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El Pacífico Tropical es un actor importante en el transporte mundial de calor oceánico

Tropical Pacific es un actor importante en el transporte mundial de calor oceánico
Vista aérea de la costa de la isla de Kauai. Crédito: Sociedad Geológica de EE. UU.

Lejos de los vastos y fijos cuerpos de agua que los oceanógrafos pensaban que eran hace un siglo, hoy se sabe que los océanos son agentes interconectados y muy influyentes en el sistema climático de la Tierra.


por Kelsey Tsipis, Instituto de Tecnología de Massachusetts


Un punto de inflexión importante en nuestra comprensión de la circulación oceánica se produjo a principios de la década de 1980, cuando las investigaciones comenzaron a indicar que el agua fluía entre regiones remotas, un concepto que más tarde se denominó «gran cinta transportadora oceánica».

La teoría sostiene que el agua cálida y poco profunda del Pacífico Sur fluye hacia los océanos Índico y Atlántico, donde, al encontrarse con el agua helada del Ártico, se enfría y se hunde a gran profundidad. Esta agua fría luego regresa al Pacífico, donde se recalienta y sube a la superficie, comenzando el ciclo nuevamente.

Durante mucho tiempo se pensó que esta migración de agua desempeñaba un papel vital en la circulación de agua tibia y, por lo tanto, de calor en todo el mundo. Sin él, las estimaciones sitúan las temperaturas medias de invierno en Europa varios grados más frías.

Sin embargo, investigaciones recientes indican que estas vías de agua de mar a escala global pueden desempeñar un papel menor en el balance de calor de la Tierra de lo que tradicionalmente se pensaba. En cambio, una región puede estar haciendo la mayor parte del trabajo pesado.

Un artículo publicado en abril en Nature Geoscience por Gael Forget, científico investigador del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT y miembro del Programa de Atmósferas, Océanos y Clima, y ​​David Ferreira, profesor asociado en el Departamento de Meteorología de la Universidad de Reading (y ex postdoctorado de EAPS), encontró que el transporte de calor oceánico global está dominado por la exportación de calor del Pacífico tropical.

Usando un modelo de circulación oceánica de última generación con conjuntos de datos oceánicos globales casi completos, los investigadores demostraron el abrumador predominio del Pacífico tropical en la distribución del calor en todo el mundo, desde el ecuador hasta los polos. En particular, encontraron que la región exporta cuatro veces más calor que el que se importa en el Atlántico y el Ártico.

«No cuestionamos el hecho de que hay mucha agua pasando de una cuenca a otra», dice Forget. «Lo que estamos diciendo es que el efecto neto de estos flujos en el transporte de calor es relativamente pequeño. Este resultado indica que la cinta transportadora global puede no ser el marco más útil para comprender el transporte de calor oceánico global».

Actualización de ECCO

El estudio se realizó utilizando una versión modernizada de un modelo de circulación oceánica global llamado Estimación de la circulación y el clima del océano (ECCO). ECCO es el fruto del cerebro de Carl Wunsch, profesor emérito de oceanografía física de EAPS, quien imaginó su enorme empresa en la década de 1980.

Hoy en día, ECCO a menudo se considera el mejor registro de circulación oceánica hasta la fecha. Recientemente, Forget ha encabezado amplias actualizaciones de ECCO, lo que ha dado como resultado su cuarta generación, que desde entonces ha sido adoptada por la NASA.

Una de las principales actualizaciones realizadas bajo el liderazgo de Forget fue la incorporación del Océano Ártico. Las versiones anteriores omitían el área debido a un diseño de cuadrícula que reducía la resolución en los polos. En la nueva versión, sin embargo, la cuadrícula imita el patrón de una pelota de voleibol, con seis áreas de cuadrícula distribuidas equitativamente que cubren el globo.

Forget y sus colaboradores también agregaron nuevos conjuntos de datos (sobre cosas como el hielo marino y los flujos de calor geotérmico) y refinaron el tratamiento de otros. Para hacerlo, aprovecharon la llegada de los esfuerzos de recopilación de datos a nivel mundial, como ARGO, que durante 15 años ha estado desplegando flotadores de perfiles autónomos en todo el mundo para recopilar perfiles de temperatura y salinidad del océano.

«Estos son buenos ejemplos del tipo de conjuntos de datos que necesitamos para informar este problema a escala global», dice Forget. «También son el tipo de conjuntos de datos que nos han permitido restringir parámetros cruciales del modelo».

Los parámetros, que representan eventos que ocurren en una escala demasiado pequeña para ser incluidos en la resolución finita de un modelo, juegan un papel importante en cuán realistas son los resultados del modelo (en otras palabras, qué tan cerca sus hallazgos coinciden con lo que vemos en el modelo). mundo real). Una de las muchas actualizaciones que Forget hizo a ECOO involucró la capacidad de ajustar (dentro del modelo) los parámetros que representan la mezcla del océano a pequeña escala y mesoescala.

«Al permitir que el sistema de estimación ajuste esos parámetros, mejoramos significativamente el ajuste a los datos», dice Forget.

El acto de equilibrio

Con un marco fundacional nuevo y mejorado, Forget y Ferreira luego buscaron resolver otro tema polémico: cómo medir e interpretar mejor el transporte de calor oceánico.

El transporte de calor oceánico se calcula como el producto de la temperatura y la velocidad del agua de mar y el intercambio de calor entre el océano y la atmósfera. Cómo equilibrar estos eventos, el intercambio de calor de la «fuente al sumidero», requiere averiguar qué factores son más importantes y dónde.

Forget and Ferreira’s es el primer marco que concilia las perspectivas atmosférica y oceánica. Combinando datos satelitales, que capturan la intersección del aire y la superficie del mar, con datos de campo sobre lo que sucede debajo de la superficie, los investigadores crearon una representación tridimensional de cómo se transfiere el calor entre el aire, la superficie del mar y las columnas oceánicas.

Sus resultados revelaron una nueva perspectiva sobre el transporte de calor oceánico: que la redistribución neta del calor oceánico tiene lugar principalmente dentro de las cuencas oceánicas en lugar de a través de las vías globales del agua de mar que componen la gran cinta transportadora.

Cuando los investigadores eliminaron los circuitos de calor del océano interno de la ecuación, encontraron que la redistribución del calor dentro del Pacífico era la mayor fuente de intercambio de calor. Descubrieron que la región domina la transferencia de calor desde el ecuador a los polos en ambos hemisferios.

«Creemos que este es un hallazgo realmente importante», dice Forget. «Aclara muchas cosas y, con suerte, nos pone, como comunidad, en una base más sólida en términos de una mejor comprensión del transporte de calor oceánico».

Implicaciones futuras

Los hallazgos tienen profundas implicaciones sobre cómo los científicos pueden observar y monitorear el océano en el futuro, dice Forget.

«La comunidad que se ocupa del transporte de calor oceánico, en el lado del océano, tiende a centrarse mucho en la noción de que existe una región de pérdida, y tal vez pasa por alto un poco lo importante que puede ser la región de ganancia», dice Forget.

En la práctica, esto ha significado un enfoque en los océanos Atlántico Norte y Ártico, donde se pierde calor, y menos enfoque en el Pacífico tropical, donde el océano gana calor. Estos puntos de vista a menudo dictan prioridades para la financiación y las estrategias de observación, incluso dónde se implementan los instrumentos.

«A veces es un equilibrio entre poner muchas medidas en un lugar específico, lo que puede costar mucho dinero, versus tener un programa que realmente intenta cubrir un esfuerzo global», dice Forget. «Esas dos cosas a veces compiten entre sí».

En el artículo, Forget y Ferreira argumentan que la observación sostenida del océano global en su conjunto, no solo en unos pocos lugares y puertas que separan las cuencas oceánicas, es crucial para monitorear y comprender el transporte de calor oceánico .

Forget también reconoce que los hallazgos van en contra de algunas escuelas de pensamiento establecidas y está ansioso por continuar la investigación en el área y escuchar diferentes perspectivas.

«Esperamos estimular algún debate, y creo que será emocionante verlo», dice Forget. «Si hay retroceso, mucho mejor».