La circulación del Atlántico Norte se relentiza.

La evidencia sugiere que el sistema de circulación del Océano Atlántico Norte está en un estado debilitado que no tiene precedentes en los últimos 1,600 años, pero quedan dudas sobre cuándo comenzó exactamente el declive.

Las aguas cálidas y saladas de la Corriente del Golfo hacen un meandro del noreste a través del Océano Atlántico, formando finalmente la Corriente del Atlántico Norte, que luego se canaliza hacia los mares nórdicos. En el frío del invierno, estas aguas se enfrían y descienden con la carga pesada de su salinidad. Esta convección profunda es una parte clave de la circulación de vuelco meridional del Atlántico (Fig. 1), que puede considerarse como una cinta transportadora oceánica que libera calor a la atmósfera sobre el Océano Atlántico Norte antes de viajar a través del océano abisal para resurgir en otras áreas del mundo

Fig 1. La Circualción Océanica Meridional del Atlántico  (AMOC por sus siglas en inglés) y el giro subpolar. El AMOC es un sistema de circulación oceánica que consta de corrientes superficiales cálidas (naranja) y flujos fríos de retorno de aguas profundas (azul), como se muestra en esta representación simplificada. Las corrientes superficiales incluyen la Corriente del Golfo, que alimenta una rama del AMOC conocida como Corriente del Atlántico Norte. Los flujos de retorno en aguas profundas comienzan desde tres ramas que se funden en aguas profundas del Atlántico Norte. Thornalley et al. utilizó mediciones de limo en núcleos de sedimentos para reconstruir la velocidad de flujo del AMOC en los últimos 1.600 años; la estrella negra indica la ubicación aproximada en la que se recolectaron los núcleos de sedimentos. Caesar et al. analizaron anomalías de temperatura en el giro subpolar del Atlántico Norte (línea discontinua) para inferir cambios en el flujo de AMOC en el siglo pasado. Ambos estudios concluyen que el AMOC se ha debilitado en aproximadamente un 15% durante los períodos considerados, pero difieren cuando el flujo comenzó a disminuir.

Dada la importancia del AMOC para el intercambio de calor entre el océano y la atmósfera, se piensa que la fuerza variable de este sistema tiene un impacto importante en el clima global, y ha sido ampliamente implicado en algunos de los cambios climáticos más notables y abruptos del mundo pasado. Las mediciones directas de los flujos de AMOC modernos muestran una disminución en su fuerza en la última década. Sin embargo, se necesitan reconstrucciones de la variabilidad natural y las tendencias a largo plazo del AMOC para contextualizar estos cambios recientes. Dos artículos en Nature, por Caesar et al.  y Thornalley et al. informa sobre la variabilidad pasada de AMOC usando diferentes enfoques. Ambos concluyen que el AMOC moderno está en un estado inusualmente apagado, pero difieren en los detalles de cómo y cuándo comenzó el declive del AMOC.

Caesar y sus colegas dedujeron cambios en la fuerza del AMOC en el siglo pasado a partir de patrones de anomalías en la Temperatura de la Superficie del Mar (TSM) que surgen en el Atlántico Norte cuando el AMOC se debilita. El debilitamiento conduce a un calentamiento en la corriente del Golfo y un enfriamiento en el giro subpolar – el sistema ciclónico de las corrientes oceánicas impulsadas por el viento que se encuentra al sur de Islandia (Fig. 1). Aunque el vínculo entre las TSM relativamente frías del giro subpolar del Atlántico Norte y la desaceleración del AMOC se han estudiado anteriormente, el principal avance del trabajo de Caesar y sus colegas es su comparación exhaustiva de los conjuntos de datos SST globales y modelos del clima de alta resolución.

El análisis de los datos de los autores muestra que este patrón bipolar de enfriamiento y calentamiento surgió a mediados del siglo XX. Cuando realizaron simulaciones climáticas bajo un aumento anual del 1% en dióxido de carbono, el modelo produjo un patrón de anomalías de TSM en el Atlántico Norte similar al observado en los datos de observación, y demostró que este patrón se asoció con una disminución de la fuerza AMOC. Luego, los autores calibraron los resultados del modelo con sus datos de SST para estimar que el AMOC ha disminuido en aproximadamente un 15% en el último medio siglo. Ellos infieren que la desaceleración en el AMOC fue probablemente una respuesta al calentamiento causado por las emisiones antropógenas de gases de efecto invernadero. Un posible mecanismo podría acelerar el derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia, que agrega agua dulce a la superficie del océano y reduce la densidad del agua que impulsa la convección profunda.

Thornalley et al. proporciona una perspectiva a más largo plazo sobre los cambios en la fuerza AMOC durante los últimos 1,600 años utilizando una medición de núcleos de sedimentos de aguas profundas que refleja las velocidades de las aguas inferiores que fluyen a lo largo del camino del agua profunda del Atlántico Norte, el flujo de retorno de aguas profundas del AMOC (Fig. 1). Combinaron este enfoque con un método similar al utilizado por Caesar y sus colegas: utilizaron anomalías de temperatura pasadas y cercanas a la superficie registradas en los sedimentos marinos para proporcionar restricciones adicionales al AMOC.

Los investigadores encontraron que la fuerza del AMOC era relativamente estable desde alrededor del año 400 a 1850, pero luego se debilitó alrededor del comienzo de la era industrial. Esta transición coincide con el final de la Pequeña Edad de Hielo: una ola de frío multicentenario que afectó a muchas regiones del mundo. Thornalley y sus colegas infieren que el debilitamiento del AMOC en ese momento fue probablemente el resultado de la entrada de agua dulce a partir del deshielo de los glaciares de Little Ice Age y el hielo marino. Estiman que el AMOC disminuyó su fuerza en aproximadamente un 15% durante la era industrial, en relación con su flujo en los últimos 1.500 años. Esto es notablemente similar a la estimación de Caesar y colaboradores, a pesar de los diferentes períodos de tiempo en los que basan sus estimaciones.

Sin embargo, la diferencia de aproximadamente 100 años en el momento propuesto para el inicio de la disminución de AMOC en estos dos estudios tiene grandes implicaciones para el disparador inferido de la desaceleración. Caesar et al. claramente puso la responsabilidad en el forzamiento antropogénico, mientras que Thornalley et al. sugieren que un declive anterior en respuesta a la variabilidad climática natural fue quizás sostenido o mejorado a través del derretimiento del hielo asociado con el calentamiento global antropogénico. Sin embargo, el principal culpable en ambos escenarios es el refrescamiento de aguas superficiales.

Los dos estudios son ejemplos clásicos de enfoques ‘descendentes’ y ‘ascendentes’, por lo que no es de extrañar que haya una desalineación entre ellos. Caesar et al. toma el enfoque de arriba hacia abajo: sus inferencias de los cambios en la fuerza de AMOC se realizan a partir de reconstrucciones de SST regionales y globales que se derivan de mediciones directas de la temperatura. Es posible que regiones distintas del Atlántico Norte en las que se ha producido una variabilidad a escala decadal en las TSM puedan influir en la TSM global media a partir de la cual se calcula la fuerza AMOC, aunque los autores intentan calmar tales dudas mostrando que el subpolar la anomalía de TSM de giro es robusta en relación con la TSM media global para un subconjunto de periodos de tiempo.

La estrategia de Thornalley y sus colegas es más un enfoque de abajo hacia arriba: utilizan un proxy para la intensidad de la corriente en aguas profundas para medir la fuerza de AMOC más directamente que Caesar y sus compañeros de trabajo. Las debilidades de este enfoque son que solo representa las corrientes de fondo locales en los sitios de los que se extraen los núcleos, que podrían no capturar todo el sistema AMOC, y que podría ser susceptible a efectos locales no lineales, como cambios abruptos en el posición de la corriente. Sin embargo, Thornalley et al. muestran que existe una correlación notable entre su proxy de tamaño de grano y la densidad medida del agua de mar de Labrador (un componente principal del agua profunda del Atlántico Norte), así como con el contenido de calor del giro subpolar; estas correlaciones apuntalan el puente que vincula sus mediciones de proxy localizadas a cambios de escala más amplia en el AMOC.

Por ahora, el momento del declive de AMOC sigue siendo una fuente de intriga. Los estudios futuros que proporcionan una red espacial más detallada de reconstrucciones proxy múltiples ayudarán a aclarar algo de la ambigüedad restante sobre qué elementos del AMOC estaban cambiando y cuándo. Es, al menos científicamente, tranquilizador ver que los dos estudios actuales convergen en la conclusión de que el AMOC moderno se encuentra en un estado relativamente débil. Sin embargo, en el contexto de futuros escenarios de cambio climático y un posible colapso en el AMOC en respuesta al continuo derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia , es tal vez menos tranquilizador, porque un AMOC debilitado podría conducir a cambios considerables en el clima y patrones de precipitación en todo el Hemisferio Norte.

 

Referencias:

Broecker, W. S. Oceanography 4, 79–89 (1991).

Henry, L. G. et al. Science 353, 470–474 (2016).

Srokosz, M. A. & Bryden, H. L. Science 348, 1255575 (2015).

Caesar, L., Rahmstorf, S., Robinson, A., Feulner, G. & Saba, V.Nature 556, 191–196 (2018).

Thornalley, D. J. R. et al. Nature 556, 227–230 (2018).

Drijfhout, S., van Oldenborgh, G. J. & Cimatoribus, A. J. Clim. 25, 8373–8379 (2012).

Rahmstorf, S. et al. Nature Clim. Change 5, 475–480 (2015).

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