Un sumidero de carbono se encoge en el Ártico

Una nueva investigación realizada por el estudiante de doctorado de la Universidad de Delaware Zhangxian Ouyang y el oceanógrafo Wei-Jun Cai, y un equipo internacional de investigadores, demuestra que el calentamiento rápido y la pérdida de hielo marino han inducido cambios importantes en el Océano Ártico occidental.

Los hallazgos del equipo de investigación, publicados el lunes 15 de junio en Nature Climate Change , muestran que la capacidad del Océano Ártico para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera puede variar mucho según la ubicación.

La pérdida de hielo marino en el Océano Ártico es una consecuencia crítica del cambio climático. A medida que el hielo marino continúa derritiéndose en el Océano Ártico occidental, más agua dulce ingresa a la porción superior del agua en la cuenca de Canadá, que se encuentra frente a la costa de Alaska y Canadá, al sur de la plataforma Chukchi.

Este ciclo de derretimiento en verano exacerba los cambios estacionales y aumenta la cantidad de dióxido de carbono presente en la capa superior del agua, que comprende los 70 pies superiores de la columna de agua. Esto está reduciendo la capacidad de la cuenca para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera.

El pensamiento predominante, basado en mediciones de datos de debajo del hielo y en áreas de margen oceánico recién derretidas en la década de 1990 y principios de la década de 2000, había sugerido que cuando el hielo se derritiera, permitiría que el Océano Ártico extraiga grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera, actuando como sumidero de carbono y ayudando a mitigar los gases de efecto invernadero. Sin embargo, este puede no ser el caso en todos los lugares, particularmente en la cuenca de Canadá, donde el retiro de hielo en verano ha avanzado hacia la cuenca profunda desde 2007.

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Los últimos hallazgos del equipo de investigación se basan en un análisis de más de 20 años de conjuntos de datos globales recopilados entre 1994 y 2017 por investigadores de los Estados Unidos, China, Japón y Canadá. Proporcionan una descripción más precisa de lo que está sucediendo en esta región y se basan en el trabajo anterior de Cai de 2010, que indicó que los niveles de dióxido de carbono en la superficie del mar aumentan rápida e inesperadamente en la atmósfera en las cuencas del Océano Ártico recientemente libres de hielo. 

Por ejemplo, el trabajo del equipo de investigación mostró que a medida que el hielo se rompe y se derrite en la cuenca de Canadá, este agua de deshielo se deposita sobre la superficie del mar, creando una especie de "manta" que inhibe la capacidad del océano de absorber dióxido de carbono de la atmósfera en el océano profundo y guárdarlo allí. El equipo de Cai se refiere a este fenómeno como una "nueva normalidad" creada por el calentamiento estacional extremo y el agua de deshielo en la región.

"A medida que el dióxido de carbono se acumula en la capa superficial del agua del hielo derretido, la cantidad de dióxido de carbono que esta área del Océano Ártico puede tomar de la atmósfera continuará disminuyendo", dijo Cai, la profesora Mary AS Lighthipe en el Colegio de Tierra, Océano y Medio Ambiente. "Prevemos que para 2030, la capacidad de la Cuenca de Canadá para servir como sumidero de carbono será realmente mínima".

Además, este rápido aumento del contenido de dióxido de carbono en la cuenca puede haber acidificado rápidamente el agua superficial, un proceso que puede poner en peligro a los organismos calcificantes marinos e interrumpir el funcionamiento del ecosistema allí.

En marcado contraste, más al sur, en el mar poco profundo de Chukchi, la cantidad de dióxido de carbono en la capa superior del agua sigue siendo muy baja, mucho más baja que la que está presente en la atmósfera. Esto significa que a medida que el aire pasa sobre la superficie del agua, el mar puede absorber más rápidamente dióxido de carbono del aire.

Los investigadores sugieren que esta diferencia es el resultado de una alta producción biológica en el Mar de Chukchi debido a los ricos nutrientes que se transportan allí en las corrientes que provienen del Océano Pacífico desde que se abrió el Estrecho de Bering debido a la pérdida de hielo anterior. Estos nutrientes permiten el crecimiento abundante de fitoplancton y otros organismos marinos que forman la base de la red alimentaria marina y alimentan el ecosistema más amplio. El fitoplancton también consume dióxido de carbono disuelto en el agua durante la fotosíntesis, lo que permite que se tome más dióxido de carbono de la atmósfera circundante.

El equipo de investigación sospecha que el Mar de Chukchi se convertirá en un sumidero de carbono más grande en el futuro e impactará en el ciclo y el ecosistema de carbono de las profundidades oceánicas, mientras que la Cuenca de Canadá probablemente seguirá absorbiendo menos carbono a medida que el hielo marino en la región continúe derritiéndose y cambiando la química del agua .

Según Lisa Robbins, científica senior jubilada del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) y coautora del artículo, estos cambios podrían tener implicaciones importantes para los organismos en el Ártico. Por ejemplo, el bacalao ártico es una pesquería importante en el Ártico occidental que contribuye a la economía general de la región y cumple un papel importante en la red alimentaria marina como fuente de alimento para otros organismos, como las ballenas beluga y las focas anilladas. Los biólogos han señalado que a medida que aumenta la temperatura y el derretimiento del hielo marino, el bacalao del Atlántico responde moviéndose más al norte. El cambio de la química del agua también puede estar jugando un papel, dijo Robbins, quien dirigió tres expediciones para estudiar la química del agua de la región en el Ártico a bordo del Rompehielos R / V Healy de los Estados Unidos mientras estaba con el USGS.

Los conjuntos de datos a largo plazo, como los utilizados en este estudio, son clave para comprender y predecir cambios futuros en el Ártico.

"La cantidad de información que obtenemos de estos conjuntos de datos sobre cómo funciona nuestro océano terrestre es tremenda. Si los científicos no hubieran recopilado datos en 1994, no tendríamos un lugar para comenzar y comparar", dijo Robbins, ahora un Profesor de cortesía en la Facultad de Ciencias Marinas de la Universidad del Sur de Florida.

Un artículo de 2019 en la revista Wired encontró que en el norte de Canadá, cerca de Groenlandia, el agua de deshielo glacial parece estar ayudando a las cuencas hidrográficas a absorber dióxido de carbono de la atmósfera. Si bien solo no puede contrarrestar la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera debido a las emisiones de carbono, es una ilustración importante de que los cambios no son uniformes y los efectos posteriores, positivos y negativos, son el resultado de una combinación compleja de múltiples diferentes conductores. Más investigación y más esfuerzos de colaboración internacional pueden ayudar a responder preguntas desafiantes sin respuesta.

A medida que se acelera la pérdida de hielo marino, los investigadores esperan que estas variaciones estacionales causen que el agua del océano en la cuenca de Canadá tenga altos niveles de dióxido de carbono y este se vuelva cada vez más ácido. Esto reducirá aún más la capacidad de la cuenca para absorber dióxido de carbono de la atmósfera y potencialmente reducirá su capacidad para mitigar el cambio climático.

Si bien este problema puede parecer muy alejado de Delaware, es importante recordar que el océano es un sistema global con corrientes de circulación que transportan agua alrededor del mundo, incluso al Océano Atlántico en la costa este. Y los gases de efecto invernadero son un problema global.

Comprender cuán fundamentalmente importante es el derretimiento del hielo para impulsar la química del carbonato y los cambios estacionales en el dióxido de carbono en esta región del Océano Ártico ayudará a avanzar en la ciencia en esta área, tal vez no de manera inmediata sino a largo plazo, dijo Cai.

"Estamos tratando de entender los procesos en el trabajo y si el Océano Ártico continuará siendo un gran sumidero de carbono, al tiempo que proporcionamos datos que pueden ayudar a los modeladores de sistemas de la Tierra a predecir cambios globales en el ciclo del carbono, y la biología del océano y la química del agua, "Dijo Cai.