La expedición de investigación del Ártico probablemente enfrenta condiciones extremas en el Ártico que cambia rápidamente

En octubre de 2019, los científicos atraparon un barco lleno de equipos en el hielo marino del Ártico con la intención de desplazarse por el Océano Ártico durante un año completo, recopilando datos sobre las regiones polares y los témpanos de hielo marino. Sin embargo, un nuevo estudio indica que existe la posibilidad de que la expedición se derrita meses antes de la meta de fin de año.

El equipo de investigación del MOSAiC (Observatorio de deriva multidisciplinario para el estudio del clima ártico) realizó una amplia preparación y capacitación para la expedición, incluido el análisis de las condiciones históricas. Sin embargo, la nueva investigación muestra que las condiciones del Ártico han estado cambiando tan rápidamente que el pasado ya no puede ser una guía para el presente.

Los científicos del Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR, por sus siglas en inglés) han utilizado un conjunto de corridas de modelos climáticos múltiples para simular condiciones a lo largo de rutas potenciales para la expedición polar, utilizando las condiciones actuales en el “nuevo Ártico”. Los resultados sugieren que el hielo marino más delgado puede llevar el barco más lejos de lo esperado en comparación con las condiciones históricas y el hielo marino alrededor del barco puede derretirse antes de la meta de 12 meses. De las 30 ejecuciones del modelo analizadas en el nuevo estudio, cinco (17%) mostraron derretimiento en menos de un año.

La investigación, publicada en la revista. La criosfera, fue financiado por la National Science Foundation, que es el patrocinador de NCAR. Los coautores del estudio son de la Universidad de Colorado Boulder y del Instituto Cooperativo de Investigación en Ciencias Ambientales de la escuela, así como del Dartmouth College y la Universidad de Alaska Fairbanks.

El conjunto de 30 corridas de modelos utilizó las condiciones climáticas actuales y reflejó la amplitud de formas en que el hielo marino podría formarse, derivarse y fundirse en un clima 2020. El estudio no incorporó las condiciones de hielo de 2019 y no es un pronóstico de la ruta que tomará el barco durante su expedición de un año.

“El objetivo de MOSAiC es comprender el nuevo Ártico y cómo han cambiado las cosas en los últimos 10 años”, dijo Alice DuVivier, científica climática del NCAR y autora principal del nuevo estudio. “Este modelo nos da una idea del rango de posibilidades de deriva que la expedición podría enfrentar en el nuevo régimen de hielo”.

Los científicos han estado recopilando datos sobre la extensión del hielo marino del Ártico, que puede cubrir millones de millas cuadradas en invierno, desde 1979 cuando los satélites comenzaron a capturar los cambios anuales en la cubierta de hielo. “Los cambios en el sistema ártico son tan increíblemente rápidos que incluso nuestras observaciones satelitales de hace 15 años son diferentes al Ártico actual”, dijo Marika Holland, científica del NCAR y coautora del estudio. “Ahora hay hielo más delgado, que se mueve más rápido, y hay menos capa de nieve. Es un régimen de hielo totalmente diferente”.

Yendo con el témpano

Para comparar las diferencias entre el “viejo Ártico” y el “nuevo Ártico”, los científicos crearon pistas de témpanos de hielo para el barco de la expedición, un rompehielos de investigación alemán llamado Polarstern, utilizando el modelo de hielo marino en el Modelo de Sistema Comunitario de la Tierra basado en NCAR ( CESM). Primero, los científicos ejecutaron 28 pistas modelo basadas en datos históricos satelitales de las condiciones del hielo marino. Luego, compararon los resultados con 30 pistas modelo en condiciones de hielo ártico jóvenes, delgadas y más estacionales que reflejan más las condiciones recientes.

En estas “nuevas condiciones árticas”, los témpanos de hielo se movieron más rápidamente, por lo que sus caminos se extienden más y varían más entre sí en comparación con los caminos “viejos del Ártico”, que incluyen hielo marino más grueso y pistas más cortas y lentas.

En particular, el estudio encuentra que en el escenario ártico estacional, el 17% de las pistas simuladas muestran el Polarstern derritiéndose del hielo por completo, meses antes de la línea de meta de octubre de 2020. El modelo se estima el 29 de julio de 2020, como la fecha de fusión potencial más temprana, destacando que el Ártico actual tiene un mayor riesgo de eventos extremos, como la fusión. Por el contrario, ninguna de las pistas ejecutadas bajo los datos históricos del satélite mostró un escenario de fusión.

Si bien los resultados proporcionan información adicional sobre el posible resultado del camino de MOSAiC, las ejecuciones del modelo no son un pronóstico de la trayectoria de la expedición, dijo DuVivier, quien presentó los resultados del estudio al equipo científico de MOSAiC mientras se preparaban para la campaña. Por el contrario, los resultados son una forma de explorar los muchos escenarios que un barco podría enfrentar en el transcurso del viaje en el clima actual. “El modelado es una forma de explorar muchos mundos”, dijo DuVivier. “La experiencia previa no siempre es indicativa de lo que va a suceder”.

En la primera fase de la expedición, en el otoño de 2019, los investigadores ya habían encontrado condiciones de hielo delgadas, inicialmente habían luchado por encontrar un témpano de hielo lo suficientemente grueso como para anclar el Polarstern y experimentar tormentas que han desafiado la expedición. Según el Centro Nacional de Datos de Nieve y Hielo, el hielo marino del Ártico en 2019 alcanzó el segundo mínimo más bajo en el registro satelital, lo que significa que la expedición comenzó en condiciones de hielo extremadamente bajo.

Desde entonces, la ruta actual del barco ha ido a la deriva más de lo esperado. “Los experimentos modelo de este estudio tienen pistas comparables a lo que el Polarstern ha estado experimentando en los últimos meses”, dijo DuVivier. “No estamos haciendo una predicción para la expedición, pero ese tipo de pistas se derriten temprano en nuestro modelo climático”.

El tiempo dirá cuál será la ruta y el destino final del Polarstern, pero la expedición aún proporcionará a los científicos una gran cantidad de datos. En última instancia, la información será enormemente beneficiosa para mejorar los modelos climáticos como CESM y ayudar a los científicos a comprender los cambios en el Ártico que las futuras expediciones polares pueden observar.

“Es por eso que necesitamos MOSAiC. Los modelos pueden informar este tipo de campañas y estas campañas van a informar a nuestros modelos”, dijo Holland, quien tiene su propio proyecto en la expedición MOSAiC, recolectando datos sobre la nieve en el hielo marino y la parte superior del océano. calentamiento que afecta el espesor del hielo marino.

“No tenemos muchas observaciones nuevas tomadas en este nuevo régimen, y esto será fundamental para nuestra futura comprensión del Ártico”, dijo Holland.

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