Evolución del hielo marino en el Ártico
Pasado, presente y futuro de la banquisa
Miguel Ángel Cea Pirón
Palabras claves: banquisa, hielo, Ártico, satélites, evolución.
A partir de 1978, con la puesta en órbita de satélites de observación equipados con sensores de microondas disponemos de series completas sobre la extensión, área y concentración del hielo marino o banquisa en el Océano Ártico y mares aledaños.
En primer lugar, aclararemos a qué se refiere cada uno de estos términos:
– Concentración (sea ice concentration): porcentaje de superficie congelada por unidad de superficie.
– Extensión (sea ice extent): el área de superficie marina con al menos un 15% de concentración de hielo (es decir, con al menos un 15% de su superficie congelada)
– Área (sea ice area): extensión menos la superficie que en su interior permanece sin congelar.
Antes de los satélites
Para conocer los valores de la banquisa en años anteriores a los de la era de los satélites, podemos recurrir a diversas reconstrucciones. Si queremos retroceder siglos o milenios, una forma de aproximación son las reconstrucciones de temperaturas medias en zonas árticas.
Por ejemplo, este gráfico representa una reconstrucción de las temperaturas de verano en la Laponia finlandesa durante la mayor parte del Holoceno (últimos 10.000 años):
Fuente: University of Helsinki
Los sondeos en el hielo de Groenlandia (Summit, GISP) y otras reconstrucciones del Ártico Canadiense coinciden en líneas generales con la anterior gráfica. Si establecemos una correlación entre la temperatura de verano en la zona ártica y la supervivencia de la banquisa en dicha estación, observamos períodos duraderos en los que los veranos eran más cálidos que en la actualidad, por lo que la superficie marina helada en verano debía ser también menor que la actual.
En cuanto al siglo XX, una de las reconstrucciones más conocidas es la de Chapman y Walsh. Recoge la media de extensión anual y estacional de la banquisa ártica:
Fuente: The Cryosphere Today, Universidad de Illinois.
Según estos datos, la extensión media anual habría permanecido prácticamente estable hasta los años 50, comenzando entonces a retroceder, aunque con altibajos.
Pero existen otras reconstrucciones, como la de Zakharov y Alekseev (2000) basada en observaciones rusas y soviéticas llevadas a cabo desde 1900 y que cubren un 77% del área total del Océano Ártico, dejando fuera las partes más orientales de los mares de Chukchi y Beaufort así como el Archipiélago Canadiense. Muestra el área media anual (faltan los datos en los años de la II Guerra Mundial):
Fuente: Northern Water Problems Institute (NWPI, Karelian Scientific Center, Russian Academy of Sciences)
Hemos podido observar como la serie de Walsh apenas responde al incremento de temperaturas en el Ártico de los años 20 y 30. Por el contrario, la serie de Zakharov sí que muestra un descenso en el área de la banquisa ártica durante esas décadas. A partir de 1950 ambas series son más parecidas, aunque en los últimos 30 años la de Chapman desciende de forma más notoria.
Esta divergencia en las últimas tres décadas del siglo XX puede deberse a que los mares de Chukchi y Beaufort, parte de los cuales queda fuera de la serie de Zakharov, han mostrado una tendencia al descenso de la superficie congelada bastante fuerte, sobre todo en verano. No obstante, por la respuesta al calentamiento de los años 20 y 30, la serie de Zakharov parece razonablemente fiable y, atendiendo a sus datos, los valores actuales de la banquisa no están tan espectacularmente alejados de los de los años 30 como muestran otras reconstrucciones, aunque sí que son algo inferiores (pero prácticamente iguales a los de los años más bajos de los 50).
La era de los satélites, 1979-2006
Nos centraremos ahora en las series disponibles gracias a los datos proporcionados por los satélites. En este gráfico se observa la evolución del área de la banquisa entre 1979 y octubre de 2006, mostrándonos los picos y valles los valores máximo y mínimo absolutos en invierno y verano:
Fuente: The Cryosphere today, Universidad de Illinois.
Aquí tenemos el mismo tipo de gráfico pero basado en los valores medios mensuales de extensión hasta marzo de 2006 (los valores medios son más indicativos del comportamiento real de cada mes que los absolutos; la extensión muestra mejor que el área la pérdida de hielo en las zonas periféricas del Ártico):
Fuente: NSIDC (National Snow and Ice Data Center)
Podemos actualizarlo para conocer el mínimo de este año 2006 empleando la gráfica de extensión media mensual para septiembre:
Fuente: NSIDC
A la luz de estas gráficas observamos que hay una tendencia general descendente en los últimos 25 años. La superficie congelada en invierno, que inicialmente se había mantenido estable, ha acelerado su caída en el siglo XXI, de tal forma que el pasado invierno 2005-2006 ha sido el tercero consecutivo en establecer un record de extensión y área mínima. Todos los meses del invierno 2005-2006 la superficie congelada se ha mantenido notablemente por debajo de la media mientras las temperaturas en el Ártico alcanzaban valores muy superiores a los habituales. Aquí vemos la extensión de la banquisa en marzo de 2006 comparada con la media del período 1979-2000 (línea rosa):
Fuente: NSIDC
En cuanto al mínimo veraniego, que se produce típicamente en el mes de septiembre, en los datos del NSIDC podemos observar como los últimos 5 años muestran los valores más bajos de toda la serie. En concreto, es en 2005 cuando se da la media mensual más baja, seguida por la del reciente septiembre de 2006. Tras el record de extensión mínima del pasado 2005, diversas fuentes pronosticaban una aceleración en el ritmo de pérdida de superficie helada, anunciando un nuevo record para 2006.
Finalmente dicho record no se ha producido, a pesar de que hasta julio los valores de superficie helada eran inferiores a los de 2005. La causa reside probablemente en que agosto ha sido fresco en el Ártico, con temperaturas por debajo de la media en algunas zonas, rompiendo así con el episodio cálido que duraba desde enero. Las bajas presiones centradas cerca del polo norte han acarreado abundante nubosidad, que en el verano ártico ayuda a mantener frescas las temperaturas. Los vientos en sentido ciclónico también han contribuido a distribuir el hielo existente a lo largo de una mayor extensión. Aquí vemos la extensión de la banquisa en septiembre de 2006 comparada con la media del período 1979-2000.
Fuente: NSIDC
Si nos fijamos en el mínimo absoluto, el descenso de la última década no es tan espectacular como el de la media mensual, y en 2006 se ha registrado tan sólo el cuarto valor más bajo de la serie. ¿Por qué desciende más la media mensual que el mínimo absoluto? Pues porque la fecha de extensión mínima tiende a retrasarse, la banquisa permanece más días que antes en valores bajos que rondan el mínimo y el inicio de la congelación otoñal también se retrasa y debilita.
El hielo multianual
Los valores mínimos del verano nos sirven también para conocer cuánto hielo multianual o “perenne” hay en el Ártico. Hay dos métodos para calcular el área del hielo multianual. El primero es la interpretación directa de los datos de satélite, usando sus lecturas de microondas; por tanto, se puede realizar durante todo el año, aunque los datos presentan algunos problemas de interpretación que facilitan los errores.
El otro método es observar el área mínima alcanzada al final del verano. Todo el hielo que hay entonces es multianual, pues ha sobrevivido al menos a un verano. El problema en este caso será distinguir entre el hielo de segundo año (que acaba de superar su primer verano) y el multianual de mayor antigüedad y, por tanto, espesor. El hielo multianual se acumula en sucesivos inviernos, se solapan sus capas y se compacta hasta alcanzar importantes espesores que le permiten resistir sin derretirse los veranos. Tan sólo se derrite cuando es expulsado hacia latitudes más cálidas por las corrientes marinas, De esta forma, el hielo multianual del Ártico se va renovando, siendo su edad media de entre 3 y 7 años.
Siguiendo los mínimos absolutos de verano del período 1979-2006 podemos realizar el siguiente análisis:
-Entre 1979 y 1989 los valores de extensión mínima son bastante uniformes, y oscilan entre 5.8 y 6.5 millones de km2.
-Entre 1990 y 2001 el área mínima presenta una variabilidad mucho mayor, oscilando entre 4.9 y 6.4 millones de km2. Este hecho sugiere que la cubierta de hielo multianual ha disminuido su extensión y que la cifra mínima depende mucho más del hielo de segundo año, de aquel que acaba de superar su primer verano, y que presenta una gran variabilidad interanual. El descenso respecto a la década anterior coincidiría con lo sugerido por Ignatius Rigor profesor del Washington’s Polar Science Center, quien señala que el brusco tránsito a una fuerte AO+ (fase positiva de la Oscilación Ártica) en 1989-1990 produjo una gran expulsión de hielo multianual a través del estrecho de Fram (entre Groenlandia y las Svalbard) hacia el Atlántico, donde este hielo se derrite.
-Por último, desde 2002 hasta 2006 los valores de área mínima vuelven a ganar uniformidad y oscilan entre 5.2 y 5.5 millones de km2. Parece que estos años no ha habido apenas supervivencia de hielo de segundo año, o que este se ha compensado por una expulsión equivalente de hielo multianual de mayor edad. En estos últimos años es cuando se produce también el desplome del área congelada en invierno, que marca tres récords mínimos consecutivos en 2004, 2005 y 2006.
Causas del declive de la banquisa
¿Cuáles son las causas de esta situación de descenso de la extensión y área de la banquisa ártica?
En primer lugar, debemos dirigir la mirada al aumento de las temperaturas en el Ártico, fuerte desde la década de los 80 y aún mayor en este siglo XXI (en la banda latitudinal de 60 a 90ºN el ascenso en la temperatura media desde 2000 hasta 2006 ha sido de unos 0.5ºC. Esto parece coincidir, sobre todo en invierno, con una intensificación del intercambio frío-calor entre Ártico y Eurasia):
Sin embargo, la respuesta de la banquisa a las temperaturas, aun siendo perceptible, no resulta del todo lineal. Por ejemplo, en el Ártico el invierno 2004 no fue más cálido que el de 2001, sin embargo entonces la extensión máxima de la banquisa fue superior en 1 millón de km2 a la de 2004.
Por ello, hay que contar también con otros factores. Entre ellos se encuentran las fases de la Oscilación Ártica (AO). Este índice, que describe básicamente las diferencias de presión entre el Ártico y las latitudes medias, permaneció en una acentuada fase positiva (AO+) durante la segunda mitad de los 80 y primera de los 90, favoreciendo la exportación de grandes cantidades de hielo desde el Ártico al Atlántico a través del estrecho de Fram.
Además, esta fase positiva contribuyó al calentamiento del Ártico y a la disminución del área de la banquisa mediante:
a) Intensificación de los vientos templados atlánticos que penetran en el norte de Eurasia y Ártico.
b) Intensificación del flujo de agua atlántica cálida y salina que penetra en el Ártico desde la corriente de Noruega.
Desde entonces, la AO ha abandonado la fase positiva y ha retornado a valores más neutros o incluso negativos. ¿Por qué entonces la banquisa ártica no se ha recuperado?
Según Ignatius Rigor, la fase de AO+ de los 80 y 90 habría provocado drásticos cambios en la composición del hielo ártico, pues la mayor parte del hielo multianual, más grueso y firme, habría abandonado el Océano Ártico, dejando en su lugar hielo de formación anual, de mucho menor espesor y más débil. Por tanto, el Ártico actual estaría dominado por el hielo anual, que se derrite mucho más fácil en verano, con lo que cada invierno la congelación tiene que empezar “de cero”, lo que explicaría que los valores invernales sean cada vez más bajos.
Otros investigadores como Vieslav Maslowski indican que en la presente década la variabilidad en la extensión de la banquisa ártica en verano ha perdido correlación con el forzamiento atmosférico. El régimen de vientos y de temperaturas del aire sólo explicaría un 50% de esta variabilidad. El forzamiento oceánico sería de gran importancia para explicar el resto de esta variabilidad.
Así, como otra causa complementaria para la disminución de la banquisa, varios estudios muestran que el agua atlántica que penetra en el ártico es cada vez más cálida.
Según los datos sobre la temperatura del agua intermedia atlántica en Svinoy (63ºN, frente a la costa noruega, en el recorrido de la corriente del mismo nombre) en 1997 y 2002 se observan fuertes subidas de temperatura. Estas subidas se corresponden con las de 1999 y 2004 al oeste de las Svalbard (78ºN, uno de los brazos en que se divide la corriente de Noruega). El agua atlántica intermedia tarda unos 2 años en desplazarse desde Svinoy hasta las Svalbard. Desde Svinoy hasta los mares de Laptev y Siberia Oriental el lapso es de unos 5 años. El aporte de 1997-1999 se encontraría ya en los mares de Laptev y Siberia Oriental (prácticamente libres de hielo en los últimos veranos) y el de 2002-2004 estaría a punto de llegar allí.
En general, el flujo de agua atlántica intermedia es entre 1 y 1.5ºC más cálido que en 1998 y casi 2º más que en 1980. No obstante, sólo supera en 0.5ºC a los valores de los años 30.
Respecto al agua en superficie, en la corriente de Noruega se observa un fuerte incremento de temperatura y salinidad en los últimos 4 años. Se propone como explicación un debilitamiento del giro subpolar; así, el agua relativamente poco salina de este giro se quedaría en los mares del Labrador y zonas adyacentes sin volver a unirse a la corriente del Atlántico Norte, como hacía antes, para acompañarla hacia el norte. Por ello, el agua que llega al Ártico provendría directamente de la Corriente del Golfo, sería agua plenamente subtropical, más cálida y salina que si llegase mezclada con la del giro subpolar.
También podría ser que un debilitamiento del hundimiento y la formación de agua profunda en los mares de Groenlandia y Noruega (precisamente por las mayores temperaturas y menor formación de hielo en estas zonas) acarreara que un mayor volumen de agua atlántica llegara hasta el Océano Ártico y recirculara en su interior.
Además del agua atlántica, algunos estudios detectan también un creciente flujo de agua cálida penetrando desde el Pacífico a través del estrecho de Bering. La disminución en la extensión mínima de la banquisa en verano es más notable las zonas del Ártico contiguas al Pacífico, lo que coincide con este incremento de agua cálida penetrando hacia el norte por el estrecho de Bering. Aquí vemos una comparativa entre el mínimo estival en 1979 y en 2005, en la que se puede apreciar esta disminución:
Fuente: Vieslaw Maslowski: «Causes of changes in arctic sea ice».
Tomando en cuenta el aspecto del forzamiento oceánico, Maslowski se atreve a sugerir que podríamos ver un océano ártico libre de hielo en verano antes de 2030.
A todas las causas que hemos mencionado se debe añadir la retroalimentación que se ha desencadenado en el Ártico. La reducción de la cobertura de hielo disminuye el albedo y conduce a temperaturas más elevadas del agua al final del verano que, a su vez, ayudan a reducir la formación de hielo en el invierno siguiente, Además, aumenta el traspaso de calor de la superficie oceánica a la atmósfera, entrando de esta forma en un círculo constante de calentamiento y reducción de la superficie helada.
Conclusiones y perspectivas
-En los últimos años el Ártico se ha visto envuelto en la fase cálida de un ciclo multidecadal (la anterior fue en los años 20 a 40). Esta fase ha coincidido con una tendencia más general al calentamiento provocada (al menos en parte) por el incremento de los GEIs (junto a otras posibles causas como variaciones en la actividad solar). Así, la banquisa ártica estaba precondicionada negativamente por un aumento gradual de las temperaturas durante las pasadas décadas, que ha terminado conduciendo a una reducción del hielo marino.
-Durante esta fase cálida se han producido cambios en la circulación atmosférica que han coadyuvado al calentamiento del Ártico y a la disminución del área de la banquisa mediante la intensificación de los “westerlies” y del flujo de agua atlántica que penetra en el Ártico. Además, tras la brusca transición a un fuerte valor de AO+ en 1989-90, un gran importe de hielo multianual que permanecía en el Ártico fue expulsado al Atlántico a través del estrecho de Fram. Los valores de la Oscilación Ártica han vuelto ya a la normalidad pero, pese a ello, el área del hielo multianual no se ha recuperado, sino que permanece en las magnitudes posteriores al evento de 1989-90.
– Otra de las características de la fase cálida que mencionábamos ha sido el aumento en las temperaturas del agua atlántica que penetra en el Ártico. Dado que notables pulsos de esta agua anormalmente cálida aún se detectaban en 2004 en la costa Noruega y en las Svalbard, es de esperar que la tendencia en el área de la banquisa siga siendo descendente al menos en los 5 próximos años.
– Todo este conjunto de cambios ha introducido una serie de retroalimentaciones al calentamiento del ártico (menos albedo, más traspaso de calor de la superficie oceánica a la atmósfera…). Estos factores de retroalimentación continúan actuando.
Teniendo todo esto en cuenta: ¿habrá alcanzado el hielo marino del Ártico un “punto de no retorno” como sugieren diversas fuentes? ¿Qué ocurrirá si se vuelve a producir una brusca transición a una fuerte situación de AO+? ¿Se volverán a perder casi 1 millón de km2 de hielo multianual como en 1989-90? ¿Cuántos episodios de este tipo resistiría el hielo multianual del Ártico? ¿Se instaurará un nuevo estado de equilibrio en el que lo normal es el hielo anual, que se funde en verano y que en invierno parte de cero? O, lo que es lo mismo, ¿cuánto tardaríamos en ver un Océano Ártico prácticamente libre de hielo en verano?
¿O tal vez la situación actual de la banquisa sea meramente cíclica, o coyuntural? ¿Es reversible a corto o medio plazo esta situación? ¿Volveremos a las extensiones de los 70-80 ó incluso 90 o aún tienen que descender más?
Para la recuperación del hielo multianual harían falta varios veranos frescos en el Ártico, y de momento no se observa esa tendencia. Sin embargo, si echamos la vista atrás, recordaremos que en los años 20 y 30 del siglo XX el Ártico también sufrió un fuerte calentamiento y la banquisa se redujo (menos que en la actualidad) recuperándose después. Si miramos aún más atrás, observaremos que durante el Holoceno hubo varios períodos duraderos en los que la extensión del hielo marino ártico era inferior a la actual. ¡Y sin embargo se recuperó!
Esto nos hace pensar que la recuperación de la banquisa a medio plazo es posible. Aunque también hay objeciones. Por un lado, el calentamiento de los años 20-30 se ciñó a las latitudes más elevadas del Ártico. En la actualidad se produce, al menos, desde las latitudes medias del hemisferio norte hasta el Ártico. Por otra parte, según diversos estudios, las temperaturas actuales del aire pueden considerarse similares o sólo algo superiores a las de aquellos años, pero la temperatura del agua atlántica que entra en el Ártico es mayor que entonces, lo que puede dificultar la recuperación del hielo.
Al hilo del agua atlántica: ¿los cambios con los que se especula en las corrientes oceánicas y la circulación termohalina podrían invertir la tendencia? ¿La acumulación de agua relativamente dulce en los mares de Groenlandia y Noruega conducirá a un descenso en el volumen de agua atlántica que llega hasta el Ártico?
El futuro irá desvelando todos estos interrogantes. Pero, como ya hemos señalado, lo que cabe esperar en los años inmediatos es que la extensión de la banquisa continúe en sus actuales valores reducidos, o incluso que descienda aún algo más. Eso sí, teniendo en cuenta que la propia variabilidad natural interanual e interdecadal de la banquisa en el Ártico es muy grande.
Fuentes y bibliografía
Comiso, Josefino C., The polar ice cover: how it is changing, Gayana (Concepc.), 2004, vol.68, no.2, supl, 123-129.
Hátún, H., et al. (2005), Influence of the Atlantic Subpolar Gyre on the Thermohaline Circulation, Science, 309, 1841-1844
Johannessen, O.M. et al. (2004), Arctic climate change: observed and modeled temperature and sea-ice variability, Tellus A 56 (5)
Lindsay, R. W. y Zhang, J. (2005), The thinning of arctic sea ice, 1988-2003: have we passed a tipping point?, J. Climate, 18, 4879–4894
Maslowski, V., Causes of changes in arctic sea ice
http://www.ametsoc.org/atmospolicy/documents/May032006_Dr.WieslawMaslowski.pdf
Orvik, K. A., and Ø. Skagseth (2005), Heat flux variations in the eastern Norwegian Atlantic Current toward the Arctic from moored instruments, 1995–2005, Geophys. Res. Lett., 32, L14610
Overland, J. E., and M. Wang (2005), The Arctic climate paradox: The recent decrease of the Arctic Oscillation, Geophys. Res. Lett., 32, L06701
Polyakov, I. V., et al. (2005), One more step toward a warmer Arctic, Geophys. Res. Lett., 32, L17605
Rigor, I. G., and J. M. Wallace (2004), Variations in the age of Arctic sea-ice and summer sea-ice extent, Geophys. Res. Lett., 31, L09401
Sea Ice Index, NSIDC: http://nsidc.org/data/seaice_index/
The Cryosphere Today: http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/
Variations of Arctic sea ice extent in the 20th century from dataset based on available Russian observations
http://nwpi.krc.karelia.ru/climas/Ice/Ice_no_sat/XX_Arctic.htm
Fuente:
http://www.meteored.com/ram/numero46/hielo-marino-artico.asp
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