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Aguas del fondo antártico

La AABW se forma en el Océano Austral a partir del enfriamiento del agua superficial en polinias .

El agua de fondo antártica ( AABW ) es un tipo de masa de agua en el océano Austral que rodea la Antártida con temperaturas que oscilan entre −0,8 y 2 °C (35 °F) y salinidades absolutas de 34,6 a 35,0 g/kg. [1] Como la masa de agua más densa de los océanos, se encuentra que AABW ocupa el rango de profundidad por debajo de los 4000 m de todas las cuencas oceánicas que tienen una conexión con el océano Austral a ese nivel. [2] AABW forma la rama inferior del movimiento a gran escala en los océanos del mundo a través de la circulación termohalina .

La AABW se forma cerca de la superficie en las polinias costeras a lo largo de la costa de la Antártida, [3] donde las altas tasas de formación de hielo marino durante el invierno conducen a la densificación de las aguas superficiales a través del rechazo de salmuera . [4] Dado que la masa de agua se forma cerca de la superficie, es responsable del intercambio de grandes cantidades de calor y gases con la atmósfera. [5] La AABW tiene un alto contenido de oxígeno en relación con el resto de las aguas profundas de los océanos, pero este se agota con el tiempo. Esta agua se hunde en cuatro regiones distintas alrededor de los márgenes del continente y forma la AABW; este proceso conduce a la ventilación del océano profundo, o ventilación abisal . [6]

Formación y circulación

El agua del fondo antártico se forma en los mares de Weddell y Ross , frente a la costa de Adelia y en el cabo Darnley a partir del enfriamiento del agua superficial en polinias y debajo de la plataforma de hielo . [7] Un factor importante que permite la formación de agua del fondo antártico es el viento superficial frío que sopla desde el continente antártico. [8] Los vientos superficiales alejan el hielo marino de la costa, creando polinias que abren la superficie del agua a una atmósfera fría durante el invierno, lo que ayuda a formar más hielo marino. Las polinias costeras antárticas forman hasta el 10% del hielo marino total del Océano Austral durante una sola temporada, [9] lo que equivale a unos 2000 km3 de hielo marino. [10] El agua superficial se enriquece con sal a partir de la formación de hielo marino y se enfría debido a la exposición a una atmósfera fría durante el invierno, lo que aumenta la densidad de esta masa de agua. Debido a su mayor densidad, forma desbordes por el talud continental antártico y continúa hacia el norte a lo largo del fondo. Es el agua más densa del océano abierto y se encuentra debajo de otras aguas intermedias y del fondo en la mayor parte del hemisferio sur. El agua del fondo del mar de Weddell es el componente más denso del agua del fondo antártico.

Una fuente importante de agua para la formación de AABW es la masa de agua cálida de alta mar conocida como agua profunda circumpolar (CDW; salinidad > 35 g/kg y temperatura potencial > 0 o C). [11] Estas masas de agua cálidas son enfriadas por polinias costeras para formar las AABW más densas. [12] Las polinias costeras que forman AABW ayudan a evitar que las masas de agua cálida CDW intrusas accedan a la base de las plataformas de hielo, [13] actuando así para proteger las plataformas de hielo de un mayor derretimiento basal debido al calentamiento oceánico. En áreas como el mar de Amundsen, donde la actividad de polinias costeras ha disminuido hasta el punto en que se impide la formación de agua densa, [14] las plataformas de hielo vecinas han comenzado a retroceder y pueden estar al borde del colapso. [15]

La evidencia indica que la producción de agua de fondo antártica a través del Holoceno (últimos 10.000 años) no está en una condición de estado estable; [16] es decir, los sitios de producción de agua de fondo cambian a lo largo del margen antártico en escalas de tiempo de década a siglo a medida que cambian las condiciones para la existencia de polinias . Por ejemplo, el desprendimiento del glaciar Mertz , que ocurrió el 12 y 13 de febrero de 2010, cambió drásticamente el entorno para la producción de agua de fondo, reduciendo la exportación hasta en un 23% en la región de la Tierra de Adelia . [17] La ​​evidencia de los núcleos de sedimentos, que contienen capas de sedimentos entrecruzados que indican fases de corrientes de fondo más fuertes, recolectados en la plataforma Mac. Robertson [18] y la Tierra de Adelia [19] sugiere que se han "activado" y "desactivado" nuevamente como sitios importantes de producción de agua de fondo durante los últimos miles de años.

Flujo de agua del fondo antártico en el Atlántico ecuatorial

Océano Atlántico

El canal de Vema, una profunda depresión en la dorsal del Río Grande del Atlántico Sur a 31°18′S 39°24′O / 31.3°S 39.4°O / -31.3; -39.4 , es un conducto importante para las aguas de fondo antárticas y las aguas de fondo del mar de Weddell que migran hacia el norte. [20] Al llegar al ecuador , aproximadamente un tercio de las aguas de fondo antárticas que fluyen hacia el norte ingresan a la cuenca de Guayana, principalmente a través de la mitad sur del canal ecuatorial a 35°O. La otra parte recircula y parte de ella fluye a través de la zona de fractura de Romanche hacia el Atlántico oriental. [21]

En la cuenca de Guayana, al oeste de los 40°O, la topografía inclinada y la fuerte corriente profunda del límite occidental que fluye hacia el este podrían impedir que el agua del fondo antártico fluya hacia el oeste: por lo tanto, tiene que girar hacia el norte en la pendiente oriental de la dorsal de Ceará. A los 44°O, al norte de la dorsal de Ceará, el agua del fondo antártico fluye hacia el oeste en el interior de la cuenca. Una gran fracción del agua del fondo antártico ingresa al Atlántico oriental a través de la zona de fractura de Vema . [21]

Vías de paso de las aguas del fondo antártico

Océano Índico

En el océano Índico , la brecha de Crozet-Kerguelen permite que el agua del fondo antártico se desplace hacia el ecuador. Este movimiento hacia el norte equivale a 2,5  Sv . El agua del fondo antártico tarda 23 años en llegar a la brecha de Crozet-Kerguelen. [22] Al sur de África, el agua del fondo antártico fluye hacia el norte a través de la cuenca de Agulhas y luego hacia el este a través del paso de Agulhas y sobre los márgenes meridionales de la meseta de Agulhas y luego hacia la cuenca de Mozambique. [23]

Cambio climático

El cambio climático y el derretimiento posterior de la capa de hielo del sur han ralentizado la formación de AABW, y es probable que esta ralentización continúe. Es posible que la formación de AABW se detenga por completo ya en 2050. [24] Esta interrupción tendría efectos dramáticos en la circulación oceánica y los patrones climáticos globales. [ cita requerida ]

Potencial de interrupción de la AABW

La mayor intrusión de agua profunda circumpolar cálida , junto con un mayor derretimiento de la base de la plataforma de hielo, puede afectar la formación de aguas densas en la plataforma. [25] Para que el agua superficial se convierta en agua profunda, debe ser muy fría y salina. Gran parte de la formación de aguas profundas proviene del rechazo de salmuera, donde el agua depositada es extremadamente salina y fría, lo que la hace extremadamente densa. El aumento del derretimiento del hielo que se produjo a principios de la década de 2000 ha creado un período de agua más dulce entre 2011 y 2015 dentro del agua del fondo. [26] Esto ha sido claramente frecuente en las aguas del fondo antártico cerca de la Antártida occidental , principalmente en el área del mar de Weddell . [26]

Si bien el enfriado de la AABW se ha corregido por sí solo en los últimos años [ ¿cuándo? ] con una disminución en el derretimiento del hielo, la posibilidad de un mayor derretimiento del hielo en el futuro aún plantea una amenaza. [26] Con el aumento potencial del derretimiento del hielo a niveles suficientemente extremos, puede tener un impacto grave en la capacidad de formación de agua de las profundidades marinas. Si bien esto crearía una desaceleración a la que se hizo referencia anteriormente, también puede crear un calentamiento adicional. El aumento de la estratificación proveniente de las aguas más dulces y cálidas reducirá la circulación de aguas profundas y del fondo y aumentará los flujos de agua cálida alrededor de la Antártida. [25] Las aguas superficiales sostenidamente más cálidas solo aumentarían el nivel de derretimiento del hielo, la estratificación y la desaceleración de la circulación y formación de la AABW. Además, sin la presencia de esas aguas más frías que producen rechazo de salmuera que se deposita en la AABW, es posible que con el tiempo ya no se forme más agua de fondo alrededor de la Antártida. [25] Esto afectaría a más personas que la Antártida, ya que la AABW desempeña un papel importante en la formación de aguas profundas y la circulación en aguas profundas, que deposita oxígeno en las profundidades marinas y es un importante sumidero de carbono . Sin estas conexiones, las profundidades marinas se verían drásticamente modificadas y podría producirse un colapso de comunidades enteras de las profundidades marinas. [25]

Sin embargo, algunos estudios indican que la formación de WSBW en el mar de Weddell está impulsada predominantemente por cambios en el hielo marino provocados por el viento, y que el aumento de la formación de hielo marino compensa en exceso el derretimiento de las capas de hielo, lo que hace que los efectos del derretimiento de los glaciares antárticos en WSBW sean mínimos. [27]

Referencias

  1. ^ Schmidt, Christina; Morrison, Adele K.; England, Matthew H. (17 de junio de 2023). "Variabilidad interanual de la formación de agua del fondo antártico impulsada por el viento y el hielo marino". Revista de investigación geofísica: océanos . 128 (6). Código Bibliográfico :2023JGRC..12819774S. doi : 10.1029/2023JC019774 . S2CID  259468175.
  2. ^ "Glosario de meteorología de la AMS, aguas del fondo antártico". Sociedad Meteorológica Estadounidense . Consultado el 29 de junio de 2023 .
  3. ^ Portela, Esther; Rintoul, Stephen R.; Herraiz-Borreguero, Laura; Roquet, Fabien; Bestley, Sophie; van Wijk, Esmee; Tamura, Takeshi; McMahon, Clive R.; Guinet, Christophe; Harcourt, Robert; Hindell, Mark A. (diciembre de 2022). "Controles sobre la formación de agua densa en la plataforma en cuatro polinias de la Antártida oriental". Revista de investigación geofísica: océanos . 127 (12). Código Bibliográfico :2022JGRC..12718804P. doi :10.1029/2022JC018804. ISSN  2169-9275.
  4. ^ Ohshima, Kay I.; Fukamachi, Yasushi; Williams, Guy D.; Nihashi, Sohey; Roquet, Fabien; Kitade, Yujiro; Tamura, Takeshi; Hirano, Daisuke; Herráiz-Borreguero, Laura; Campo, Iain; Hindell, Marcos; Aoki, Shigeru; Wakatsuchi, Masaaki (marzo de 2013). "Producción de agua del fondo antártico por intensa formación de hielo marino en la polinia del Cabo Darnley". Geociencia de la naturaleza . 6 (3): 235–240. Código Bib :2013NatGe...6..235O. doi :10.1038/ngeo1738. ISSN  1752-0908.
  5. ^ Renfrew, Ian A.; King, John C.; Markus, Thorsten (junio de 2002). "Polinias costeras en el sur del mar de Weddell: variabilidad del presupuesto de energía superficial". Journal of Geophysical Research: Oceans . 107 (C6): 3063. Bibcode :2002JGRC..107.3063R. doi :10.1029/2000JC000720. ISSN  0148-0227.
  6. ^ Gunn, Kathryn L.; Rintoul, Stephen R.; England, Matthew H.; Bowen, Melissa M. (junio de 2023). "Reducción reciente del vuelco y la ventilación abisales en la cuenca antártica australiana". Nature Climate Change . 13 (6): 537–544. Código Bibliográfico :2023NatCC..13..537G. doi : 10.1038/s41558-023-01667-8 .
  7. ^ Talley, Lynne (1999). "Algunos aspectos del transporte de calor oceánico por las circulaciones superficiales, intermedias y profundas". Mecanismos del cambio climático global en escalas de tiempo milenarias . Serie de monografías geofísicas. Vol. 112. págs. 1–22. Código Bibliográfico :1999GMS...112....1T. doi :10.1029/GM112p0001. ISBN: 0-87590-095-X.
  8. ^ Massom, R.; Michael, K.; Harris, PT; Potter, MJ (1998). "La distribución y los procesos formativos de las polinias de calor latente en la Antártida oriental". Anales de glaciología . 27 : 420–426. Código Bibliográfico :1998AnGla..27..420M. doi : 10.3189/1998aog27-1-420-426 .
  9. ^ Tamura, Takeshi; Ohshima, Kay I.; Nihashi, Sohey (abril de 2008). "Mapeo de la producción de hielo marino en las polinias costeras antárticas". Geophysical Research Letters . 35 (7). Código Bibliográfico :2008GeoRL..35.7606T. doi :10.1029/2007GL032903. ISSN  0094-8276.
  10. ^ Tamura, Takeshi; Ohshima, Kay I.; Fraser, Alexander D.; Williams, Guy D. (mayo de 2016). "Variabilidad de la producción de hielo marino en polinias costeras antárticas". Journal of Geophysical Research: Oceans . 121 (5): 2967–2979. Bibcode :2016JGRC..121.2967T. doi :10.1002/2015JC011537. ISSN  2169-9275.
  11. ^ Morrison, AK; Hogg, A. McC.; England, MH; Spence, P. (mayo de 2020). "Transporte de aguas profundas circumpolares cálidas hacia la Antártida impulsado por la exportación local de agua densa en cañones". Science Advances . 6 (18): eaav2516. Bibcode :2020SciA....6.2516M. doi :10.1126/sciadv.aav2516. ISSN  2375-2548. PMC 7195130 . PMID  32494658. 
  12. ^ Williams, GD; Herraiz-Borreguero, L.; Roquet, F.; Tamura, T.; Ohshima, KI; Fukamachi, Y.; Fraser, AD; Gao, L.; Chen, H.; McMahon, CR; Harcourt, R.; Hindell, M. (23 de agosto de 2016). "La supresión de la formación de agua del fondo antártico por el derretimiento de las plataformas de hielo en la bahía de Prydz". Nature Communications . 7 (1): 12577. Bibcode :2016NatCo...712577W. doi :10.1038/ncomms12577. ISSN  2041-1723. PMC 4996980 . PMID  27552365. 
  13. ^ Narayanan, Aditya; Gille, Sarah T.; Mazloff, Matthew R.; du Plessis, Marcel D.; Murali, K.; Roquet, Fabien (junio de 2023). "Distribución zonal de las tasas de transformación de aguas profundas circumpolares y su relación con el contenido de calor en las plataformas antárticas". Revista de investigación geofísica: océanos . 128 (6). Código Bibliográfico :2023JGRC..12819310N. doi :10.1029/2022JC019310. ISSN  2169-9275.
  14. ^ Moorman, Ruth; Thompson, Andrew F.; Wilson, Earle A. (28 de agosto de 2023). "Las polinias costeras permiten transiciones entre tasas altas y bajas de derretimiento de la plataforma de hielo de la Antártida occidental". Geophysical Research Letters . 50 (16). Código Bibliográfico :2023GeoRL..5004724M. doi : 10.1029/2023GL104724 . ISSN  0094-8276.
  15. ^ Naughten, Kaitlin A.; Holland, Paul R.; De Rydt, Jan (noviembre de 2023). "Inevitable aumento futuro del derretimiento de la plataforma de hielo de la Antártida occidental durante el siglo XXI". Nature Climate Change . 13 (11): 1222–1228. Bibcode :2023NatCC..13.1222N. doi : 10.1038/s41558-023-01818-x . ISSN  1758-6798.
  16. ^ Broecker, WS; Peacock, SL; Walker, S.; Weiss, R.; Fahrbach, E.; Schroeder, M.; Mikolajewicz, U.; Heinze, C.; Key, R.; Peng, T.-H.; Rubin, S. (1998). "¿Cuánta agua profunda se forma en el océano Austral?". Journal of Geophysical Research: Oceans . 103 (C8): 15833–15843. Bibcode :1998JGR...10315833B. doi : 10.1029/98JC00248 .
  17. ^ Kusahara, Kazuya; Hasumi, Hiroyasu; Williams, Guy D. (2011). "Impacto del desprendimiento de la lengua del glaciar Mertz en la formación y exportación de agua densa". Nature Communications . 2 (1): 159. Bibcode :2011NatCo...2..159K. doi : 10.1038/ncomms1156 . PMID  21245840.
  18. ^ Harris, PT (2000). "Sedimentos laminados en forma de ondas en la plataforma de la Antártida Oriental: ¿evidencia de producción episódica de agua de fondo durante el Holoceno?". Marine Geology . 170 (3–4): 317–330. Bibcode :2000MGeol.170..317H. doi :10.1016/s0025-3227(00)00096-7.
  19. ^ Harris, PT; Brancolini, G.; Armand, L.; Busetti, M.; Beaman, RJ; Giorgetti, G.; Prestie, M.; Trincardi, F. (2001). "El depósito de deriva de la plataforma continental indica una producción de agua del fondo antártico en estado no estacionario en el Holoceno". Marine Geology . 179 (1–2): 1–8. Bibcode :2001MGeol.179....1H. doi :10.1016/s0025-3227(01)00183-9.
  20. ^ "Glosario AMS, canal Vema". Sociedad Meteorológica Estadounidense . Consultado el 20 de febrero de 2012 .[ enlace muerto permanente ]
  21. ^ ab Rhein, Monika ; Stramma, Lothar; Krahmann, Gerd (1998). "La expansión del agua del fondo antártico en el Atlántico tropical" (PDF) . Investigación en aguas profundas, parte I . 45 (4–5): 507–527. Bibcode :1998DSRI...45..507R. CiteSeerX 10.1.1.571.6529 . doi :10.1016/S0967-0637(97)00030-7 . Consultado el 14 de febrero de 2012 . 
  22. ^ Haine, TWN; Watson, AJ; Liddicoat, MI; Dickson, RR (1998). "El flujo de agua del fondo antártico hacia el suroeste del océano Índico estimado utilizando CFC". Journal of Geophysical Research . 103 (C12): 27637–27653. Bibcode :1998JGR...10327637H. doi : 10.1029/98JC02476 .
  23. ^ Uenzelmann-Neben, G.; Huhn, K. (2009). "Depósitos sedimentarios en el margen continental del sur de Sudáfrica: ¿hundimiento versus no deposición o erosión por corrientes oceánicas?" (PDF) . Marine Geology . 266 (1–4): 65–79. Bibcode :2009MGeol.266...65U. doi :10.1016/j.margeo.2009.07.011 . Consultado el 1 de abril de 2015 .
  24. ^ Hansen, James; Sato, Makiko; Hearty, Paul; Ruedy, Reto; Kelley, Maxwell; Masson-Delmotte, Valerie; Russell, Gary; Tselioudis, George; Cao, Junji (22 de marzo de 2016). "Derretimiento del hielo, aumento del nivel del mar y supertormentas: evidencia de datos paleoclimáticos, modelos climáticos y observaciones modernas de que un calentamiento global de 2 °C podría ser peligroso". Química atmosférica y física . 16 (6): 3761–3812. arXiv : 1602.01393 . Código Bibliográfico :2016ACP....16.3761H. doi : 10.5194/acp-16-3761-2016 . ISSN  1680-7324. S2CID  9410444.
  25. ^ abcd Silvano, A., Rintoul, SR, Peña-Molino, B., Hobbs, WR, van Wijk, E., Aoki, S., ... & Williams, GD (2018). El enfriado por el agua de deshielo glacial mejora el derretimiento de las plataformas de hielo y reduce la formación de agua de fondo antártica. Science advances, 4(4), eaap9467.
  26. ^ abc Aoki, S., Yamazaki, K., Hirano, D., Katsumata, K., Shimada, K., Kitade, Y., ... y Murase, H. (2020). Reversión de la tendencia al endulzamiento del agua de fondo antártica en la cuenca australiana-antártica durante la década de 2010. Informes científicos, 10(1), 1-7.
  27. ^ Zhou, Shenjie; Meijers, Andrew JS; Meredith, Michael P.; Abrahamsen, E. Povl; Holanda, Paul R.; Silvano, Alejandro; Sallée, Jean-Baptiste; Østerhus, Svein (12 de junio de 2023). "Desaceleración de la exportación de agua del fondo antártico impulsada por el viento climático y los cambios en el hielo marino". Naturaleza Cambio Climático . 13 (7): 701–709. Código Bib : 2023NatCC..13..701Z. doi : 10.1038/s41558-023-01695-4 . hdl : 11250/3084548 . ISSN  1758-6798.