Las anomalías climáticas aceleran el derretimiento del hielo marino

Investigadores de ETH revelan por qué el hielo marino del Ártico comenzó a derretirse en pleno invierno hace dos años, y que el mayor derretimiento del hielo en verano está relacionado con los períodos recurrentes de buen tiempo.

El derretimiento del hielo marino está formando charcos característicos en su superficie. (Imagen: NASA Goddard Space Flight Center, CC BY 2.0)

Fuente: ETH Zurich
Fecha: 16 Enero 2018

En el invierno de 2015/16, sucedió algo que nunca antes se había visto en esta escala: a finales de diciembre, las temperaturas se elevaron por encima de cero grados centígrados durante varios días en algunas partes del Ártico. Se registraron temperaturas de hasta ocho grados al norte de Svalbard. Las temperaturas tan altas no se registraron en la mitad del año invernal desde el comienzo de las mediciones sistemáticas a fines de los años setenta. Como resultado de esta calidez inusual, el hielo marino comenzó a derretirse.

"Escuchamos sobre esto por los medios", dice Heini Wernli, profesor de Dinámica Atmosférica en ETH Zurich. Las noticias despertaron su curiosidad científica, y un equipo dirigido por su entonces estudiante de doctorado Hanin Binder investigó el tema. En noviembre de 2017, publicaron su análisis de este evento excepcional en la revista Geophysical Research Letters.

 La "autopista" aérea calient  en el Ártico. (Gráfico: Sandro Bösch / ETH Zurich)

En él, los investigadores muestran cómo surgieron estas temperaturas inusuales: tres corrientes de aire diferentes se encontraron sobre el Mar del Norte entre Escocia y el sur de Noruega, llevando el aire cálido hacia el norte a gran velocidad como en una "autopista". (ver ilustración)

Una corriente de aire se originó en el Sahara y trajo consigo aire caliente cerca de la superficie. Para empezar, la temperatura de este aire era de aproximadamente 20 grados Celsius. Mientras se enfriaba en su camino hacia el Ártico, todavía estaba por encima de cero cuando llegó. "Es extremadamente raro que el aire subtropical cálido y cercano a la superficie sea transportado hasta el Ártico", dice Binder.

La segunda corriente de aire se originó en el Ártico mismo, un hecho que sorprendió a los científicos. Para empezar, este aire estaba muy frío. Sin embargo, la masa de aire, que también se encontraba cerca del suelo, se movió hacia el sur a lo largo de un camino curvado y, mientras estaba sobre el Atlántico, se calentó significativamente por el flujo de calor del océano antes de unirse a la corriente de aire subtropical.

La tercera corriente de aire caliente comenzó como una masa de aire frío en la troposfera superior, desde una altitud superior a 5 kilómetros. Estas masas de aire se transportaron de oeste a este y descendieron en un área estacionaria de alta presión sobre Escandinavia. La compresión calentaba el aire originalmente frío, antes de entrar en la "autopista hacia el Ártico".

Transporte aéreo cálido hacia el polo

Esta carretera de corrientes de aire fue posible gracias a una conjunción particular de sistemas de presión sobre el norte de Europa. Durante el período en cuestión, se desarrollaron sistemas intensos de baja presión sobre Islandia, mientras que un área de alta presión extremadamente estable se formó sobre Escandinavia. Esto creó una especie de embudo sobre el Mar del Norte, entre Escocia y el sur de Noruega, que canalizó las diversas corrientes de aire y las condujo hacia el norte hasta el Ártico.

Esta carretera duró aproximadamente una semana. Los sistemas de presión luego se descompusieron y el Ártico volvió a su estado típico de invierno congelado. Sin embargo, el período cálido fue suficiente para reducir el espesor del hielo marino en partes del Ártico en 30 centímetros, durante un período en el que el hielo generalmente se vuelve más grueso y más extendido.

"Estas condiciones climáticas y su efecto en el hielo marino fueron realmente excepcionales", dice Binder. Los investigadores no pudieron identificar un vínculo directo al calentamiento global. "Solo realizamos un análisis de un solo evento; no investigamos los aspectos climáticos a largo plazo ", enfatiza Binder.

Los sistemas de alta presión hacen que el hielo marino se derrita

Hielo marino del Ártico el 26 de agosto de 2012: Nunca antes desde que comenzó la vigilancia por satélite, la extensión del hielo era tan pequeña como lo era en esa fecha. (Imagen: NASA Goddard Space Flight Center)

Sin embargo, el derretimiento del hielo marino del Ártico durante el verano es una historia diferente. La tendencia a largo plazo es clara: la extensión mínima y el espesor del hielo marino a fines del verano se han ido reduciendo continuamente desde finales de los años setenta. El hielo marino se derritió particularmente severamente en 2007 y 2012, un hecho que los investigadores del clima hasta ahora no han podido explicar completamente. Junto con Lukas Papritz de la Universidad de Bergen, Wernli investigó las causas de estos valores atípicos. Su estudio acaba de ser publicado en la revista Nature Geoscience.

Según su investigación, la fusión severa en los años antes mencionados fue causada por sistemas estables de alta presión que se formaron repetidamente durante los meses de verano. Bajo estas condiciones climáticas libres de nubes, el alto nivel de luz solar directa (el sol brilla las 24 horas del día en esta época del año) intensificó particularmente el derretimiento del hielo marino.

Áreas de baja presión "inyectan" masas de aire en el Ártico

Estos sistemas de alta presión se desarrollaron a través de una afluencia de aire de latitudes templadas. Los sistemas de baja presión en las áreas del Atlántico Norte y el Pacífico Norte, por ejemplo, "inyectan" masas de aire en el Ártico a una altura de aproximadamente ocho kilómetros. Esto elevó la altura de la tropopausa, el límite entre la troposfera y la estratosfera, en la región de las "inyecciones". Como resultado, la presión del aire superficial subió y se estableció un sistema de alta presión. Si bien se disipó de nuevo unos diez días después, una cantidad inusualmente alta de hielo marino se derritió en el ínterin, y el hielo restante se redujo.

La investigación de los científicos del clima demostró que en los veranos de 2007 y 2012, durante los cuales estas situaciones de alta presión ocurrieron con particular frecuencia, condujeron a condiciones libres de nubes cada tres días. El alto nivel de radiación solar se intensificó y aceleró el derretimiento del hielo marino. "El nivel de radiación solar es el principal factor en la fusión del hielo en verano. A diferencia de la anomalía invernal, el aire "inyectado" a una altitud de aproximadamente 8 kilómetros desde el sur no es cálido, con menos 60 grados hace frío ", dice Wernli. "Por lo tanto, la temperatura del aire tiene muy poco efecto en el hielo". Además, el transporte hacia el norte de masas de aire cálido y húmedo en el borde de los sistemas de alta presión reduce la emisión (calor), lo que intensifica aún más la fusión.

Su análisis ha permitido a los investigadores comprender los procesos meteorológicos que conducen a variaciones significativas en el deshielo del verano por primera vez. "Nuestros resultados subrayan el papel fundamental que desempeñan los sistemas climáticos en las latitudes templadas en episodios de derretimiento de hielo particularmente intenso en el Ártico", dice el profesor de ETH.