El giro de Ross es uno de los tres giros que existen dentro del Océano Austral alrededor de la Antártida , los otros son el giro de Weddell y el giro de Balleny. El giro de Ross está ubicado al norte del Mar de Ross y gira en el sentido de las agujas del reloj. El giro se forma por interacciones entre la Corriente Circumpolar Antártica y la Plataforma Continental Antártica . El giro de Ross está delimitado por el Frente Polar de la Corriente Circumpolar Antártica al norte, la Corriente de la Talud Antártico al sur, el giro de Balleny al oeste y un límite variable al este a partir de cambios semestrales en la altura de la superficie del mar (SSH) en el Mar de Amundsen. [1] [2] Se ha estimado que la circulación en el giro de Ross es de 20 ± 5 Sverdrup (Sv) [3] y juega un papel importante en el intercambio de calor en esta región. [4]
Los patrones de salinidad, [5] nutrientes [6] y carbono [6] en el giro están relacionados con la capa de hielo estacional y el aporte de agua dulce.
El bacalao de profundidad antártico , [7] las orcas , [8] los pingüinos Adelia , [9] el krill antártico , [10] los salpidae , [10] el prión de pico fino [11] y muchas otras aves marinas [11] pasan parte de sus vidas en el giro de Ross.
Las predicciones sobre el cambio climático anticipan un fortalecimiento de la circulación del giro que aumentaría el derretimiento del hielo de la plataforma [12] y desaceleraría la formación de aguas profundas. [13]
El giro de Ross es una masa de agua que gira en el sentido de las agujas del reloj y se encuentra al norte del mar de Ross. Este giro está limitado al norte por el frente polar de la corriente circumpolar antártica (ACC) y la batimetría de la dorsal antártica-pacífica, y al sur por la corriente de la pendiente antártica (ASC) y la plataforma continental antártica. [1] El giro se encuentra entre 160°E y 140°O [14] con un límite oriental variable asociado con la extensión oriental de la dorsal antártica-pacífica. [2] El giro de Ross está limitado al oeste por la presencia de otro giro, el giro de Balleny, asociado con la zona de fractura de Balleny . [15] El límite noreste del giro de Ross se expande y se contrae semestralmente debido a la reducción de la altura de la superficie del mar (SSH) al norte del giro tras la profundización de la baja del mar de Amundsen (ASL) al este. [16] El giro alcanza su mayor superficie en mayo y noviembre, y su nivel más bajo después del invierno y en verano. [16] El centro del giro está ubicado entre 164°O, 68°S y 150°O, 63°S, dependiendo de los mapas de altura de anomalía estérica de 100/500 m o 1500/3000 m , respectivamente. [2]
Los procesos de formación física del giro de Ross siguen siendo poco claros y difíciles de estudiar, pero las teorías actuales atribuyen a su formación la fuerza del viento y la conservación del momento zonal equilibradas por gradientes de vorticidad [17] y fuerzas de fricción del fondo. [18] Los vientos polares del oeste predominantes crean una ACC que fluye hacia el este que se equilibra con la topografía del fondo marino que impulsa esta formación. [19] El límite oriental está estrechamente vinculado al lugar donde la ACC cruza la dorsal Pacífico-Antártica, en la zona de fractura de Udintsev , con una desviación hacia el sur para conservar la vorticidad. [19] Cerca de la plataforma, el giro circula hacia el oeste siguiendo el flujo hacia el oeste de la corriente de la pendiente antártica. Otras teorías que atribuyen flujos geostróficos bloqueados en una masa continental occidental [20] a la formación del giro del Océano Austral han sido cuestionadas, ya que el giro de Ross se forma sin que se bloqueen los contornos geostróficos. [21] Sin embargo, las simulaciones de modelos subrayan la importancia del sistema de la dorsal norte para fortalecer la circulación del giro subpolar y dar forma a la estratificación de la región. [22]
El giro de Ross desempeña un papel importante en el intercambio de masas de agua polar y calor en la Antártida, conectando la ACC con la plataforma antártica. [23] El límite oriental indefinido del giro arrastra agua profunda circumpolar (CDW) relativamente cálida que se transfiere a la plataforma continental y los mares de Bellingshausen y Amundsen , lo que puede afectar las tasas de fusión del hielo marino y la extensión del hielo de la plataforma. [4] Se plantea la hipótesis de que la formación de remolinos a través de los huecos en la dorsal Pacífico-Antártica facilita este transporte entre la corriente circumpolar antártica y el giro de Ross. [22] La rama occidental del giro media la transferencia de agua de deshielo fría y agua de fondo antártica (AABW) recién formada que se origina en el mar de Ross hacia el norte. [4] La presencia de aguas superficiales frías y aguas intermedias más cálidas forma una doble escalera difusiva dentro del giro de Ross; esta característica limita el intercambio de calor vertical y permite el desarrollo de hielo en el centro del giro. [24] Se estima que la circulación del Ross Gyre exporta 20 ± 5 Sverdrup. [3]
A 500 metros de profundidad, la densidad del agua superficial en el giro de Ross es mayor que la densidad del agua superficial medida en los mares de Amundsen, que se encuentran al este del giro de Ross, durante el verano y el invierno porque el giro de Ross tiene una salinidad más alta en la superficie que los mares de Amundsen . [25] Una explicación de estas salinidades es la adición de más agua de deshielo en el mar de Amundsen proveniente de la plataforma costera que en el giro de Ross. [25] Se ha registrado que la salinidad está disminuyendo en los 40 años en el giro como resultado del derretimiento de las plataformas de hielo y la adición de agua dulce. [5] El cambio en la salinidad es el mismo que agregar 18 mm de agua dulce a la superficie del giro. [5] El área sur del giro de Ross tiene los cambios más fuertes en la salinidad registrados. [5] Como el giro de Ross es bastante remoto, la biogeoquímica de esta región está relativamente poco muestreada. Recientemente, se han utilizado flotadores Argo , plataformas autónomas de deriva y elaboración de perfiles con varios sensores biogeoquímicos que incluyen temperatura, salinidad y nutrientes, para aumentar el esfuerzo de muestreo. [26] Los flotadores Argo desplegados en el giro de Ross también han medido temperaturas entre -1,0 y 2,5 °C ± 1 °C, salinidad entre 33,8 y 34,6 ± 0,2 PSU y concentraciones de nitrato entre 26 y 32 ± 1 μmol kg -1 . [26]
Las concentraciones de nutrientes y carbono medidas en el giro de Ross varían según la estación debido a procesos como la producción primaria estacional y el derretimiento del hielo. [6] Durante el verano austral y el invierno austral , la presión parcial de dióxido de carbono (pCO₂), nitrato [NO⁻₃] y fosfato [PO₄³⁻], dióxido de carbono total (TCO₂), alcalinidad total (TALK) y silicato [SiO 3 2- ] varían en las concentraciones medidas en el giro. [25] Durante el verano austral, que se refiere a los meses de diciembre a febrero, se han medido concentraciones de pCO₂ entre los rangos de 330 - 510 μatm, NO⁻₃ entre 24 - 31,5 μmol kg -1 , PO₄³⁻ entre 1,6 - 2,3 μmol kg -1 , TCO₂ entre 2150 - 2250 μmol kg -1 , SiO 3 2- entre 50 - 100 μmol kg -1 . [25] Durante el invierno austral, que se refiere a los meses de junio a agosto, se han medido concentraciones de pCO₂ entre los rangos de 525 - 560 μatm, NO⁻₃ entre 30 - 32 μmol kg -1 , PO₄³⁻ entre 2,1 – y 2,3 μmol kg -1 , TCO₂ entre 2210 – 2260 μmol kg -1 , SiO 3 2- entre 70 – 105 μmol kg -1 . [25]
Un crucero que navegó por el Giro de Ross durante el verano austral encontró que la relación de silicato/producción neta de la comunidad (NCP) era de 0,66 ± 0,02 en el área norte del Giro de Ross, lo que los científicos explicaron que se debe a las aguas profundas circumpolares modificadas (MCDW). [27] En este crucero, esta relación de silicato/productividad neta de la comunidad compara la concentración de silicato con la cantidad de carbono. [27] Esta relación es más alta que las relaciones de años anteriores y esta variabilidad anual podría deberse a cambios en las concentraciones de nutrientes y/o floraciones de diatomeas, porque las paredes celulares de las diatomeas están compuestas de sílice. [27]
El giro de Ross alberga un amplio espectro de especies e interacciones ecológicas. Sus aguas contribuyen al ciclo de vida del bacalao de profundidad antártico ( Dissostichus mawsoni ), de valor económico, [28] comúnmente comercializado como lubina chilena, y al menos ocho especies de aves marinas [11] se han registrado en la región. Con el punto sur del giro de Ross bordeando el mar de Ross , también juega un papel indirecto en las zonas de alimentación de los pingüinos Adelia ( Pygoscelis adeliae ) al controlar la extensión del hielo. [29] [9] También se han registrado orcas tipo C a través del seguimiento por satélite en la vertiente antártica, que se extiende mucho más allá del mar de Ross y dentro del giro de Ross. [8] Los datos históricos también proporcionan información sobre la abundancia de plancton en la región.
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Las aves marinas forman parte de los niveles tróficos superiores de la red alimentaria oceánica. Un estudio de 2018 mostró que dos especies principales eran las más comúnmente observadas en el giro de Ross: el petrel de pico fino y el petrel moteado . [11] Si bien ambas especies son pelágicas, la primera depende en gran medida de una dieta rica en plancton. [30]
Se han observado pingüinos Adelia en las regiones de la Antártida y del Giro de Ross. Un estudio de 2019 mostró que los pingüinos Adelia aumentaron sus esfuerzos de búsqueda de alimento al viajar más allá del Área Marina Protegida del Mar de Ross durante su fase subadulta y la temporada no reproductiva. [9] Las velocidades más lentas del Giro de Ross están relacionadas con los años afectados por los icebergs en el Mar de Ross, lo que puede afectar significativamente la temporada de reproducción de los pingüinos Adelia. [29]
El prión de pico fino, los petreles moteados y los pingüinos Adelia muestran preferencia por aguas muy frías, lo que hace que la corriente antártica que bordea el giro de Ross sea un límite biogeográfico en la región. [9]
La distribución de las especies de aves por latitud también indica la presencia de las siguientes especies en el giro de Ross: petrel damero ( Daption capense ) , paíño de cara blanca ( Pelagodroma marina ) , albatros real ( Diomedea epomophora ), albatros de Salvin ( Thalassarche salvini ) y pardela sombría ( Ardenna grisea ) . [11]
El bacalao antártico ( D. mawsoni ) desempeña un papel esencial en la red alimentaria del giro de Ross, donde es un depredador de otros invertebrados y también forma parte de la dieta de la foca de Weddell. [31] El bacalao antártico también se ha convertido en un pez importante para la pesca comercial, especialmente alrededor del mar de Ross. Se han registrado individuos adultos tan al norte como 55°S y 57°S en el giro de Ross. [7]
La dispersión de juveniles de merluza negra se ha relacionado con la deriva del hielo marino desde el Giro de Ross, donde el aumento de la deriva del hielo marino conduce a una disminución del éxito de reclutamiento. [28] Un estudio del Instituto Nacional de Investigación Atmosférica y del Agua de Nueva Zelanda descubrió que la deriva del hielo influenciada por el Giro de Ross puede determinar el éxito de reclutamiento de juveniles sanos. [28] Las simulaciones basadas en datos oceanográficos indican que la ventaja inicial de los juveniles de merluza negra de seguir la deriva del hielo disminuye a medida que crecen. En sus primeras etapas de vida, el hielo marino les proporciona alimento y refugio de los depredadores. Sin embargo, este no es el caso durante su segunda temporada de invierno. Los resultados modelados mostraron que los juveniles que continúan siguiendo la deriva del hielo por el Giro de Ross del Norte y el Este durante su segunda temporada de invierno, en lugar de seguir las corrientes oceánicas, pueden resultar en una disminución del 70% del éxito de reclutamiento. [28]
Los datos históricos del proyecto KRILL-DATABASE [10] , desde 1926 hasta 2016, muestran la presencia tanto de krill antártico ( Euphausia superba ) como del tunicado planctónico Salpidae a lo largo del Frente Polar, que representa el límite norte del Giro de Ross. Clasificado como un organismo trófico medio en la red alimentaria del ecosistema, el krill antártico sirve de alimento a múltiples especies de aves marinas, incluidos los pingüinos Adelia, [32] mientras que también se captura comercialmente a través de múltiples pesquerías en el Océano Austral.
Los modelos climáticos físicos sugieren que con el calentamiento climático, la circulación ciclónica del Giro de Ross se intensificará debido a la entrada del derretimiento del hielo marino; causando que las aguas del Giro de Ross se expandan hacia los mares de Amundsen y Bellingshausen . Las predicciones sugieren que para la década de 2050, la intensificación del Giro de Ross también aumentaría la intrusión de Aguas Profundas Circumpolares cálidas (CDW) hacia la plataforma occidental de la Antártida, aumentando aún más la pérdida de las capas de hielo antárticas. Los registros de observación de 1957 a 2020 han mostrado una disminución casi lineal de la salinidad de 0,170 PSU en el Mar de Ross debido al calentamiento inducido por la temperatura en la capa de hielo de la Antártida Occidental. [12] Se predice que el derretimiento de la capa de hielo y el enfriado del Giro de Ross ralentizarán la formación de aguas profundas en el Océano Austral , lo que amenaza con frenar la circulación termohalina global . [13]
Los estudios han explorado el papel del giro de Ross en la absorción de carbono mediante la mejora del bombeo biológico a través de experimentos de fertilización con hierro oceánico (OIF). Los modelos predicen esto utilizando carbono orgánico particulado simulado (POC) y seguimiento de partículas lagrangianas . Se ha descubierto que la circulación en el sentido de las agujas del reloj del giro de Ross facilita la concentración de partículas dentro del giro, lo que ofrece un alto potencial para el secuestro de carbono . [33]
La altura de la superficie del mar (SSH) del giro de Ross está sujeta a una variabilidad interanual influenciada por El Niño-Oscilación del Sur ( El Niño y La Niña ). Durante el evento extremo de El Niño en 2015-2016, se observó que la SSH disminuyó en 6 cm, debilitando la Corriente de la Pendiente Antártica (ASC), que controla el Transporte de Ekman . La Niña desempeña un papel en el transporte de calor a la plataforma de hielo en el Mar de Amundsen .
El nivel del mar en la zona costera del giro Ross también varía según la estación. Durante el otoño, el nivel del mar en la zona costera del giro Ross es más alto, mientras que el nivel del mar en la zona costera del giro Ross es más bajo durante el verano. [34]
El modo anular del sur (SAM) describe el movimiento norte-sur de los vientos predominantes en el océano Austral. El índice positivo describe el fortalecimiento de los vientos del oeste, mientras que el índice negativo describe el debilitamiento. El SAM está asociado con la deriva del hielo y la extensión del mismo. [35] Con el calentamiento climático, se prevé que el SAM positivo persistirá durante el siglo XXI en las corrientes costeras antárticas, fortaleciendo el movimiento ascendente de las aguas cálidas subsuperficiales hacia la costa y facilitando el rápido derretimiento de la capa de hielo antártica. [36]
El Océano Austral, a pesar de su papel crítico en la regulación del clima, los procesos oceánicos y el secuestro de carbono, sigue siendo poco investigado. La adquisición de mediciones in situ basadas en barcos de investigación es costosa y desafiante debido a las duras condiciones climáticas y la cobertura de hielo durante el invierno. [37] La investigación oceanográfica en estas regiones remotas se ve facilitada por dispositivos de monitoreo autónomos, como los flotadores Argo , que pueden medir constantemente las propiedades biológicas, físicas y químicas del océano. La capa de hielo sigue siendo un desafío esencial para la adquisición de datos. Antes de 2007, el 40% de los flotadores Argo desplegados en el Océano Austral habían sido destruidos y perdidos, principalmente debido a choques de hielo. [38] Los días de supervivencia han mejorado mediante el uso de nueva tecnología para los flotadores. Esto incluye sensores de temperatura que detectan la presencia de hielo, lo que permite que el instrumento se comunique, evite su ascenso a la superficie, almacene los datos y continúe las mediciones durante su descenso. [39] Otras formas de hacer observaciones son utilizando altimetría satelital de radar para la cobertura de hielo y mediciones SSH. [40]