Una nueva investigación revela el importante papel de las olas submarinas y la turbulencia en el calor oceánico y el almacenamiento de carbono, lo que sugiere la necesidad de una representación más precisa de la turbulencia a pequeña escala en los modelos climáticos y la instalación de sensores de turbulencia en matrices de observación globales.
Una nueva investigación ha revelado que las olas submarinas, algunas de las cuales alcanzan los 500 metros de altura, ubicadas muy por debajo de la superficie del océano, juegan un papel crucial en el almacenamiento del calor y el carbono del océano.
Un equipo de investigadores internacionales, dirigido por la Universidad de Cambridge, la Universidad de Oxford y la Universidad de California en San Diego, cuantificó el impacto de las olas submarinas y otras formas de turbulencia en el Océano Atlántico. Descubrieron que los modelos climáticos actuales, que informan la política gubernamental, no reflejan con precisión la importancia de estos fenómenos submarinos.
La mayor parte del calor y el carbono emitidos por la actividad humana son absorbidos por el océano, pero la cantidad que puede absorber depende de la turbulencia en el interior del océano, ya que el calor y el carbono son empujados hacia el fondo del océano o atraídos hacia la superficie.
Aunque estas ondas submarinas ya son bien conocidas, su importancia en el transporte de calor y carbono no se comprende del todo.
Los resultados, publicados en la revista Adelantos AGUmuestran que la turbulencia en el interior de los océanos es más importante de lo que se pensaba para transportar carbono y calor a escala global.
Las olas submarinas en las profundidades de la superficie del océano, algunas de hasta 500 metros, juegan un papel importante en la forma en que el océano almacena calor y carbono, según una nueva investigación. Un equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad de Cambridge, la Universidad de Oxford y la Universidad de California en San Diego, cuantificó el efecto de estas olas y otras formas de turbulencia submarina en el Océano Atlántico y descubrió que su importancia no se está determinando con precisión. reflejado en modelos climáticos que informan la política gubernamental. Crédito: Laura Cimoli/GLODAP
La circulación oceánica transporta aguas cálidas desde los trópicos hasta el Atlántico Norte, donde se enfrían, se hunden y regresan hacia el sur en las profundidades del océano como una cinta transportadora gigante. La rama atlántica de este patrón de circulación, llamada Circulación Meridional del Atlántico (AMOC), juega un papel clave en la regulación de los balances globales de calor y carbono. La circulación oceánica redistribuye el calor a las regiones polares, donde se derrite el hielo, y el carbono a las profundidades del océano, donde puede almacenarse durante miles de años.
«Si tuviera que tomar una fotografía del interior del océano, vería muchas dinámicas complejas en funcionamiento», dijo el primer autor, el Dr. Laura Cimoli del Departamento de Matemáticas Aplicadas y Física Teórica de Cambridge. “Debajo de la superficie del agua, hay chorros, corrientes y olas; en las profundidades del océano, estas olas pueden alcanzar los 500 metros de altura, pero rompen como una ola en la playa”.
«El Océano Atlántico es especial en la forma en que afecta el clima global», dijo el coautor Dr. Ali Mashayek del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge. “Tiene una fuerte circulación de polo a polo desde sus tramos superiores hasta las profundidades del océano. El agua también se mueve más rápido en la superficie que en el fondo del océano”.
En las últimas décadas, los investigadores han estado investigando si la AMOC podría ser un factor que explica por qué el Ártico ha perdido tanta cubierta de hielo, mientras que algunas capas de hielo de la Antártida están creciendo. Una posible explicación de este fenómeno es que el calor absorbido por el océano en el Atlántico Norte tarda varios cientos de años en llegar a la Antártida.
Ahora, utilizando una combinación de sensores remotos, mediciones desde barcos y datos de flotadores autónomos, los investigadores dirigidos por Cambridge han descubierto que el calor del Atlántico Norte podría llegar a la Antártida mucho más rápido de lo que se pensaba anteriormente. Además, la turbulencia en el océano, en particular las grandes olas submarinas, juega un papel importante en el clima.
Como un pastel gigante, el océano está formado por diferentes capas, con agua más fría y densa en el fondo y agua más cálida y ligera en la parte superior. La mayor parte del transporte de calor y carbono dentro del océano tiene lugar dentro de una capa específica, pero el calor y el carbono también pueden moverse entre capas de densidad, trayendo el agua profunda de vuelta a la superficie.
Los investigadores descubrieron que el movimiento de calor y carbono entre capas se ve facilitado por turbulencias a pequeña escala, un fenómeno que no está completamente representado en los modelos climáticos.
La mezcla de estimaciones de diferentes plataformas de observación mostró evidencia de turbulencia a pequeña escala en la extremidad superior de la circulación, en línea con las predicciones teóricas de las olas oceánicas internas. Las diferentes estimaciones mostraron que la turbulencia afecta principalmente a la clase de capas de densidad asociadas con el núcleo de aguas profundas que se mueven hacia el sur desde el Atlántico Norte hasta el Océano Austral. Esto significa que es probable que el calor y el carbono transportados por estas masas de agua se muevan a diferentes niveles de densidad.
“Los modelos climáticos explican la turbulencia, pero principalmente en cómo afecta la circulación oceánica”, dijo Cimoli. «Pero descubrimos que la turbulencia es vital por derecho propio y juega un papel clave en la cantidad de carbono y calor que absorbe el océano y dónde se almacena».
«Muchos modelos climáticos tienen una representación demasiado simplista del papel de la turbulencia en la microescala, pero hemos demostrado que es importante y debe tratarse con más cuidado», dijo Mashayek. «Por ejemplo, la turbulencia y su papel en la circulación oceánica ejercen un control sobre la cantidad de calor antropogénico que llega a la capa de hielo de la Antártida y la escala de tiempo en la que esto sucede».
La investigación sugiere una necesidad urgente de instalar sensores de turbulencia en matrices de observación globales y una representación más precisa de la turbulencia a pequeña escala en modelos climáticos, para permitir a los científicos hacer proyecciones más precisas de los efectos futuros del cambio climático.
Referencia: “Importancia de la mezcla diapicnal dentro de la circulación de vuelco meridional del Atlántico” por Laura Cimoli, Ali Mashayek, Helen L. Johnson, David P. Marshall, Alberto C. Naveira Garabato, Caitlin B. Whalen, Clément Vic, Casimir de Lavergne, Matthew H. Alford, Jennifer A. MacKinnon y Lynne D. Talley, 7 de marzo de 2023, Adelantos AGU.
DOI: 10.1029/2022AV000800
Parcialmente financiado por el Natural Environment Research Council (NERC), parte de Research and Innovation UK (UKRI).
