CXXII Evolución de la corriente oceánica más poderosa de la Tierra – .

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El Corriente Circumpolar Antártica (CCA), el más potente de la Tierra, desempeña un papel importante en la circulación global, el intercambio de calor y CO2 entre el océano y la atmósfera, así como la estabilidad de las masas de hielo antárticas.

Un equipo internacional de científicos liderado por el Instituto Alfred Wegener y el Observatorio Terrestre Lamont-Doherty Ahora ha reconstruido la velocidad del ACC durante los últimos 5,3 millones de años, utilizando archivos climáticos en sedimentos del Pacífico Sur. Los testigos de perforación realizados en el polo de inaccesibilidad Punto Nemo revela fluctuaciones inducidas por el clima en la corriente circumpolar antártica en épocas anteriores

Sus datos muestran que la corriente perdió impulso durante los períodos fríos y se aceleró durante los cálidos. Si ganara impulso en el futuro debido al actual calentamiento global, el Océano Austral podría almacenar menos CO2 y llegaría más calor a la Antártida, concluyen investigadores en un estudio publicado en la revista científica Naturaleza.

Fluctuaciones

El CEC transporta más de 100 veces más agua que todos los ríos de la Tierra juntos, tiene hasta 2.000 kilómetros de ancho y llega a las profundidades del mar. En el pasado, este sistema actual estuvo sujeto a considerables fluctuaciones naturales, como lo revelan las investigaciones actuales sobre los núcleos de sedimentos antes mencionados.

Las fases más frías de Plioceno y el pleistoceno más tarde, en el que el ACC se desaceleró, se correlacionan con el avance de la capa de hielo de la Antártida occidental. En las fases más cálidas, el retroceso de las masas de hielo se aceleró y continuó.

el doctor Frank Lamyinvestigador de la sección de Geología Marina del Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI) y autor principal del estudio afirma que:

La retirada del hielo puede explicarse por el aumento del transporte de calor hacia el sur. Una CCA más fuerte garantiza que llegue más agua cálida y profunda al borde de la plataforma de hielo de la Antártida. La CCA tiene una gran influencia en la distribución del calor y el almacenamiento de CO2 en el océano. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro cómo reacciona la CCA a las fluctuaciones climáticas y si los cambios en la CCA ralentizan o agravan las consecuencias del calentamiento. Para predecir mejor el clima futuro y la estabilidad de la capa de hielo antártica utilizando modelos informáticos, necesitamos paleodatos que nos digan algo sobre la fuerza del ACC en fases cálidas anteriores de la historia de la Tierra.

Perforación

Para obtener estos datos, una expedición internacional dirigida por Frank Lamy y el profesor geoquímico Dra. Gisela Wincklerdel Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia (EE.UU.), viajó al Pacífico Sur central en el buque perforador Resolución JOIDES en 2019.

Allí, en el subantártico, el equipo de investigación pudo obtener dos largas muestras del fondo marino a una profundidad de 3.600 metros, cada una compuesta por varios núcleos de sedimentos.

Profesor Dr. Helge Arzgeólogo marino Instituto Leibniz para la Investigación del Mar Báltico en Warnemünde y uno de los principales autores del trabajo, señala que:

La perforación se llevó a cabo cerca Punto Nemo (polo de inaccesibilidad), el lugar más alejado del planeta de masas de tierra o islas donde la CCA fluye sin verse afectada por masas de tierra continentales. Su velocidad de flujo media pasada se puede reconstruir a partir de depósitos de sedimentos en esta región.

Descubrimientos oceánicos

Los estudios de 145 y 213 metros de profundidad en el Pacífico Sur fueron parte del Programa Internacional de Descubrimiento de Océanos (PIOD), que descifra la historia de la Tierra a partir de huellas geoquímicas en sedimentos marinos y rocas bajo el fondo marino. Fueron precedidos por extensos trabajos de exploración en varias expediciones con el buque de investigación. Polarestern. Los sedimentos del núcleo de perforación datan de hace 5,3 millones de años y abarcan tres eras completas:

1. el Plioceno, durante el cual las temperaturas fueron hasta tres grados más altas que las actuales y la concentración de CO2 en la atmósfera alcanzó niveles similares a los actuales, con más de 400 ppm;
2. el Pleistoceno, que comenzó hace 2,6 millones de años y se caracterizó por la alternancia de glaciaciones y períodos cálidos (interglaciales)
3. y el holocenoun período cálido que comenzó con el final de la última edad de hielo hace unos 12.000 años y continúa hasta la actualidad.

Evolución

Los investigadores analizaron la distribución del tamaño de las partículas sedimentarias, que se depositan en el fondo marino en función de la velocidad de la corriente, a lo largo de las capas de núcleos de perforación asignados a las diferentes épocas. De esta forma, pudieron determinar la evolución del CCA desde principios del Plioceno, cuando comenzó un enfriamiento prolongado del clima. Núcleos de sedimentos de viajes anteriores con el Polarestern en el Pacífico Sur proporcionó información adicional sobre la dinámica del ACC en la historia geológica reciente.

Sus resultados muestran que la CEC se aceleró inicialmente en el Plioceno, hace hasta tres millones de años, a medida que la Tierra se enfriaba lentamente. Esto se debió al creciente gradiente de temperatura desde el ecuador hasta la Antártida, lo que provocó una intensificación de los vientos del oeste, principal impulsor del ACC. A pesar del continuo enfriamiento, luego perdió fuerza.

El Dr. Frank Lamy explica que:

El cambio de tendencia coincide con una época en la que el clima y la circulación atmosférica y oceánica cambiaron radicalmente. Hace 2,7 millones de años, al final del Plioceno, grandes zonas del hemisferio norte se congelaron y las capas de hielo de la Antártida se expandieron. Esto se debió a cambios en las corrientes oceánicas desencadenados por procesos tectónicos en combinación con el enfriamiento prolongado de los océanos y la disminución de los niveles de CO2 atmosférico.

Comportamiento del dióxido de carbono (CO2)

Durante los últimos casi 800.000 años, en los que el contenido de CO2 en la atmósfera fluctuó entre 170 y 300 ppm, los investigadores pudieron demostrar una estrecha correlación entre la fuerza de la CIC y los ciclos glaciales en los núcleos de sedimentos: en los períodos cálidos, cuando el El contenido de CO2 en la atmósfera aumentó, la velocidad del flujo aumentó hasta un 80% en comparación con la actualidad y en las glaciaciones disminuyó hasta un 50%.

Al mismo tiempo, la CCA y, por tanto, el afloramiento de aguas profundas ricas en nutrientes en el Océano Austral cambiaron entre épocas cálidas y glaciales, como lo revelan los análisis geoquímicos de los sedimentos. Estos análisis muestran que las capas de silicato de las diatomeas, el fitoplancton más importante del Océano Austral, se depositaron en el fondo marino más al norte durante las edades de hielo que durante los períodos cálidos.

La profesora Dra. Gisela Winckler afirma que:

El debilitamiento de la CCA y el menor contenido de CO2 en la atmósfera durante las glaciaciones del Pleistoceno indican un afloramiento más débil y una estratificación más fuerte del Océano Austral, es decir, un mayor almacenamiento de CO2.

El estudio concluye que el cambio climático provocado por el hombre podría hacer que la CCA gane fuerza en el futuro. Como resultado, el equilibrio de CO2 del Océano Austral podría deteriorarse y el hielo antártico podría derretirse más rápidamente.

Antecedentes: la corriente circumpolar antártica

Como corriente anular que fluye en el sentido de las agujas del reloj alrededor de la Antártida, la Corriente Circumpolar Antártica (ACC) conecta los océanos Atlántico, Pacífico e Índico. Por lo tanto, desempeña un papel clave en la circulación oceánica global y, en última instancia, también influye en el clima de Europa a través de la cinta transportadora del Atlántico. Es impulsado por vientos tormentosos del oeste provenientes del subantártico y las diferencias de temperatura y salinidad entre los subtrópicos y el Océano Austral.

La CCA forma una barrera para las cálidas aguas superficiales procedentes de los subtrópicos en su camino hacia la Antártida. Al mismo tiempo, se alimenta de aguas profundas comparativamente cálidas del Atlántico y el Pacífico. Los grandes remolinos oceánicos que se forman en la CCA y migran hacia el sur, así como las surgencias en aguas profundas, transportan calor a las plataformas de hielo del margen continental, especialmente en el sector Pacífico de la Antártida. El afloramiento causado por la CCA también trae nutrientes a la superficie, que estimulan el crecimiento de algas y, por tanto, aumentan la exportación biológica de carbono a las profundidades del mar, pero también transporta CO2, que se escapa a la atmósfera.

Publicación original

Frank Lamy, Gisela Winckler, Helge W. Arz, Jesse R. Farmer, Julia Gottschalk, Lester Lembke-Jene, Jennifer L. Middleton, Michèlle van der Does, Ralf Tiedemann, Carlos Alvarez Zarikian, Chandranath Basak, Anieke Brombacher, Levin Dumm, Oliver M. Esper, Lisa C Herbert, Shinya Iwasaki, Gaston Kreps, Vera J. Lawson, Li Lo, Elisa Malinverno, Alfredo Martinez-Garcia, Elisabeth Michel, Simone Moretti, Christopher M. Moy, Ana Christina Ravelo, Christina R. Riesselman , Mariem Saavedra-Pellitero, Henrik Sadatzki, Inah Seo, Raj K. Singh, Rebecca A. Smith, Alexandre L. Souza, Joseph S. Stoner, Maria Toyos, Igor M. Venancio P. de Oliveira, Sui Wan, Shuzhuang Wu, Xiangyu Zhao: “Cinco millones de años de variabilidad de la intensidad de la corriente circumpolar antártica”, Naturaleza (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07143-3.