Resumen (Ene. 10, 2006): Nuevos descubrimientos científicos fortalecen la idea de que los océanos y el clima están entrelazados en un danza intrincada, y que el rápido cambio climático puede estar relacionado con cúan vigorosamente las corrientes oceánicas distribuyan el calor entre las altas y las bajas latitudes.





Basado en un informe de WHOI

El sistema circulatorio oceánico global, llamado a menudo Convector Oceánico, transporta el calor por todo el mundo. Las secciones blancas representan las corrientes superficiales cálidas, mientras que las secciones púrpura representan las corrientes profundas frías. Crédito: Jayne Doucette, Woods Hole Oceanographic Institution

Nuevos descubrimientos científicos fortalecen la idea de que los océanos y el clima están entrelazados en un danza intrincada, y que el rápido cambio climático puede estar relacionado con cuan vigorosamente las corrientes oceánicas distribuyan el calor entre las altas y las bajas latitudes.

La investigación, llevada a cabo por Candace Major, una investigadora del Instituto Oceanográfico Woods Hole, fue presentada hoy en una conferencia de prensa en el encuentro de otoño de la Unión Geofísica Americana en San Francisco.

En la región del Atlántico del Norte, el clima glacial ha estado caracterizado por súbitas variaciones climáticas entre condiciones frías, o estadiales, y condiciones relativamente cálidas, o interestadiales, como la presente. Los científicos han teorizado que las transiciones estadial-interestadial eran causadas, muy probablemente, por cambios en la fuerza de la circulación termohalina en el océano Atlántico Norte. La circulación termohalina, es decir el sistema circulatorio oceánico global, está impulsada por las diferencias en la densidad del agua marina, la que está controlada por la temperatura (termal) y la salinidad (halina). En el Atlántico del Norte, el sistema transporta agua salada cálida hacia el polo, donde el agua se enfría y se hunde en la profundidad oceánica. A continuación, esta recién formada agua profunda es enviada hacia el sur, impulsando el convector.

Los hallazgos de Major se basan en investigaciones informadas en 2004, las que sugieren que cuando el paso de la circulación convectora norte-sur se frenó fuertemente después de un estallido de formación de icebergs durante la última glaciación, el clima del Atlántico Norte se hizo más frío. Después, cuando el paso de la circulación se aceleró, el clima se calentó súbitamente.

Mayor, una científica post-doctoral en el Departamento de Geología y Geofísica de WHOI, llevó a cabo los estudios de 2004 un poco más atrás en el tiempo, al corazón mismo de la última edad de hielo, hace entre 30 000 a 60 000 años atrás. Utilizando la misma técnica que compara la abundancia de dos isótopos que aparecen naturalmente, el protactinio y el torio, comparó los registros de temperatura en un núcleo de hielo de Groenlandia con un núcleo de sedimento recogido en la Cordillera Exterior Blake, frente a las costas de los Estados Unidos.

El protactinio y el torio son isópotos hijos del uranio que se encuentra naturalmente en el agua marina. El torio se une más fácilmente a las partículas que se hunden y la mayor parte cae rápidamente hacia el lecho oceánico, mientras que algún porcentaje del protactinio es llevado fuera del Atlántico Norte por las corrientes prevalecientes. En los últimos 20 000 años, la relación del protactinio con el torio (Pa/Th) se ha incrementado cuando la circulación oceánica era fuerte, mientras que decreció cuando la misma se debilitaba.

Major encontró resultados similares retrocediendo unos 60 000 años en el tiempo. La temperatura del hemisferio norte ha variado con la fortaleza de la circulación oceánica a lo largo de los últimos 60 000 años. Los períodos cálidos han ocurrido cuando la circulación convectora era fuerte, mientras que los períodos fríos ocurrieron cuando la circulación era débil.

El registro de temperaturas del núcleo de hielo se correlaciona muy bien con la temperatura de la superficie del mar medida en el núcleo de sedimento mucho más al sur, dijo Major. El ingreso de agua dulce en el Atlántico Norte, especialmente de los glaciares y icebergs que se derriten, parece disminuir la fuerza de la convección. Durante los períodos fríos, se encuentran desechos informes en los núcleos de la Cordillera Exterior Blake, lo que se atribuye a los restos trasladados hacia el sur por el hielo, mucho más lejos que cuando lo hacen en los períodos cálidos, como el actual.

Necesitamos comprender cuál es la tasa de convección, dijo Major, ya que es la velocidad del flujo la que determina la cantidad de calor transportada por los océanos. Las variaciones que hemos visto son demasiado frecuentes como para ser explicadas únicamente por los cambios de la distribución de la luz solar que llega a la superficie de la Tierra, y que es la más poderosa fuerza externa que tenemos por ahora para influenciar al clima.

Una muestra de núcleo de sedimentos. La gomaespuma maca los puntos en el núcleo donde se han extraído muestras para su estudio. Los núcleos de sedimento revelan los cambios históricos en el clima, en los patrones de circulación, las erupciones volcánicas, y otros grandes eventos geológicos. Crédito: Tom Kleindinst, Woods Hole Oceanographic Institution

El torio (Th) se mantiene en la columna acuática por no más de unas pocas décadas antes de instalarse en el lecho marino. El protactinio (Pa) es eliminado menos fácilmente, y por lo tanto se mantiene en la columna de agua por 100 o 200 años. Como resultado, aproximadamente la mitad del protactinio producido en el agua del Atlántico Norte hoy en día es llevado fuera de esta zona del océano como parte del sistema de circulación oceánica conocido como el gran convector. Pero en los períodos fríos, cuando la circulación es débil, el porcentaje que sale del Atlántico Norte es casi igual a cero.

Los colegas Jerry McManus, Lloyd Keigwin y Susan Brown-Leger del Instituto Oceanográfico Woods Hole y Roger Francois de la Universidad de Columbia Británica, junto a la estudiante graduada Jeanne-Marie Gherardi utilizaron en 2004 por primera vez el método Th/Pa para estudiar la circulación oceánica y los cambios súbitos de clima durante los pasados 20 000 años. Descubrieron que los intervalos más fríos ocurrieron cuando la circulación convectora colapsó inmediatamente después de la descarga de icebergs en el Atlántico Norte, hace 17 500 años. Este extremo climático regional comenzó súbitamente y duró dos mil años.

Otro enfriamiento súbito hace 12 700 años perduró por más de mil años y acompañó otro enlentecimiento de la circulación. Cada uno de esos dos intervalos fríos fue seguido de una rápida aceleración de la circulación y de climas más cálidos en las regiones de Europa del Norte y del Atlántico Norte.

Major dice que los derivados de nutrientes, tales como los porcentajes de isótopos de carbono, han sido utilizados ampliamente para reconstruir las reorganizaciones de masas de agua asociadas con la así llamada variabilidad estadial-interestadial o fría-cálida. Si bien estos trazadores ayudan a determinar el volumen del agua representada por cada una de estas masas de agua en cualquier lugar del tiempo, no proporcionan una información directa sobre la velocidad de la circulación termohalina.

Por largo tiempo, los científicos oceánicos has sospechado que una circulación convectora fuerte lleva a condiciones cálidas en la región del Atlántico Norte, mientras que una débil lleva a condiciones frías. El estudio de Major es el primero en aplicar la novel técnica Pa/Th para lograr una estimación del ritmo de la circulación atlántica en el pasado lejano, durante el corazón del último período glacial.

Hay algo diferente en la circulación oceánica en los momentos de rápido cambio climático, y parece que esa diferencia está relacionada con cambios en su ritmo, dijo Major. ¿Son estos cambios específicos de la deglaciación, o son una característica de cambios climáticos súbitos en el pasado más distante?. La respuesta, según el trabajo presentado por Major en este encuentro, parece ser que tales cambios ocurren a todo lo largo del último ciclo glacial.