Figura 1: Extensión del hielo marino en la Antártica el 22 de septiembre de 2013, cuando el hielo cubría más del Océano Austral que en cualquier otro momento de los registros por satélite. El color gris oscuro corresponde a tierra firme, las barreras de hielo a gris claro y el contorno amarillo muestra la distribución del hielo marino promedio en septiembre de 1981 a 2000.
Pero antes de continuar comentando
algunos trabajos sobre la extensión del hielo marino, hay que hacer un
paréntesis sobre lo que es este ácido que se está utilizando de forma amplia
por el mundo científico en glaciología.
Ácido metanosulfónico, MSA.
El MSA proviene
de la oxidación del DMS (sulfuro de dimetilo o también llamado dimetilsulfuro),
que es el compuesto biológico de azufre más abundante que se libera a la
atmosfera que está sobre los océanos. Este producto biológico proviene de la
actividad del fitoplancton, una de cuyas características de variabilidad estaría
dada por la presencia o ausencia del hielo marino. Por lo tanto, el MSA, al ser
un producto de la oxidación del DMS en la atmósfera, se trasformaría en un
importante agente de información en forma de proxy, puesto que, al quedar depositado
en la nieve, puede con el tiempo formar parte de los núcleos de hielo y ser
extraído del mismo para ser datado.
Un esquema del
ciclo del azufre, donde participan tanto el DMS como el MSA, se puede apreciar
en la siguiente Figura 2:
Figura 2: Representación esquemática de los procesos y depósitos
involucrados en el ciclo biogeoquímico marino de DMSP y DMS. El papel dominante
de los grupos funcionales en los diferentes procesos se indica mediante elipses
de colores: verde, fitoplancton; azul, zooplancton; rojo, bacterias; Negro,
factores abióticos. CCN, núcleos de condensación de nubes; DOM, materia
orgánica disuelta; DMSO, dimetilsulfóxido; DeCS, metanotiol; MPA,
mercaptopropionato; MMPA, mercaptopropionato de metilo; MSA, ácido
metanosulfónico.
Fuente: Stefels, J., Steinke, M.,
Turner, S. et al. Environmental constraints on the production
and removal of the climatically active gas dimethylsulphide (DMS) and
implications for ecosystem modelling. Biogeochemistry 83,
245–275 (2007).
El recuadro rojo
de la Figura 2 está indicando la parte del ciclo del azufre que sería el origen
del MSA. La precipitación de este compuesto desde la nube, formada por núcleos
de condensación que también son parte del ciclo del azufre, se acumularía en la
superficie junto con la nieve, pasando a formar parte del casquete antártico.
Gracias a este proceso, los científicos extraerían posteriormente el núcleo de
hielo que contendría las concentraciones de MSA suficientes para datar el
momento de la depositación, abarcando una escala temporal mucho más amplia.
Hasta aquí el paréntesis sobre el MSA.
Mirando por encima algunos trabajos
sobre lo que le ha tocado vivir al hielo marino durante el siglo XX, uno puede
encontrarse con situaciones como las presentadas por Curran et al. (2003) (Link
1), cuyo artículo en Science nos dice
que utilizando las concentraciones del ácido metanosulfónico mencionado más
arriba, pudieron establecer que hubo una disminución en un 20% en la extensión
del hielo marino, que a su vez se conoce como SIE (Sea Ice Extent, utilizando
la jerga científica de publicación) desde la década de 1950, específicamente en
el sector de Law Dome, lado oriental de la Antártica. Este hallazgo implicaba para
los autores que una tasa importante del hielo marino austral estaba en declive y,
aunque reconocían que la tendencia es al aumento del SIE con los datos satelitales,
tales estimaciones estaban basadas en información de pocos años (unos 22 años) por
lo que no eran concluyentes, ya que las concentraciones de MSA reflejarían la
verdadera pauta, es decir, al declive sí o sí y que esa pequeña inclinación
observada con una perspectiva temporal más panorámica en satélites sería sólo
una ciclicidad dentro del registro. En otras palabras, estábamos observando
sólo un pequeño intervalo y no la pintura completa.
Fuente: Mark A. J. Curran, van Ommen, T. D., Morgan, V. I., Phillips, K. L., & Palmer, A. S. (2003). Ice Core Evidence for Antarctic Sea Ice Decline since the 1950s. Science, 302(5648), 1203–1206.
Antes
de proseguir:
Una definición operacional importante
sobre la temporada de cobertura del hielo marino es que su duración en
cualquier región o área particular se refiere al número de días por año en que
al menos el 15% de esa área está cubierta por hielo marino.
Continuando con la exposición de otros trabajos, Abram et al. (2010) (Link 2) publicaron un estudio donde encontraron evidencia de disminución del SIE de distinta magnitud en el Mar de Bellingshausen durante el siglo XX, a través de concentraciones de MSA, datos de reanálisis meteorológico e información satelital. Ellos concluyeron que el hielo marino se retiró unos 0, 7º de latitud al sur, lo que no habría sido uniforme en la serie temporal, sino que habría existido un aumento pequeño, según información satelital posterior a 1979. Además, analizaron y compararon reconstrucciones de hielo marino usando distintos métodos y fuentes, para ver la coherencia de sus propios resultados. De acuerdo con esto, la disminución de la extensión del hielo marino de la Antártica habría sido la tendencia preponderante durante el pasado siglo, asociándose al calentamiento que habría estado presente en ese intervalo temporal.
Figura 4: El registro MSA (curva negra delgada) derivado de los tres núcleos de hielo de la Península Antártica se correlaciona significativamente con la disminución de la presión media del nivel del mar sobre el Mar de Amundsen (curva verde; datos de reanálisis del NCEP para la región 100°W–140°W, 55°S–70 °S, promedios de julio a junio) [Kalnay et al., 1996] y con el récord histórico de aumento de la temperatura del aire medido en la estación Faraday/Vernadsky (curva delgada de color púrpura; invertida; promedios de julio a junio). Las curvas gruesas en negro y morado son medias consecutivas de 11 años, y la línea negra discontinua muestra la media del registro MSA apilado durante el intervalo de normalización 1901-1990.
Fuente: Abram, N. J., E. R. Thomas, J. R. McConnell, R.
Mulvaney, T. J. Bracegirdle, L. C. Sime, and A. J. Aristarain (2010), Ice core
evidence for a 20th century decline of sea ice in the Bellingshausen Sea,
Antarctica, J. Geophys. Res., 115, D23101, doi:10.1029/2010JD014644.
Tomando en cuenta regiones más amplias del Globo, Parkinson et al. (2021) (Link 3) hicieron una recopilación del hielo marino en el Ártico, en la Antártica y a nivel mundial, concluyendo particularmente para Antártica que hubo máximos de hielo marino hasta el año 2016, seguido de mínimos que se recuperaron recién a partir del año 2020, basado en información satelital multicanal especializada para este tipo de investigaciones.
Por estas mismas fechas y apuntando
más alto en la escala temporal, se publicó un estudio que consideraba una serie
de 200 años y que utilizó nuevamente las concentraciones de MSA para datar la
presencia o ausencia de hielo marino antártico. Haciendo extensivo su estudio a
los mares que rodean el continente antártico, Yang et al. (2021) (Link 4)
analizaron núcleos de hielo provenientes de seis sitios que incluyeron el Mar
de Weddell, el Mar de Bellingshausen, el Mar de Amundsen, el Mar de Ross, parte
del Océano Índico y el sector occidental del Océano Pacífico, para reconstruir
la latitud más septentrional (palabra que alude a cualquier sitio al norte del
punto que se considera) que habría alcanzado el hielo marino durante el periodo
considerado, que ellos llamaron NLSIE (Northernmost Latitude of Sea Ice Edge).
Figura 5: Observed
Antarctic sea ice concentration (colored area) trends for the extended
winter season (August, September, and October) from 1979 to 2016. The red
stars denote the proxy sites for sea ice reconstruction. The sectors are
indicated as the Weddell Sea (WS), Bellingshausen Sea (BS), Amundsen Sea
(AS), Ross Sea (RS), and Indian and western Pacific Ocean (IndWPac). Fuente: Claire L. Parkinson, Nicolo E.
DiGirolamo. Sea ice extents continue to set new records: Arctic, Antarctic,
and global results, Remote Sensing of Environment, Volume 267, 2021, |
Figura 6: (a) Reconstructed (gray) and satellite-derived (black)
total NLSIE for the Antarctic (NLSIE_Ant) as annual (thin lines) and running
decadal averages (red thick lines). (b) Trends for NLSIE_Ant with differing
start years and interval lengths. All trends significant at the 95% level are
stippled.
Fuente: Yang J,
Xiao C, Liu J, Li S, Qin D. Variability of Antarctic sea ice extent over the
past 200 years. Sci Bull (Beijing). 2021 Dec 15;66(23):2394-2404. doi:
10.1016/j.scib.2021.07.028.
Otro
paréntesis:
El SAM es un índice climático
que se expresa como la diferencia entre los campos de presión a nivel del
mar entre las latitudes 40° S - 65° S del hemisferio sur. El SAM es el
principal modo de variabilidad de la circulación atmosférica de las zonas extra
tropicales del hemisferio sur.
El IPO es la sigla en inglés de la Oscilación
Interdecadal del Pacífico y es una medida de la variabilidad decadal e
interdecadal de las anomalías de la Temperatura Superficial del Mar o TSM (SST
por sus siglas en inglés) en el Océano Pacífico.
Figura 7: El continente antártico y sus principales mares.
Fuente: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=44756870 De Antarctica and the Southern Ocean-es.svg: Rowanwindwhistler (discusión · contribs.).
Hasta aquí, todas las referencias
presentadas están de acuerdo en que la extensión del hielo marino ha ido
disminuyendo no sólo durante estos últimos años de era satelital, sino que lo
lleva haciendo hace centurias, según el proxy del MSA.
Si la totalidad de publicaciones
estuviesen de acuerdo con estos resultados, la exposición terminaría aquí y
sería un mero relato informativo de la cronología de estudios sobre el tema. Pero
resulta que las opiniones y los estudios no coinciden con este punto de vista.
Dentro del mismo periodo considerado de estudios, existen también publicaciones
que hablan del aumento de la extensión del hielo marino antártico y la propensión
a que esta situación no cambie dentro del corto plazo. Cavalieri y colegas,
allá por 1997, (Link 6)
dijeron que la extensión del hielo marino disminuyó en algunas áreas mientras
aumentó en otras, pero que ésta última superó a la disminución en un 20%
aproximadamente, todo en base a información satelital. Señalan que la
variabilidad
Desde otra fuente, el año 2002 la NASA
(Link 7)
publica un artículo diciendo que los satélites muestran aumentos generales en
la capa de hielo marino y que este aumento comenzó a finales de los años 70. Realiza
un notable alcance sobre la variabilidad espacial: el Mar de Ross habría tenido
en promedio temporadas de hielo marino más largas, mientras que la mayor parte
del mar de Amundsen y casi todo el mar de Bellingshausen tuvieron temporadas
cada vez más cortas. A su vez, destacan que la única zona que ha tenido un
calentamiento durante el periodo observado es la Península Antártica en su
vertiente occidental, en la que se hayan los mares de Bellingshausen, Amundsen
y Weddell, donde las temporadas de hielo marino se han ido acortando. Al año
siguiente, un reporte desde Australia (Link 8)
indica que, tras el análisis de datos meteorológicos de la estación Casey, se
encontró que tuvo periodos cálidos desde 1957, donde comienza el registro hasta
finales de los años 70 observando las temperaturas de invierno, lo que pudo
haber incidido en la extensión del hielo marino. Sin embargo, en los años 90 se
aprecian veranos más fríos y una caída de la temperatura media anual de
invierno junto con la media anual, mostrando enfriamiento desde fines de los
años 90.
Figura 8: Monthly deviations in sea ice extent (light solid curve) with both BLR (long-dashed) and OLR (short-dashed) trend lines for (A) the Arctic and (B) the Antarctic. A 12-month running mean (curve with dots) is also shown for both.
Fuente: Cavalieri, D. J., et al. “Observed Hemispheric Asymmetry in Global Sea Ice Changes.” Science, vol. 278, no. 5340, 1997, pp. 1104–06.
Figura 9: La estación australiana de
Casey, (66.3S 110.5E) muestra su
registro de temperaturas medias desde 1957 que se presenta más abajo,
incorporando al invierno (azul), al verano (rojo),la primavera (amarillo), el otoño (verde) y las temperaturas medias anuales (línea negra que, de paso, muestra una tendencia al enfriamiento,
en particular desde 1997). Fuente: Fundación Argentina de Ecología
Científica FAEC. https://www.mitosyfraudes.org/Articulos.html |
En un artículo de la Real Sociedad de
Reino Unido del año 2015 (recientemente aparece sólo en la BBC News), (Link 9)
ésta se pregunta por qué razón está disminuyendo el hielo marino del Ártico y
no el de la Antártica. Esta reflexión la hacen en el contexto de los mínimos
históricos que ha presentado el Ártico mientras que en la Antártica entre 1979
y 2014 ha tenido un ligero aumento en su extensión, generalizando, puesto que
no se puede perder de vista que la Península Antártica tiene una dinámica
diferente debido a su localización geográfica y su relieve accidentado.
Finalmente, algunos científicos se
muestran sorprendidos por el patrón al enfriamiento observado en la Antártica,
estadísticamente significativa. Esto gracias a un estudio publicado en 2021 (Link
10) donde se mostró un conjunto de datos
de reanálisis de ERA5 en 2017 y se comparó con mediciones de 41 estaciones
meteorológicas. La pauta dominante encontrada fue de enfriamiento para la
Antártica Oriental y Occidental, mientras que hay una predisposición al
calentamiento en la Península Antártica, que, comparativamente hablando, es una
tendencia bastante mínima en contraste con el resto del continente helado,
cuyos dos tercios se estarían enfriando a razón de 0,7°C por década durante los
últimos 40 años, con un enfriamiento de 2,8°C desde 1980. Habría que ver si el
principio de frecuencias dominantes se impone y la Península es contagiada por
esta propensión al frío.
Figura 10: Comparación de
tendencias entre reanálisis y observaciones en seis estaciones
seleccionadas, para las estaciones australes de otoño (a), invierno
(b), primavera (c) y verano (d) durante el período
1979-2018. AS = Amundsen-Scott; POR = Byrd; MA = Marambio; NO =
Novolazarevskaya; SB = Base Scott; VO = Vostok. “*” representa que la
tendencia es significativa en el intervalo de confianza del 95%. Fuente: Zhu J, Xie A, Qin X, Wang Y, Xu B, Wang Y. An
Assessment of ERA5 Reanalysis for Antarctic Near-Surface Air
Temperature. Atmosphere. 2021; 12(2):217.
https://doi.org/10.3390/atmos12020217 |
Algunas reflexiones finales
Después de esta somera descripción de
los estudios que se han hecho sobre el SIE, caben algunas conclusiones a partir
de ellos, aunque aún no hay una postura común que sea concluyente.
Los trabajos que encontraron una
disminución del SIE, basados en el proxy MSA me parece van muy bien
encaminados, en vista del proceso biogeoquímico que respalda a esta técnica.
Por su parte, la información satelital está respaldada en datos medidos en
tiempo real, por lo que pueden ser un excelente aliado a la técnica mencionada.
Sin embargo, en la exposición precedente, los resultados arrojados por ambas
técnicas difieren. Pero antes de buscar explicaciones a estas diferencias, hay
que indagar en la forma en que fueron utilizadas. Las conclusiones alcanzadas
por el estudio de Curran son muy relevantes porque conceden una gran
importancia a los resultados del MSA y, si se considera esto desde este punto
de vista particular, en que se utilizó una reducida serie satelital, esto
tendría bastante asidero, ya que la ventana de visión satelital es comparativamente
más pequeña y por tanto son muchos los años con registro en blanco durante el
siglo XX, por lo que la conclusión de estos investigadores es lícita y lógica.
Si bien es cierto el hallazgo es importante, lo encontramos localizado en ese
sector geográfico en particular y con un solo testigo de hielo. Los mismos
científicos comentan que puede haber mucha otra variabilidad natural dando
vueltas, suavizada por otros efectos regionales que se vuelven muy dominantes
cuando se reduce el zoom de la vista, en un principio tan panorámica. Estas
fluctuaciones propias de la región camuflarían la “real tendencia” en toda la
Antártica para la era satelital, es decir, reconocieron que “el corto periodo
de observación satelital puede estar empapado de todos estos efectos”, puesto
que constituye una observación directa, no una simulación informática. Sin
embargo, cuando se llevan las cosas al plano estadístico, la buena correlación
del MSA con el SIE tiene mucho más peso que otras consideraciones al momento de
sus conclusiones y por esa razón apoyan el uso de MSA como un eventual proxy
para este tipo de indagaciones.
Ahora, desde el punto de vista de la
representatividad del estudio, éste queda supeditado a ese punto específico
geográfico y no al resto de la Antártica, como se dijo. Por ende, declarar que
el continente está experimentando un declive en su SIE desde los años cincuenta
(y no hacer mención que se trata de un sitio puntual) genera una estela de
duda, pues el trabajo parece tendencioso, dentro de su correcta exposición
científica. Aunque también encontraron disminución Abram et al. utilizando ambos
métodos, cuando contrastan con la información satelital los datos indican
aumento del SIE. No obstante, en su conjunto y como tendencia dominante, haya
disminución del hielo marino.
Cabe hacer notar que Parkinson et al.
utilizó solamente información satelital que, según el método de cuadrícula que
poseen satélites especializados, cuya metodología consiste en calcular
concentraciones de hielo marino cuadriculadas en proyecciones estereográficas
polares y áreas de celdas de 625 km2, les permitió estimar la
cobertura porcentual de área de hielo marino para determinar su presencia con
concentraciones de al menos 15%, de acuerdo con el marco conceptual señalado
más arriba y el algoritmo creado por la NASA; de acuerdo con lo señalado, los
intervalos de máxima y mínima presencia de hielo marino estarían bien definidos
y esto en realidad puede lograrse, porque los satélites cuentan con la
resolución temporal para definirlos (a los intervalos). Hay que hacer notar
también que cuando se utiliza la técnica satelital los resultados vienen
expresados en años y km2 de extensión, en cambio, con el MSA, se
obtienen significancias estadísticas, niveles de confianza e intervalos anuales
mucho mas anchos, que no bajan normalmente de las decenas de años. Conforme a
esto, los dos métodos deben complementarse para afinar los análisis
posteriores.
En un caso distinto, al utilizarse los
seis sitios con testigos de hielo, el MSA no es concluyente, debido a que, al
considerar 200 años de estudio, las oscilaciones atmosféricas y oceanográficas
aparecen para agregarle un condimento extra al estudio. Y es que nivelar
estadísticamente las observaciones o conclusiones del MSA no bastan para
explicar comportamientos diferentes en los alrededores de la Antártica. Por un
lado, se tiene el SAM y por el otro el IPO y ambos, de base, no siempre
coinciden, por lo que se tendrían distintos escenarios en una misma región
geográfica. Señalar entonces que el SIE de la Antártica está en franco declive es
muy aventurado y carente de rigurosidad científica. Este estudio a su vez
corrobora los dichos de Cavallieri et al., quienes resaltan justamente este
detalle: las oscilaciones atmosféricas y oceanográficas son muy relevantes entorno
a la Antártica, tanto así que no es tan fácil pronunciarse y eso que ellos
trabajaron con información satelital. Allí donde el SIE disminuye en el lado
opuesto aumenta, es decir, los movimientos polares rítmicos y cíclicos de toda
la vida.
También es importante mencionar que
los trabajos que encontraron una tendencia al aumento del hielo marino fueron
hechos con sustento satelital y de registros de estaciones meteorológicas, es
decir, observación in situ, por lo que no se pueden obviar estos
resultados. Como sea, actualmente ya se ha aceptado que hay una propensión al
enfriamiento estadísticamente significativa. Esto no debería ser motivo de
sorpresa, puesto que los estudios e investigaciones llevados a cabo dentro de
la Antártica han mostrado que se mantiene estable y que en realidad tiene una inclinación
marcada hacia el enfriamiento. El hielo marino, en su conjunto, obedece mas a
cuestiones regionales y características geográficas concretas de cada uno de
los mares que rodean a este continente. Sus fluctuaciones son estacionales y el
que haya mas hielo marino en un año que en otro resalta las variaciones que año
tras año se presentan en estas latitudes, que a su vez están conectadas con
todo el aparataje atmosférico y oceanográfico que las rodea. En resumidas
cuentas, el hielo marino antártico es una expresión de cómo han variado y se han
fortalecido o debilitado los modos de oscilación y que tanto han sido estos
últimos alimentados por el balance de energía global, esto es, por la
influencia solar.
En definitiva, ¿qué método es mejor? Los
diferentes resultados obtenidos de estos trabajos nos indica que la naturaleza
y extensión de las mediciones (directas en el caso de los satélites e indirecta
con el proxy) tienen mucha relevancia e importancia para las conclusiones alcanzadas.
Me parece que la metodología a aplicarse debe ser evaluada de acuerdo con la
naturaleza de la investigación. A fin de cuentas, la resolución temporal de los
métodos que se utilicen nos entregará las fluctuaciones que son capaces de
detectar. Si se logra en un futuro aproximarnos a un nivel de detalle que nos
permita analizar intervalos temporales más pequeños en ambos métodos, esto redundaría
en directo beneficio del estudio mismo y ayudaría a incrementar el conocimiento
científico.