalece en las simulaciones, gira sobre la costa y transporta CDW hacia el sur por medio de canales batimétricos, el transporte también se fortalece en Pine Island Thwaites East Trough (PITE) (dato crucial 5). El aumento del flujo de CDW provoca que la plataforma continental y las cavidades de las plataformas de hielo adyacentes se calienten. También las tendencias individuales en la temperatura de la plataforma continental se correlacionan con las tendencias en el transporte hacia el sur. Con esto, es posible decir que la intensificación de las corrientes subterráneas es el principal impulsor del calentamiento en el mar de Amundsen y del derretimiento de las plataformas de hielo.

Relevancia para el aumento del nivel del mar

Uno de los efectos que puede causar el aumento del derretimiento basal de la plataforma de hielo es el aumento del nivel del mar, sin embargo, con las simulaciones no es posible cuantificar el aumento. Con diferentes metodologías se puede determinar que tanto impacto puede tener el derretimiento basal dependiendo de la pérdida desproporcionada de hielo. Para esto, se calculó el número de respuesta del flujo de refuerzo (BFNR, por su sigla en inglés). Si se obtiene un valor alto de BFRN hay un mayor potencial de provocar un aumento del nivel del mar si se presenta un mayor derretimiento basal (dato crucial 6). Esto permitió identificar que en los escenarios futuros hay un aumento del derretimiento de todas las clases, incluidas aquellas que son glaciológicamente más importantes. En los escenarios de rango inferior se encuentran implicaciones similares, pero en RCP 8.5 se presentan derretimientos desproporcionados entre las clases de plataforma de hielo que tienen un potencial menor para provocar un aumento del nivel del mar.

Trascendencia

De manera general se observa que hay un calentamiento sustancial de los océanos y un derretimiento de las plataformas de hielo para todos los escenarios climáticos futuros. El principal factor de calentamiento es la aceleración de la corriente subterránea de Amundsen, la cual transporta CDW cálido a la plataforma continental. Los escenarios de rango medio, RCP 4.5, París 1.5°C y París 2°C, son estadísticamente indistinguibles en las tendencias de calentamiento del mar de Amundsen. La variabilidad climática tendrá un papel crucial en el futuro de WAIS. La combinación de las tendencias futuras con las históricas indica que es posible que para 2100, el Mar de Amundsen alcance condiciones climáticas de 2°C más cálidas en comparación con las temperaturas preindustriales.

Es indispensable que se desarrollen más investigaciones para fortalecer las conclusiones que se obtienen en el estudio. Además, a futuro pueden existir factores que cobren una mayor importancia, como el forzamiento atmosférico y su afectación al equilibrio de masa superficial en la capa de hielo. A pesar de que en el artículo se mencionan los impactos de la variabilidad climática, es importante recalcar la importancia que tiene la mitigación para limitar los impactos del cambio climático, aquellos que van más allá del aumento del nivel del mar.