Científicos del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico (AOML) de la NOAA han demostrado que la Circulación Meridional Global de Vuelco (GMOC), comúnmente conocida como la cinta transportadora oceánica mundial, ha cambiado significativamente en el Océano Austral desde mediados de la década de 1970, con un ensanchamiento y fortalecimiento de la célula superior de vuelco y una contracción y debilitamiento de la célula inferior. Estos cambios se atribuyen a la disminución de la capa de ozono en la estratosfera del hemisferio sur provocada por el hombre y al aumento del dióxido de carbono en la atmósfera. El estudio también muestra que los cambios en el Océano Austral avanzan lentamente hacia los océanos Atlántico Sur e Indo-Pacífico.
El GMOC es un sistema de corrientes oceánicas que mueve calor, agua dulce, nutrientes y carbono por el océano global (Figura 1). A medida que el océano se calienta y las capas de hielo polar se derriten debido al aumento de carbono en la atmósfera, también aumenta la estratificación cercana a la superficie (la separación de una masa de agua en capas según su densidad). El aumento de la estratificación cerca de la superficie inhibe el hundimiento de las aguas superficiales cálidas en las profundidades oceánicas. Como resultado, se espera que el GMOC cambie significativamente, lo que supone un riesgo de alterar la redistribución del calor, la sal, los nutrientes y el carbono entre hemisferios y a través de las cuencas oceánicas. Estos cambios pueden tener repercusiones sociales directas en el nivel del mar costero, los ecosistemas marinos, los fenómenos meteorológicos extremos y los cambios en la meteorología regional y el clima mundial.
Numerosos estudios basados en repetidas observaciones hidrográficas han sugerido que ya se han producido cambios significativos en el GMOC durante las últimas décadas. Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre en el Océano Atlántico, donde actualmente existen varios sistemas de observación, en la actualidad no es posible medir directamente el GMOC en todo el Océano Austral debido a su gran tamaño y ubicación. Además, la mayoría de los modelos climáticos y oceánicos actuales no consiguen reproducir con precisión el estado medio o las tendencias a largo plazo del MOC en el Océano Austral.
"Seguimos a oscuras mientras se producen cambios significativos en el MOC, probablemente debidos a la actividad humana, en el océano Antártico y regiones vecinas donde no hay mediciones directas y los modelos climáticos fallan", afirma Sang-Ki Lee, autor principal del estudio.
Un equipo de científicos del AOML, el Northern Gulf Institute, el National Center for Atmospheric Research y la Universidad de Miami utilizó un modelo de diagnóstico del océano y el hielo marino para estimar la GMOC y sus cambios desde mediados de la década de 1950, que concuerdan con las observaciones hidrográficas históricas.
Según el estudio, las células de inversión superior e inferior del Océano Austral han cambiado significativamente desde mediados de la década de 1970. Más concretamente, la célula de inversión superior ha reforzado su flujo en un 50 ~ 60% y se ha expandido hacia el polo, hacia aguas más densas. Estos cambios se deben en gran medida al agotamiento del ozono en la estratosfera del hemisferio sur y al consiguiente aumento de los vientos del oeste del hemisferio sur y a la pérdida de flotabilidad de la superficie. El agotamiento de la capa de ozono hace que el aire se enfríe, lo que provoca vientos del oeste más fuertes en la región.
Por el contrario, la célula inferior de vuelco ha debilitado su flujo en un 10 ~ 20% del total y se ha contraído durante el mismo periodo, debido al aumento del deshielo de las capas de hielo antárticas impulsado por el aumento del dióxido de carbono en la atmósfera. Cuando las capas de hielo se funden en el océano, las aguas superficiales son dulces y ligeras en lugar de saladas y densas. Esta agua dulce es incapaz de hundirse en el océano profundo, lo que provoca un debilitamiento de la célula inferior.
Los cambios observados en el Océano Antártico, resumidos en la Figura 2, tienen importantes implicaciones para la absorción de carbono antropogénico por el océano. El refuerzo y la expansión de la célula superior pueden hacer aflorar a la superficie más carbono natural almacenado en las profundidades oceánicas durante cientos o miles de años. Cuando la concentración de carbono disuelto en la superficie es demasiado alta, se libera a la atmósfera a través de un proceso conocido como desgasificación deCO2. Al mismo tiempo, el debilitamiento y la contracción de la célula inferior pueden permitir un menor hundimiento del dióxido de carbono en el océano profundo, lo que conduce a una menor captación antropogénica de carbono. Ambos procesos aumentan la concentración antropogénica de carbono en la atmósfera y, por tanto, aceleran el calentamiento global.
Este es el primer estudio que informa, basándose en observaciones hidrográficas globales históricas, que ya ha surgido una remodelación significativa de la GMOC del Océano Austral debido a la actividad humana. Además, parece estar en marcha un reajuste a gran escala de la GMOC en los océanos Atlántico Sur e Indopacífico durante la década más reciente (2005-2017) en respuesta a los cambios en el océano Antártico.
Cita:
Lee, SK., Lumpkin, R., Gomez, F., Yeager, S., Lopez, H., Takglis, F. Dong, S., Aguiar, W., Kim, D. & Baringer, M. (2023). Human-induced changes in the global meridional overturning circulation are emerging from the Southern Ocean. Commun Earth Environ 4, 69. https://doi.org/10.1038/s43247-023-00727-3