La circulación meridional de reversión del Atlántico ( AMOC ) es un sistema de corrientes superficiales y profundas en el Océano Atlántico que son impulsadas tanto por cambios en el clima atmosférico como por cambios termohalinos en la temperatura y la salinidad . Estas corrientes constituyen colectivamente la mitad de la circulación termohalina global que abarca el flujo de las principales corrientes oceánicas. La otra mitad es la circulación invertida del Océano Austral , y ambos desempeñan papeles muy importantes en el sistema climático . [1]
La AMOC se caracteriza por un flujo hacia el norte de agua cálida y salada en las capas superiores del Atlántico, y un flujo hacia el sur de aguas más frías y profundas. Estos "miembros" están unidos por regiones de vuelco en los mares nórdico y de Labrador y en el océano Austral , aunque se discute la extensión del vuelco en el mar de Labrador. [2] [3]
El cambio climático tiene el potencial de debilitar la AMOC a través del aumento en el contenido de calor del océano y los elevados flujos de agua dulce provenientes de las capas de hielo que se derriten . Las reconstrucciones oceanográficas generalmente sugieren que la AMOC ya es más débil que antes de la Revolución Industrial , [4] [5] aunque existe un debate sólido sobre el papel del cambio climático antropogénico versus la variabilidad de la circulación a escala centenaria y milenaria. [6] [7] Los modelos climáticos proyectan consistentemente que el AMOC se debilitaría aún más durante el siglo XXI, [8] : 19 , lo que afectaría la temperatura promedio en áreas como Escandinavia y Gran Bretaña que se calientan por la deriva del Atlántico Norte , [9] como además de acelerar el aumento del nivel del mar en América del Norte y reducir la producción primaria en el Atlántico Norte. [10]
Un debilitamiento severo de la AMOC tiene el potencial de causar un colapso total de la circulación, que no sería fácilmente reversible y, por lo tanto, constituiría uno de los puntos de inflexión en el sistema climático . [11] Un cierre tendría impactos mucho mayores que una desaceleración tanto en los ecosistemas marinos como en algunos terrestres : reduciría la temperatura media y las precipitaciones en Europa, reduciendo drásticamente la producción agrícola de la región , [12] y podría tener un efecto sustancial en las condiciones extremas. eventos climáticos. [13] Los modelos del sistema terrestre utilizados en el Proyecto de intercomparación de modelos acoplados indican que el cierre solo es probable después de que se mantengan altos niveles de calentamiento mucho después de 2100, [14] [15] [16] pero algunos investigadores los han criticado por lo que vieron. como estabilidad excesiva, [17] y una serie de estudios de menor complejidad sostienen que un colapso puede ocurrir considerablemente antes. [18] [19] Una de esas proyecciones de menor complejidad sugiere que el colapso de AMOC podría ocurrir alrededor de 2057, [20] pero muchos científicos se muestran escépticos ante la afirmación. [21] Por otro lado, la investigación paleoceanográfica sugiere que el AMOC puede ser incluso más estable de lo que predicen la mayoría de los modelos. [22] [23] En cambio, algunas investigaciones sugieren que la circulación de vuelco del Océano Austral, tradicionalmente ignorada, puede ser más propensa a colapsar. [24] [25]
La circulación meridional de vuelco del Atlántico (AMOC) es parte de una circulación termohalina global en los océanos y es el componente integrado zonal de las corrientes superficiales y profundas en el Océano Atlántico. La circulación termohalina general es un patrón de flujo de agua a través de los océanos del mundo. El agua cálida fluye a lo largo de la superficie hasta llegar a uno de los pocos lugares especiales cerca de Groenlandia o la Antártida . Allí, el agua se hunde y luego se arrastra por el fondo del océano , a millas/kilómetros de profundidad, durante cientos de años, aumentando gradualmente en los océanos Pacífico e Índico . El flujo superficial hacia el norte transporta una cantidad sustancial de energía térmica desde los trópicos y el hemisferio sur hacia el Atlántico norte, donde el calor se pierde hacia la atmósfera debido al fuerte gradiente de temperatura . Al perder calor, el agua se vuelve más densa y se hunde. Esta densificación vincula la rama superficial cálida con la rama de retorno fría y profunda en las regiones de convección en los mares nórdico y de Labrador . Las extremidades también están unidas en regiones de surgencias, donde una divergencia de las aguas superficiales provoca la succión de Ekman y un flujo ascendente de aguas profundas. [ cita necesaria ]
AMOC consta de celdas superiores e inferiores. La celda superior consiste en el flujo superficial hacia el norte, así como el flujo de retorno hacia el sur de aguas profundas del Atlántico Norte (NADW). La celda inferior representa el flujo hacia el norte de densa agua del fondo antártico (AABW), que baña el océano abisal. [2]
AMOC ejerce un control importante sobre el nivel del mar del Atlántico norte, particularmente a lo largo de la costa noreste de América del Norte. El debilitamiento excepcional del AMOC durante el invierno de 2009-2010 ha estado implicado en un dañino aumento del nivel del mar de 13 cm a lo largo de la costa de Nueva York. [26]
Puede haber dos estados estables del AMOC: una circulación fuerte (como se ha visto en los últimos milenios) y un modo de circulación débil, como lo sugieren los modelos de circulación general acoplados atmósfera-océano y los modelos de sistemas terrestres de complejidad intermedia . [19] Sin embargo, varios modelos del sistema terrestre no identifican esta biestabilidad. [19]
El transporte neto de calor hacia el norte en el Atlántico es único entre los océanos del mundo y es responsable del calor relativo del hemisferio norte . [2] AMOC transporta hasta el 25% del transporte global de calor entre la atmósfera y el océano hacia el norte en el hemisferio norte. [27] Generalmente se piensa que esto mejora el clima del noroeste de Europa, aunque este efecto es objeto de debate. [28] [29] [30]
Además de actuar como bomba de calor y disipador de calor en latitudes altas, [31] [32] AMOC es el sumidero de carbono más grande del hemisferio norte y secuestra aproximadamente 0,7 Pg (0,7 Gt ) C/año. [33] Este secuestro tiene implicaciones significativas para la evolución del calentamiento global antropogénico , especialmente con respecto a la reciente y futura disminución del vigor de AMOC. [34]
El calor es transportado desde el ecuador hacia los polos principalmente por la atmósfera , pero también por las corrientes oceánicas , con agua cálida cerca de la superficie y agua fría en niveles más profundos. El segmento más conocido de esta circulación es la Corriente del Golfo , un giro impulsado por el viento que transporta agua cálida desde el Caribe hacia el norte. Una rama de la Corriente del Golfo que se dirige hacia el norte, la Deriva del Atlántico Norte, forma parte de la circulación termohalina (THC), que transporta calor más al norte, hasta el Atlántico Norte, donde su efecto de calentamiento de la atmósfera contribuye al calentamiento de Europa. [ cita necesaria ]
La evaporación del agua del océano en el Atlántico Norte aumenta la salinidad del agua y la enfría, ambas acciones aumentan la densidad del agua en la superficie. La formación de hielo marino aumenta aún más la salinidad y la densidad, porque cuando se forma el hielo marino se expulsa sal al océano. [35] Esta agua densa luego se hunde y la corriente de circulación continúa en dirección sur. Sin embargo, la Circulación Meridional de Inversión del Atlántico (AMOC) está impulsada por las diferencias de temperatura y salinidad del océano. Pero el agua dulce disminuye la salinidad del agua del océano y, mediante este proceso, evita que las aguas más frías se hunda. Este mecanismo posiblemente causó la anomalía de la temperatura fría de la superficie del océano que se observa actualmente cerca de Groenlandia ( Mancha fría (Atlántico Norte) ). [36]
El calentamiento global podría provocar un aumento del agua dulce en los océanos del norte, al derretir los glaciares en Groenlandia y al aumento de las precipitaciones , especialmente a través de los ríos siberianos. [37] [38]
Los estudios de la Corriente de Florida sugieren que la Corriente del Golfo se debilita con el enfriamiento, siendo más débil (~10%) durante la Pequeña Edad del Hielo . [39]
Las bajas temperaturas del aire en latitudes altas provocan un importante flujo de calor del aire marino, lo que provoca un aumento de la densidad y la convección en la columna de agua. La convección en océano abierto se produce en columnas profundas y es particularmente fuerte en invierno, cuando la diferencia de temperatura entre el mar y el aire es mayor. [40] De los 6 sverdrup (Sv) de agua densa que fluyen hacia el sur sobre la GSR (Groenlandia-Escocia Ridge), 3 Sv lo hacen a través del Estrecho de Dinamarca formando Agua de Desbordamiento del Estrecho de Dinamarca (DSOW). 0,5-1 Sv fluyen sobre la cresta Islandia-Feroe y los 2-2,5 Sv restantes regresan a través del canal Feroe-Shetland; Estos dos flujos forman el agua de desbordamiento de Islandia y Escocia (ISOW). La mayor parte del flujo sobre la cresta Feroe-Shetland fluye a través del canal Faroe-Bank y pronto se une al que fluyó sobre la cresta Islandia-Feroe, para fluir hacia el sur en profundidad a lo largo del flanco oriental de la cresta Reykjanes. A medida que ISOW desborda la GSR (Cordillera Groenlandia-Escocia), arrastra turbulentamente aguas de densidad intermedia, como el agua en modo subpolar y el agua del mar de Labrador. Este grupo de masas de agua luego se mueve geostróficamente hacia el sur a lo largo del flanco este de Reykjanes Ridge, a través de la zona de fractura Charlie Gibbs y luego hacia el norte para unirse a DSOW. Estas aguas a veces se denominan aguas de desbordamiento de los mares nórdicos (NSOW). NSOW fluye ciclónicamente siguiendo la ruta superficial del SPG (giro subpolar) alrededor del Mar de Labrador y arrastra aún más el Agua del Mar de Labrador (LSW). [41]
Se sabe que la convección es suprimida en estas altas latitudes por la capa de hielo marino. El hielo marino flotante "cubre" la superficie, reduciendo la capacidad del calor para pasar del mar al aire. Esto a su vez reduce la convección y el flujo de retorno profundo de la región. La capa de hielo marino del Ártico en verano ha experimentado un retroceso dramático desde que comenzaron los registros satelitales en 1979, lo que representa una pérdida de casi el 30% de la capa de hielo de septiembre en 39 años. [42] [43] Las simulaciones de modelos climáticos sugieren que la pérdida rápida y sostenida de hielo del Ártico en septiembre es probable en las futuras proyecciones climáticas del siglo XXI. [44] [45] [46] [47]
El LSW característicamente fresco se forma a profundidades intermedias por convección profunda en el centro del Mar de Labrador, particularmente durante las tormentas invernales. [40] Esta convección no es lo suficientemente profunda como para penetrar en la capa NSOW que forma las aguas profundas del Mar de Labrador. LSW se une a NSOW para avanzar hacia el sur fuera del Mar de Labrador: mientras que NSOW pasa fácilmente por debajo del NAC en la esquina noroeste, se retiene algo de LSW. Este desvío y retención por parte del SPG explica su presencia y arrastre cerca de los desbordamientos del GSR (Greenland-Scotland Ridge). Sin embargo, la mayor parte del LSW desviado se divide antes de la CGFZ (Zona de fractura Charlie-Gibbs) y permanece en el SPG occidental. La producción de LSW depende en gran medida del flujo de calor del aire del mar y la producción anual suele oscilar entre 3 y 9 Sv. [48] [49] Las ISOW se producen en proporción al gradiente de densidad a lo largo de la Cordillera Islandia-Escocia y, como tal, son sensibles a la producción de LSW, que afecta la densidad aguas abajo [50] [51] Más indirectamente, el aumento de la producción de LSW está asociado con una SPG fortalecido y se supone que está anticorrelcionado con ISOW [52] [53] [54] Esta interacción confunde cualquier extensión simple de una reducción en las aguas de desbordamiento individuales a una reducción en AMOC. Se entiende que la producción de LSW fue mínima antes del evento de 8,2 ka, [55] y se cree que el SPG existió antes en un estado debilitado y no convectivo. [56] Existe un debate sobre hasta qué punto la convección en el Mar de Labrador juega un papel en la circulación de AMOC, particularmente en la conexión entre la variabilidad del mar de Labrador y la variabilidad de AMOC. [57] Los estudios observacionales no han sido concluyentes sobre si existe esta conexión. [2] Nuevas observaciones con el sistema OSNAP muestran poca contribución del Mar de Labrador al vuelco, y las observaciones hidrográficas de barcos que datan de 1990 muestran resultados similares. [3] [58] Sin embargo, estimaciones más antiguas de la formación de LSW utilizando diferentes técnicas sugieren un vuelco mayor. [59]
Por razones de conservación de la masa , el sistema oceánico global debe hacer subir un volumen de agua igual al que fluye hacia abajo. El afloramiento en el Atlántico se produce principalmente debido a mecanismos de afloramiento costeros y ecuatoriales.
El afloramiento costero se produce como resultado del transporte de Ekman a lo largo de la interfaz entre la tierra y una corriente impulsada por el viento. En el Atlántico esto ocurre especialmente en torno a la corriente de Canarias y la corriente de Benguela . Se ha modelado que el afloramiento en estas dos regiones está en antifase, un efecto conocido como "balancín ascendente". [60]
El afloramiento ecuatorial generalmente ocurre debido al forzamiento atmosférico y a la divergencia debido a la dirección opuesta de la fuerza de Coriolis a ambos lados del ecuador. El Atlántico presenta mecanismos más complejos como la migración de la termoclina , particularmente en el Atlántico oriental. [61]
Las aguas profundas del Atlántico Norte surgen principalmente en el extremo sur del transecto Atlántico, en el Océano Austral . [32] Este afloramiento comprende la mayor parte del afloramiento normalmente asociado con AMOC y lo vincula con la circulación global. [2] A escala global, las observaciones sugieren que el 80% de los pozos de aguas profundas se producen en el Océano Austral. [62]
Este afloramiento suministra grandes cantidades de nutrientes a la superficie, lo que sustenta la actividad biológica. El suministro superficial de nutrientes es fundamental para que el océano funcione como sumidero de carbono a largo plazo. Además, el agua aflorada tiene bajas concentraciones de carbono disuelto, ya que el agua suele tener 1.000 años y no ha sido sensible a los aumentos antropogénicos de CO 2 en la atmósfera. [63] Debido a su baja concentración de carbono, esta surgencia funciona como un sumidero de carbono. La variabilidad en el sumidero de carbono durante el período de observación ha sido estudiada y debatida detenidamente. [64] Se entiende que el tamaño del sumidero disminuyó hasta 2002 y luego aumentó hasta 2012. [65]
Después del afloramiento, se entiende que el agua toma uno de dos caminos: el agua que emerge a la superficie cerca del hielo marino generalmente forma agua de fondo densa y se dirige a la celda inferior de AMOC; El agua que emerge a la superficie en latitudes más bajas se mueve más hacia el norte debido al transporte de Ekman y se concentra en la celda superior. [32] [66]
Las reconstrucciones climáticas generalmente respaldan la hipótesis de que la AMOC ya es más débil ahora que a principios del siglo XX. Por ejemplo, un análisis estadístico de 2010 encontró un debilitamiento continuo de la AMOC desde finales de la década de 1930, con un cambio abrupto de una célula de vuelco del Atlántico Norte alrededor de 1970. [67] Los científicos del clima Michael Mann de Penn State y Stefan Rahmstorf del Instituto de Potsdam para La investigación sobre el impacto climático sugirió que el patrón de frío observado durante años de temperaturas récord es una señal de que la circulación meridional de vuelco (AMOC) del Océano Atlántico puede estar debilitándose. Publicaron sus hallazgos en 2015 y concluyeron que la circulación de AMOC se estaba desacelerando a lo largo del siglo XX y que la debilidad que demostró después de 1975 no tenía precedentes en el último milenio. Sugirieron que, aunque la AMOC había experimentado una recuperación parcial después de 1975, el futuro derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia probablemente la debilitaría aún más. [4] Otro estudio de 2015 sugirió que la AMOC se ha debilitado entre un 15% y un 20% en 200 años. [68] En 2018, otra reconstrucción sugirió un debilitamiento de alrededor del 15% desde mediados del siglo XX. [69] Sin embargo, todos estos hallazgos fueron cuestionados por una investigación de 2022 que indicó que entre 1900 y 2019, una tendencia inducida por el cambio climático no comenzó a surgir hasta 1980, y todavía es débil en relación con la variabilidad natural de la circulación. [6]
Algunos estudios intentan profundizar en el pasado preindustrial. En 2018, uno de esos artículos sugirió que los últimos 150 años de AMOC mostraron una debilidad excepcional en comparación con los 1500 años anteriores, e indicó una discrepancia en el momento modelado del declive de AMOC después de la Pequeña Edad del Hielo . [70] En febrero de 2021, un estudio publicado en Nature Geoscience [5] informó que en el milenio anterior se había producido un debilitamiento sin precedentes de la AMOC, una indicación de que el cambio fue causado por acciones humanas. [71] Su coautor dijo que AMOC ya se había desacelerado en aproximadamente un 15%, y ahora se están viendo impactos: "En 20 a 30 años es probable que se debilite aún más, y eso inevitablemente influirá en nuestro clima, por lo que veríamos una aumento de tormentas y olas de calor en Europa, y el nivel del mar aumenta en la costa este de Estados Unidos". [71] En febrero de 2022, Nature Geoscience publicó un artículo de comentario "Matters Arising" en coautoría de 17 científicos, que cuestionó esos hallazgos y argumentó que la tendencia AMOC a largo plazo sigue siendo incierta. [7] La revista también había publicado una respuesta de los autores del estudio de 2021 al artículo "Matters Arising", donde defendieron sus hallazgos. [72]
En febrero de 2021, un estudio reconstruyó los últimos 30 años de variabilidad de AMOC y no encontró evidencia de disminución. [73] En agosto de 2021, un estudio publicado en Nature Climate Change mostró cambios significativos en ocho índices AMOC independientes y sugirió que podrían indicar "una pérdida casi completa de estabilidad". Sin embargo, si bien se basó en más de un siglo de datos sobre la temperatura y la salinidad del océano, se vio obligado a omitir todos los datos de 35 años antes de 1900 y después de 1980 para mantener registros consistentes de los ocho indicadores. [19] En abril de 2022, otro estudio publicado en Nature Climate Change utilizó casi 120 años de datos entre 1900 y 2019 y no encontró ningún cambio entre 1900 y 1980, con una reducción de un solo nivel en la fuerza de AMOC que no surgió hasta 1980, una variación que permanece dentro del rango de variabilidad natural. [6] Un artículo de revisión de marzo de 2022 concluyó que, si bien puede haber un debilitamiento a largo plazo del AMOC causado por el calentamiento global, sigue siendo difícil de detectar al analizar su evolución desde 1980, ya que ese período de tiempo presenta períodos de debilitamiento y fortalecimiento. , y la magnitud de cualquiera de los cambios es incierta (en el rango entre 5% y 25%). La revisión concluyó con un llamado a realizar investigaciones más sensibles y a más largo plazo. [74]
Las observaciones directas de la fuerza del AMOC han estado disponibles sólo desde 2004 desde el conjunto RAPID , un conjunto de amarre in situ a 26°N en el Atlántico, dejando sólo evidencia indirecta del comportamiento anterior del AMOC. [75] [71] Si bien los modelos climáticos predicen un debilitamiento de AMOC en escenarios de calentamiento global, a menudo tienen dificultades para igualar las observaciones o reconstrucciones de la corriente. En particular, la disminución observada en el período 2004-2014 fue diez veces mayor que la predicha por los modelos climáticos que participaron en la Fase 5 del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados (CMIP5): sin embargo, algunos científicos lo atribuyeron a una disminución mayor de lo previsto. variabilidad interdecadal de la circulación, en lugar de una tendencia forzada por el clima, lo que sugiere que la AMOC se recuperaría en solo unos pocos años. [76] [77] En febrero de 2021, un estudio indicó que la AMOC de hecho se recuperó de esa disminución y no encontró evidencia de una disminución general de la AMOC en los últimos 30 años. [73] Asimismo, un estudio de Science Advances publicado en 2020 no encontró cambios significativos en la circulación de AMOC en relación con la década de 1990, a pesar de los cambios sustanciales en el Océano Atlántico Norte durante el mismo período. [78]
En abril de 2004, la hipótesis de que la Corriente del Golfo se está apagando recibió un impulso cuando un análisis retrospectivo de datos de satélites estadounidenses pareció mostrar una desaceleración del Giro del Atlántico Norte , el remolino norte de la Corriente del Golfo. [79]
En mayo de 2005, Peter Wadhams informó en The Times (Londres) sobre los resultados de las investigaciones realizadas en un submarino bajo la capa de hielo del Ártico midiendo las chimeneas gigantes de agua fría y densa, en las que el agua fría y densa normalmente se hunde hasta el fondo del mar y se reemplazado por agua cálida, formando uno de los motores de la Deriva del Atlántico Norte. Él y su equipo descubrieron que las chimeneas prácticamente habían desaparecido. Normalmente hay entre siete y doce columnas gigantes, pero Wadhams encontró sólo dos columnas gigantes, ambas extremadamente débiles. [80] [81]
En 2005, se observó una reducción del 30% en las corrientes cálidas que transportan agua hacia el norte desde la Corriente del Golfo desde la última medición de este tipo en 1992. Los autores notaron incertidumbres en las mediciones. [82] Tras las discusiones en los medios, Detlef Quadfasel señaló que la incertidumbre de las estimaciones de Bryden et al. es alto, pero dice que otros factores y observaciones respaldan sus resultados, y las implicaciones basadas en registros paleoclimáticos muestran caídas de la temperatura del aire de hasta 10 °C en décadas, relacionadas con cambios abruptos de la circulación oceánica cuando se alcanza un cierto umbral. Concluyó que más observaciones y modelos son cruciales para proporcionar una alerta temprana de una posible ruptura devastadora de la circulación. [83] En respuesta, Quirin Schiermeier concluyó que la variación natural era la culpable de las observaciones, pero destacó posibles implicaciones. [84] [85]
En 2008, Vage et al. informó "el regreso de la convección profunda al giro subpolar en los mares de Labrador e Irminger en el invierno de 2007-2008", empleando "datos de flotación de perfiles del programa Argo para documentar la mezcla profunda" y "una variedad de in situ, datos satelitales y de reanálisis" para establecer el contexto del fenómeno. Esto podría tener mucho que ver con las observaciones de variaciones en el comportamiento de las chimeneas de agua fría. [86]
La desaceleración o el cierre de la circulación termohalina es un efecto hipotético del cambio climático en una circulación oceánica importante. La Corriente del Golfo es parte de esta circulación y es parte de la razón por la cual el norte de Europa es más cálido de lo que sería normalmente; Edimburgo tiene la misma latitud que Moscú. La Circulación Termohalina influye en el clima de todo el mundo. Los impactos del declive y el posible cierre de la AMOC podrían incluir pérdidas en la producción agrícola, cambios en los ecosistemas y el desencadenamiento de otros puntos de inflexión climáticos. [11] Otros impactos probables de la disminución de AMOC incluyen la reducción de las precipitaciones en latitudes medias, el cambio de patrones de precipitaciones fuertes en los trópicos y Europa, y el fortalecimiento de las tormentas que siguen la trayectoria del Atlántico Norte. Por último, una disminución también estaría acompañada de un fuerte aumento del nivel del mar a lo largo de la costa oriental de América del Norte. [57]
El vuelco del Atlántico no es una característica estática de la circulación global, sino más bien una función sensible de las distribuciones de temperatura y salinidad, así como de los forzamientos atmosféricos. Las reconstrucciones paleoceanográficas del vigor y la configuración de AMOC han revelado variaciones significativas a lo largo del tiempo geológico [87] [88] que complementan la variación observada en escalas más cortas. [89] [76]
Las reconstrucciones de un "cierre" o modo "Heinrich" del Atlántico Norte han alimentado las preocupaciones sobre un futuro colapso de la circulación debido al cambio climático global. La física de una parada estaría respaldada por la bifurcación de Stommel, donde el aumento del forzamiento por agua dulce o aguas superficiales más cálidas conduciría a una reducción repentina del vuelco, por lo que el forzamiento debe reducirse sustancialmente antes de que sea posible reiniciar. [90] En 2022, un estudio sugirió que la "memoria" cada vez mayor de las variaciones multidecenales pasadas en la circulación del sistema podría actuar como un indicador de alerta temprana de un punto de inflexión. [91]
Un cierre de AMOC estaría impulsado por dos retroalimentaciones positivas: la acumulación de agua dulce y calor en áreas de hundimiento. AMOC exporta agua dulce del Atlántico Norte, y una reducción en el vuelco refrescaría las aguas e inhibiría la corriente descendente. [92] De manera similar a su exportación de agua dulce, AMOC también divide el calor en las profundidades del océano en un régimen de calentamiento global; es posible que un AMOC debilitado conduzca a un aumento de las temperaturas globales y una mayor estratificación y desaceleración. [31] Sin embargo, este efecto se vería atenuado por una reducción concomitante en el transporte de aguas cálidas al Atlántico Norte bajo un AMOC debilitado, una retroalimentación negativa sobre el sistema. Además, una reconstrucción paleoceanográfica de 2022 encontró solo un impacto limitado del forzamiento masivo del agua dulce en la desglaciación final del Holoceno hace entre 11.700 y 6.000 años, cuando el aumento del nivel del mar ascendió a unos 50 metros. Sugirió que la mayoría de los modelos sobreestiman el impacto del forzamiento del agua dulce en AMOC. [22]
Para complicar la cuestión de las retroalimentaciones positivas y negativas sobre la temperatura y la salinidad, el componente de AMOC impulsado por el viento aún no está completamente limitado. Un papel relativamente mayor del forzamiento atmosférico conduciría a una menor dependencia de los factores termohalinos enumerados anteriormente y haría que AMOC fuera menos vulnerable a los cambios de temperatura y salinidad bajo el calentamiento global. [93]
Además de la reconstrucción paleoceanográfica, se han investigado el mecanismo y la probabilidad del colapso utilizando modelos climáticos. Los modelos terrestres de complejidad intermedia (EMIC) han predicho históricamente que un AMOC moderno tendrá equilibrios múltiples , caracterizados como modos cálido, frío y apagado. [94] Esto contrasta con modelos más completos, que sesgan hacia un AMOC estable caracterizado por un equilibrio único. Sin embargo, esta estabilidad se pone en duda debido a un flujo modelado de agua dulce hacia el norte que está en desacuerdo con las observaciones. [76] [95] Un flujo no físico hacia el norte en los modelos actúa como una retroalimentación negativa sobre el vuelco y sesgos falsos hacia la estabilidad. [14] Por otro lado, también se sugirió que el forzamiento estacionario de agua dulce utilizado en los EMIC clásicos es demasiado simplista, y un estudio de 2022 que modificó un EMIC de bifurcación de Stommel para utilizar un flujo transitorio de agua dulce más realista encontró que este cambio retrasó el comportamiento de vuelco. en el modelo por más de 1000 años. El estudio sugirió que esta simulación es más consistente con las reconstrucciones de la respuesta de AMOC al pulso 1A de Meltwater , cuando se observó un retraso igualmente largo. [23]
Don Chambers, de la Facultad de Ciencias Marinas de la Universidad del Sur de Florida , mencionó: "Se espera que el principal efecto de una desaceleración del AMOC sean inviernos y veranos más fríos en todo el Atlántico Norte, y pequeños aumentos regionales en el nivel del mar en la costa de América del Norte". [96] James Hansen y Makiko Sato declararon:
La desaceleración de AMOC que causa un enfriamiento de ~1 °C y tal vez afecte los patrones climáticos es muy diferente de un cierre de AMOC que enfría el Atlántico Norte varios grados Celsius; esto último tendría efectos dramáticos sobre las tormentas y sería irreversible en la escala temporal de un siglo. [97]
Un artículo de 2005 sugirió que una severa desaceleración del AMOC colapsaría los recuentos de plancton del Atlántico Norte a menos de la mitad de su biomasa previa a la alteración debido a la mayor estratificación y la severa caída en el intercambio de nutrientes entre las capas del océano. [10] En 2019, un estudio sugirió que la disminución observada de ~10% en la productividad del fitoplancton en el Atlántico norte puede proporcionar evidencia para esta hipótesis. [98]
La caída de la circulación meridional del Atlántico se ha relacionado con un aumento extremo del nivel del mar en la región . [99] Un artículo de 2015 simuló cambios oceánicos globales bajo escenarios de desaceleración y colapso de AMOC y encontró que disminuiría en gran medida el contenido de oxígeno disuelto en el Atlántico Norte, incluso cuando aumentaría ligeramente a nivel global debido a mayores aumentos en los otros océanos. [100] En 2018, la desaceleración de AMOC también estuvo vinculada a una creciente desoxigenación costera . [101] En 2020, se vinculó con el aumento de la salinidad en el Atlántico Sur. [102]
Un estudio publicado en 2016 encontró más evidencia de un impacto considerable de una desaceleración en el aumento del nivel del mar en la costa este de EE. UU . El estudio confirma hallazgos de investigaciones anteriores que identificaron a la región como un punto crítico para el aumento del nivel del mar, con un potencial de desviar entre 3 y 4 veces la tasa de aumento, en comparación con el promedio mundial. Los investigadores atribuyen el posible aumento a un mecanismo de circulación oceánica llamado formación de aguas profundas, que se reduce debido a la desaceleración de AMOC, lo que genera más bolsas de agua más cálidas debajo de la superficie. Además, el estudio señaló: "Nuestros resultados sugieren que las tasas más altas de emisión de carbono también contribuyen al aumento [del nivel del mar] en esta región en comparación con el promedio mundial". [103] En 2021, otro artículo también había sugerido que la desaceleración había influido en que la costa noreste de los Estados Unidos terminara como una de las regiones de América del Norte con el calentamiento más rápido. [104] [105]
En 2020, un estudio evaluó los efectos del debilitamiento proyectado de AMOC en el siglo XXI bajo la Ruta de Concentración Representativa 8.5, que retrata un futuro de emisiones en continuo aumento. En este escenario, un AMOC debilitado también frenaría la disminución del hielo marino del Ártico y retrasaría la aparición de un Ártico libre de hielo en unos 6 años, además de evitar más del 50% de la pérdida de hielo marino en los bordes del Mar de Labrador y el Mar de Groenlandia. , Mar de Barents y Mar de Okhotsk en los años 2061-2080. También encontró un desplazamiento hacia el sur de la Zona de Convergencia Intertropical , con los aumentos de lluvia asociados hacia el norte sobre el Océano Atlántico tropical y disminuciones hacia el sur, pero advirtió que esas tendencias se verían eclipsadas por los cambios mucho mayores en las precipitaciones asociados con el RCP. 8.5. Finalmente, descubrió que esta desaceleración se profundizaría aún más en las bajas islandesas y aleutianas debido al desplazamiento de los chorros del oeste. [106]
En 2021, se desarrolló un modelo de red conceptual que conecta la AMOC, la capa de hielo de Groenlandia, la capa de hielo de la Antártida occidental y la selva amazónica (todos ellos puntos de inflexión climáticos bien conocidos ) mediante un conjunto de ecuaciones simplificadas. Sugirió que, si bien es poco probable que los cambios en AMOC desencadenen un comportamiento de inflexión en esos otros elementos del sistema climático por sí solos, cualquier otro elemento climático en transición hacia la inflexión también afectaría a los demás a través de una conexión mediada por la desaceleración de AMOC, iniciando potencialmente un inflexión. cascada a través de escalas de tiempo de varios siglos. En consecuencia, la desaceleración de AMOC reduciría el umbral de calentamiento global más allá del cual se podría esperar que se incline cualquiera de esos cuatro elementos (incluido el propio AMOC), a diferencia de los umbrales establecidos a partir del estudio de esos elementos de forma aislada. [107]
Una evaluación de 2021 del impacto económico de los puntos de inflexión climáticos encontró que, si bien los puntos de inflexión en general probablemente aumentarían el costo social del carbono en aproximadamente un 25%, con un 10% de posibilidades de que los puntos de inflexión lo dupliquen, es probable que la desaceleración de AMOC sí lo haga. lo contrario y reduciría el coste social del carbono en aproximadamente un -1,4%, ya que actuaría para contrarrestar los efectos del calentamiento en Europa, que está más desarrollada y, por tanto, representa una fracción mayor del PIB mundial que las regiones que se verían afectadas negativamente. por la desaceleración. [108] Al año siguiente, este hallazgo y los hallazgos más amplios del estudio fueron severamente criticados por un grupo de científicos, incluidos Steve Keen y Timothy Lenton , quienes consideraron que esos hallazgos eran una grave subestimación. [109] Los autores han respondido a esta crítica señalando que su artículo debe ser tratado como el punto de partida en la evaluación económica de los puntos de inflexión en lugar de la última palabra, y dado que la mayor parte de la literatura incluida en su metanálisis carece de la capacidad de estiman los daños climáticos no relacionados con el mercado, es probable que sus cifras estén subestimadas. [110]
La posibilidad de que el AMOC sea un sistema biestable (que esté "encendido" o "apagado") y pueda colapsar repentinamente ha sido un tema de discusión científica durante mucho tiempo. [111] [112] En 2004, The Guardian publicó las conclusiones de un informe encargado por el asesor de defensa del Pentágono, Andrew Marshall, que sugería que la temperatura media anual en Europa caería 6 grados Fahrenheit entre 2010 y 2020 como resultado de una abrupta AMOC. cerrar. [113]
En general, un cierre de la circulación termohalina (THC) causado por el calentamiento global provocaría un enfriamiento en el Atlántico Norte , Europa y América del Norte. [114] [115] Esto afectaría particularmente a áreas como las Islas Británicas , Francia y los países nórdicos , que se calientan por la deriva del Atlántico Norte . [116] [117] Las principales consecuencias, además del enfriamiento regional, también podrían incluir un aumento de las grandes inundaciones y tormentas, un colapso de las reservas de plancton , calentamiento o cambios en las precipitaciones en los trópicos o Alaska y la Antártida , eventos de El Niño más frecuentes e intensos. debido a cierres asociados de las corrientes de Kuroshio , Leeuwin y Australia Oriental que están conectadas a la misma circulación termohalina que la Corriente del Golfo, o un evento anóxico oceánico : oxígeno ( O
2) debajo de los niveles de la superficie de los océanos estancados se agota por completo, una causa probable de eventos de extinción masiva en el pasado . [84]
En 2002, un estudio había sugerido que un cierre del AMOC podría desencadenar el tipo de cambios bruscos y masivos de temperatura que ocurrieron durante el último período glacial : una serie de eventos Dansgaard-Oeschger (fluctuaciones climáticas rápidas) pueden atribuirse al forzamiento del agua dulce en altas latitudes interrumpiendo el THC. El modelo de 2002 en el que el THC se ve obligado a apagarse muestra enfriamiento, localmente hasta 8 °C (14 °F). [118] Una revisión de 2017 concluyó que existe evidencia sólida de cambios pasados en la fuerza y la estructura de la AMOC durante eventos climáticos abruptos como el Younger Dryas y muchos de los eventos de Heinrich . [119]
Un estudio de 2015 dirigido por James Hansen encontró que el cierre o la desaceleración sustancial del AMOC, además de posiblemente contribuir a los eventos extremos del final del Eemian , provocará un aumento más general de las condiciones climáticas severas. El enfriamiento adicional de la superficie debido al derretimiento del hielo aumenta los gradientes de temperatura de la superficie y de la troposfera inferior, y provoca en las simulaciones de modelos un gran aumento de la energía de remolinos en latitudes medias en toda la troposfera de latitudes medias. Esto, a su vez, conduce a un aumento de la baroclinicidad producido por gradientes de temperatura más fuertes, lo que proporciona energía para fenómenos meteorológicos más severos. Esto incluye tormentas ciclónicas invernales y cercanas al invierno conocidas coloquialmente como "supertormentas", que generan vientos casi huracanados y, a menudo, grandes cantidades de nieve. Estos resultados implican que un fuerte enfriamiento en el Atlántico Norte debido al cierre de AMOC aumenta potencialmente la velocidad media estacional del viento de los vientos del noreste hasta entre un 10% y un 20% en relación con las condiciones preindustriales. Debido a que la disipación de la energía eólica es proporcional al cubo de la velocidad del viento, esto se traduce en un aumento de la disipación de la energía de las tormentas en un factor de ~1,4 a 2. Sin embargo, los cambios simulados se refieren a vientos medios estacionales promediados sobre grandes cuadros de cuadrícula, no a tormentas individuales. [13]
En 2017, un estudio evaluó los efectos de un cierre de El Niño-Oscilación del Sur (ENOS), pero no encontró ningún impacto general, ya que los procesos atmosféricos divergentes se anulan entre sí. [120] En 2021, un estudio que utilizó un modelo del sistema terrestre comunitario sugirió que, no obstante, una desaceleración de AMOC podría aumentar la fuerza de El Niño-Oscilación del Sur y, por lo tanto, amplificar los extremos climáticos, especialmente si se desarrolla otra circulación de vuelco meridional en el Océano Pacífico en respuesta a Desaceleración de la AMOC. [121] Por el contrario, un estudio de 2022 mostró que es probable que un colapso de AMOC acelere los vientos alisios del Pacífico y la circulación de Walker , al tiempo que debilita los máximos subtropicales de la India y el Atlántico sur . [122] El siguiente estudio del mismo equipo mostró que el resultado de esos patrones atmosféricos alterados es una reducción de ~30% en la variabilidad del ENOS y una reducción de ~95% en la frecuencia de eventos extremos de El Niño. A diferencia de hoy, los eventos de El Niño se vuelven más frecuentes en el Pacífico central que en el este. [123] Al mismo tiempo, esto esencialmente haría que un estado de La Niña fuera dominante en todo el mundo, lo que probablemente provocaría precipitaciones extremas más frecuentes en el este de Australia y peores temporadas de sequías e incendios forestales en el suroeste de los Estados Unidos. [124]
En 2020, un estudio evaluó el impacto de un colapso de AMOC en la agricultura y la producción de alimentos en Gran Bretaña. [125] Se estimó que el colapso de AMOC revertiría el impacto del calentamiento global en Gran Bretaña y provocaría una caída de temperatura promedio de 3,4 °C. Además, reduciría las precipitaciones durante la temporada de crecimiento en alrededor de <123 mm, lo que a su vez reduciría la superficie de tierra apta para la agricultura del 32% al 7%. El valor neto de la agricultura británica disminuiría en alrededor de £346 millones por año, o más del 10%. [12]
Un estudio de 2021 utilizó un enfoque de modelado simplificado para evaluar el impacto de un cierre en la selva amazónica y su hipótesis de muerte regresiva y transición a un estado de sabana en algunos escenarios de cambio climático. Sugirió que un cierre aumentaría las precipitaciones en el sur del Amazonas debido al cambio de una Zona de Convergencia Intertropical y, por lo tanto, ayudaría a contrarrestar la muerte regresiva y potencialmente estabilizar al menos la parte sur de la selva tropical. [126]
La investigación sobre la fortaleza futura de la AMOC se muestra a continuación en orden cronológico. Se basa principalmente en proyecciones de los modelos de circulación general atmósfera-océano , aunque grandes revisiones como los informes del IPCC también se basan en observaciones actuales y reconstrucciones históricas, lo que les permite tener en cuenta una gama más amplia de posibilidades y asignar probabilidad a la eventos no cubiertos explícitamente por los modelos.
Alrededor de 2001, el Tercer Informe de Evaluación del IPCC proyectaba un alto nivel de confianza en que el THC tendería a debilitarse en lugar de detenerse, y que los efectos del calentamiento superarían al enfriamiento, incluso en Europa. [127]
Cuando se publicó el Quinto Informe de Evaluación del IPCC en 2014, se consideró muy poco probable una transición rápida del AMOC y esta evaluación se ofreció con un alto nivel de confianza. [128] Esa evaluación tenía varias limitaciones, como un sesgo informado de los modelos CMIP hacia la estabilidad de AMOC, [17] y el análisis insuficiente de los impactos en la circulación causados por la intrusión de agua de deshielo de la capa de hielo de Groenlandia .
En 2016, un estudio pretendía corregir esta deficiencia añadiendo estimaciones del derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia a las proyecciones de ocho modelos climáticos de última generación. Encontró que para 2090-2100, la AMOC se debilitaría en alrededor de un 18% (con un rango de debilitamiento potencial entre 3% y 34%) bajo la Ruta de Concentración Representativa "intermedia" 4.5, mientras que se debilitaría en un 37% (con una oscilan entre el 15% y el 65%) bajo la Ruta de Concentración Representativa 8.5, que presenta un escenario de emisiones en continuo aumento. Cuando los dos escenarios se extienden más allá de 2100, AMOC se estabilizó bajo RCP 4.5, pero continúa disminuyendo bajo RCP 8.5, con una disminución promedio del 74% entre 2290 y 2300 y una probabilidad del 44% de un colapso total. [15]
En 2017, otro estudio aplicó una corrección de sesgo al modelo del sistema climático comunitario y simuló un escenario idealizado en el que las concentraciones de CO 2 se duplican abruptamente con respecto a los niveles de 1990 y permanecen estables después: según los autores, tales concentraciones darían como resultado un calentamiento aproximadamente entre RCP 4,5 y RCP. 6.0. El AMOC se mantuvo estable en un modelo estándar, pero colapsó después de 300 años de simulación en un modelo con corrección de sesgo. [14] En 2020, un estudio realizó simulaciones de RCP 4.5 y RCP 8.5 entre 2005 y 2250 en un modelo de sistema terrestre comunitario integrado con un módulo avanzado de física oceánica que permitió una representación más realista del agua de deshielo de la capa de hielo de la Antártida. El aporte de agua dulce fue entre 4 y 8 veces mayor en el escenario RCP 4.5 modificado en comparación con el experimento de control (un aumento de 0,1 a 0,4–0,8 sverdrup ), y de 5 a 10 veces mayor en el escenario RCP 8.5 modificado (de 0,2 a un promedio de 1 sverdrup, con valores máximos de más de 2 sverdrup alrededor de 2125 debido al colapso de la plataforma de hielo de Ross ). En ambas simulaciones RCP 4.5, AMOC disminuye de su fuerza actual de 24 sverdrup a 19 sverdrup para el año 2100: después de 2200, comienza a recuperarse en la simulación de control pero permanece en 19 sverdrup en la simulación modificada. En ambas simulaciones RCP 8.5, hay un casi colapso de la corriente, ya que disminuye a 8 sverdrups después de 2100 y permanece en ese nivel hasta el final del período de simulación: en la simulación modificada, se necesitan 35 años más para alcanzar 8 sverdrups que en la carrera de control. [129]
Otro estudio publicado en 2020 analizó cómo la AMOC se vería afectada si la temperatura se estabilizara en 1,5 grados, 2 grados (los dos objetivos del Acuerdo de París , ambos muy por debajo del calentamiento bajo RCP 4,5) o 3 grados para 2100 (ligeramente por encima del calentamiento esperado para 2100 bajo RCP 4.5). En los tres casos, la AMOC disminuye durante 5 a 10 años más después de que cesa el aumento de temperatura, pero no se acerca al colapso y recupera su fuerza después de unos 150 años. [dieciséis]
En 2021, el Sexto Informe de Evaluación del IPCC volvió a evaluar que es muy probable que la AMOC disminuya en el siglo XXI y expresó una gran confianza en que los cambios serían reversibles en unos siglos si se revertiera el calentamiento. [8] : 19 A diferencia del Quinto Informe de Evaluación, solo había expresado una confianza media en lugar de una confianza alta en que AMOC evitaría un colapso antes de finales de siglo. Esta reducción en la confianza probablemente estuvo influenciada por varios estudios de revisión que llamaron la atención sobre el sesgo de estabilidad de la circulación dentro de los modelos de circulación general , [130] [131] así como por estudios de modelado oceánico simplificados que sugieren que el AMOC puede ser más vulnerable a cambios abruptos que lo que sugieren los modelos a mayor escala. [18]
En 2022, un estudio realizó experimentos de modelado con tres modelos climáticos que participaron en el Proyecto de Intercomparación de Modelos Químicos y Aerosoles, y encontró que una mitigación muy agresiva de la contaminación del aire como las partículas y el ozono a nivel del suelo podría debilitar la circulación de AMOC en un 10% para el final del siglo si sucediera por sí solo, debido a la reducción de los aerosoles de azufre estratosféricos que enfrían el clima . Los autores recomendaron combinar la mitigación de la contaminación del aire con la mitigación de las emisiones de metano para evitar este resultado, ya que tanto el metano (un fuerte agente de calentamiento) como los aerosoles de sulfato (un agente de enfriamiento) son igualmente de corta duración en la atmósfera, y una reducción simultánea de ambos anularía sus efectos. [132]
En 2022, una evaluación exhaustiva de todos los posibles puntos de inflexión climáticos identificó 16 puntos de inflexión climáticos plausibles, incluido un colapso de la AMOC. Sugirió que lo más probable es que un colapso sea provocado por 4 grados Celsius de calentamiento global, pero que hay suficiente incertidumbre para sugerir que podría desencadenarse con niveles de calentamiento tan bajos como 1,4 grados, o tan altos como 8 grados. Asimismo, estima que una vez que se desencadene el colapso de AMOC, lo más probable es que se produzca en 50 años, pero el rango total está entre 15 y 300 años. Finalmente, concluye que este colapso reduciría las temperaturas globales en alrededor de 0,5 grados centígrados, mientras que las temperaturas regionales en Europa bajarían entre 4 y 10 grados centígrados. [133] [134] Esa evaluación también trató el colapso del giro subpolar norte como un posible punto de inflexión separado, que podría ocurrir entre 1,1 grados y 3,8 grados de calentamiento (aunque esto solo es simulado por una fracción de los modelos climáticos). La cifra más probable es 1,8 grados, y una vez desencadenado, el colapso del giro probablemente tardaría 10 años de principio a fin, con un rango entre 5 y 50 años. Se estima que la pérdida de esta convección reducirá la temperatura global en 0,5 grados, mientras que la temperatura media en Europa disminuirá alrededor de 3 grados. También hay impactos sustanciales en las precipitaciones regionales .
En julio de 2023, un artículo de un par de investigadores de la Universidad de Copenhague sugirió que el colapso de AMOC probablemente ocurriría alrededor de 2057, con un rango de confianza del 95% entre 2025 y 2095. [20] Sin embargo, utilizó un modelo de menor complejidad, considerado menos fiables que los modelos CMIP empleados por el IPCC. Ese modelo no es bueno para distinguir entre una desaceleración importante y un colapso total. Además, el estudio se basó en datos aproximados de temperatura de la región del giro subpolar norte, que otros científicos no consideran representativa de toda la circulación, creyendo que, en cambio, está potencialmente sujeta a un punto de inflexión separado. Algunos científicos aún describieron esta investigación como "preocupante" y señalaron que puede proporcionar una "valiosa contribución" una vez que se disponga de mejores datos de observación, pero hubo un acuerdo generalizado entre los expertos en que el registro aproximado del artículo era "insuficiente", y uno de ellos dijo que La proyección tenía " pies de barro ". Algunos llegaron incluso a decir que el estudio utilizó datos de observación antiguos de cinco estudios de barcos que "han estado desacreditados durante mucho tiempo" por la falta de un debilitamiento importante observado en las observaciones directas desde 2004, "incluso en la referencia que citan". [21]
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