El giro de Ross es uno de los tres giros que existen en el Océano Austral alrededor de la Antártida , los otros son el giro de Weddell y el giro de Balleny. El giro de Ross se encuentra 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 del talud antártico al sur, el giro de Balleny al oeste y un límite variable al este debido a los 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 Ross Gyre es de 20 ± 5 Sverdrup (Sv) [3] y desempeña 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.
La merluza negra antártica , [7] las orcas , [8] los pingüinos Adelia , [9] el krill antártico , [10] los salpidae , [10] el prión de pico delgado [11] y muchas otras aves marinas [11] pasan parte de sus vidas en el río Ross. Giro.
Las predicciones sobre el cambio climático anticipan un fortalecimiento de la circulación del giro, lo que aumentaría el derretimiento del hielo de la plataforma [12] y ralentizaría 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 Cordillera Pacífico-Antártica, y al sur por la Corriente del Talud Antártico (ASC) y la plataforma continental antártica. [1] El giro está ubicado entre 160°E y 140°W [14] con un límite oriental variable asociado con la extensión oriental de la Cordillera Pacífico-Antártica. [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 contrae semestralmente debido a la reducción de la altura de la superficie del mar (SSH) al norte del giro luego de la profundización de la baja del mar de Amundsen (ASL) hacia el este. [16] El giro alcanza su mayor superficie en mayo y noviembre, y su menor tamaño después del invierno y el verano. [16] El centro del giro está ubicado entre 164°W, 68°S y 150°W, 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 sin estar claros y son difíciles de estudiar, pero las teorías actuales atribuyen a su formación el forzamiento del viento y la conservación del momento zonal equilibrados por gradientes de vorticidad [17] y fuerzas de fricción del fondo . [18] Los vientos polares predominantes del oeste crean un 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 el ACC cruza la Cordillera 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 vertiente antártica. Otras teorías que atribuyen el bloqueo de los flujos geostróficos en una masa continental occidental [20] a la formación de giros en el Océano Austral han sido cuestionadas, ya que el giro de Ross se forma sin que se bloquee ningún contorno geostrófico. [21] Sin embargo, las simulaciones de modelos subrayan la importancia del sistema de crestas del norte para fortalecer la circulación de giros subpolares y dar forma a la estratificación de la región. [22]
El Ross Gyre juega un papel importante en el intercambio de masas de agua polar y calor en la Antártida, conectando el 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 a los mares de Bellingshausen y Amundsen , lo que puede afectar las tasas de derretimiento 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 espacios en la Cordillera 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 fría de deshielo y agua del fondo antártico recién formada (AABW) 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 Ross Gyre; 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 mayor salinidad en la superficie que los mares de Amundsen . [25] Una explicación para estas salinidades es la adición de más agua de deshielo en el mar de Amundsen procedente de la plataforma costera que en el giro de Ross. [25] Se ha registrado que la salinidad ha disminuido 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 lo mismo que agregar 18 mm de agua dulce a la superficie del giro. [5] El área sur del Ross Gyre tiene los cambios más fuertes en salinidad registrados. [5] Como el giro de Ross es bastante remoto, la biogeoquímica de esta región está relativamente poco muestreada. Recientemente, para aumentar el esfuerzo de muestreo se han utilizado flotadores Argo , plataformas autónomas de deriva y perfilado con varios sensores biogeoquímicos que incluyen temperatura, salinidad y nutrientes. [26] Los flotadores Argo desplegados en Ross Gyre también han medido temperaturas entre -1,0 - 2,5 °C ± 1 °C, salinidad entre 33,8 - 34,6 ± 0,2 PSU y concentraciones de nitrato entre 26 - 32 ± 1 μmol kg -1 . [26]
Las concentraciones de nutrientes y carbono medidas en Ross Gyre 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 , 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 ha medido que las concentraciones de pCO₂ se encuentran 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 ha medido que las concentraciones de pCO₂ se encuentran entre los rangos de 525 - 560 μatm, NO⁻₃ entre 30 - 32 μmol kg -1, PO₄³⁻ 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 Ross Gyre durante el verano austral encontró que la proporción de silicato/producción comunitaria neta (NCP) era de 0,66 ± 0,02 en el área norte del Ross Gyre, lo que los científicos explicaron que se debe a 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 proporción es más alta que las proporciones 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]
Ross Gyre alberga un amplio espectro de especies e interacciones ecológicas. Sus aguas contribuyen al ciclo de vida de la económicamente valiosa merluza negra antártica ( Dissostichus mawsoni ), [28] comúnmente comercializada como lubina chilena, y se han registrado al menos ocho especies de aves marinas [11] en la región. Dado que el punto sur del giro de Ross limita con el mar de Ross , también desempeña un papel indirecto en las zonas de alimentación del pingüino Adelia ( Pygoscelis adeliae ) al controlar la extensión del hielo. [29] [9] Las ballenas orca tipo C también han sido registradas mediante seguimiento por satélite en la vertiente antártica, extendiéndose mucho más allá del mar de Ross y hasta el 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 realizado en 2018 mostró que dos especies principales eran las más comúnmente observadas en Ross Gyre: el prión de pico delgado 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 Ross Gyre. Un estudio realizado en 2019 mostró que los pingüinos Adelia aumentaron sus esfuerzos de búsqueda de alimento viajando más allá del Área Marina Protegida del Mar de Ross durante su fase subadulta y su temporada no reproductiva. [9] Las velocidades más lentas del giro de Ross están relacionadas con los años afectados por icebergs en el mar de Ross, que pueden afectar significativamente la temporada de reproducción del pingüino Adelia. [29]
El prión de pico delgado, los petreles moteados y los pingüinos Adelia demuestran 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 especies de aves por latitud también indica la presencia de las siguientes especies en el giro de Ross: petrel damero ( Daption capense ) , petrel cariblanco ( Pelagodroma marina ) , albatros real ( Diomedea epomophora ), albatros de Salvin ( Thalassarche salvini ) , y pardela sombría ( Ardenna grisea ) . [11]
La merluza negra antártica ( D. mawsoni ) juega un papel esencial en la red alimentaria del giro de Ross, donde es depredador de otros invertebrados y también forma parte de la dieta de la foca de Weddell. [31] La austromerluza antártica también se ha convertido en un importante pez capturado comercialmente, especialmente alrededor del Mar de Ross. Se han registrado individuos adultos tan al norte como 55°S y 57°S en Ross Gyre. [7]
La dispersión de juveniles de austromerluza se ha relacionado con la deriva del hielo marino desde Ross Gyre, donde el aumento de la deriva del hielo marino conduce a una disminución en el éxito del reclutamiento. [28] Un estudio realizado por el Instituto Nacional de Investigación del Agua y la Atmósfera de Nueva Zelanda encontró que la deriva del hielo influenciada por el giro de Ross puede determinar el éxito del reclutamiento de juveniles sanos. [28] Las simulaciones basadas en datos oceanográficos indican que la ventaja inicial de los juveniles de austromerluza de seguir la deriva del hielo disminuye a medida que crecen. En las primeras etapas de su vida, el hielo marino proporciona alimento y refugio de los depredadores. Sin embargo, este no es el caso en su segunda temporada de invierno. Los resultados modelados mostraron que los juveniles que continúan siguiendo la deriva del hielo por el giro norte y este de Ross durante su segunda temporada invernal, en lugar de seguir las corrientes oceánicas, pueden resultar en una disminución del 70% en el éxito del 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 como alimento para múltiples especies de aves marinas, incluidos los pingüinos Adelia, [32] y 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 de Ross Gyre se intensificará debido al aporte del derretimiento del hielo marino; provocando que las aguas del Ross Gyre se expandieran 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 prevé que el derretimiento de la capa de hielo y el enfriamiento del giro de Ross desacelerarán la formación de aguas profundas en el Océano Austral , lo que amenaza con desacelerar la circulación termohalina global . [13]
Los estudios han explorado el papel del Ross Gyre en la absorción de carbono mejorando la bomba biológica a través de experimentos de fertilización con hierro en los océanos (OIF). Los modelos predicen esto utilizando partículas orgánicas de carbono (POC) simuladas 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, ofreciendo 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 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 del mar de Amundsen .
El Ross Gyre SSH también varía según la temporada. Durante el otoño, el nivel del mar costero y el SSH de Ross Gyre son los más altos, mientras que el SSH es el 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. SAM está asociado con la deriva y la extensión del hielo. [35] Con el calentamiento climático, se prevé que la SAM positiva persista durante el siglo XXI en las corrientes costeras antárticas, fortaleciendo el movimiento ascendente de aguas cálidas subterráneas hacia la costa y facilitando el rápido derretimiento de la capa de hielo antártica. [36]
El Océano Austral, a pesar de su papel fundamental en la regulación del clima, los procesos oceánicos y el secuestro de carbono; sigue estando poco investigado. La adquisición de mediciones in situ en buques 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 cuenta con la ayuda de dispositivos de monitoreo autónomos, como Argo Floats , 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 gracias al uso de nueva tecnología para los flotadores. Esto incluye sensores de temperatura que detectan la presencia de hielo, permitiendo 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 realizar observaciones son el uso de altimetría por satélite por radar para mediciones de la capa de hielo y SSH. [40]