El rol de los océanos en el ciclo del agua y el cambio climático

Muchas veces pensamos en el agua solo en términos de ríos o lluvias, pero los océanos juegan un rol clave en el clima del planeta. ¿Podrías contarnos cómo el cambio climático está afectando los océanos y, por ende, el ciclo del agua?

Debido a su gran capacidad calorífica, el océano absorbe grandes cantidades (más del 90%) del exceso de calor emitido a la atmósfera por actividad humana, y a través de procesos químicos, físicos y biológicos el océano absorbe aproximadamente el 30% de las emisiones de dióxido de carbono antropogénicas.  En particular, el océano actúa como un reservorio de energía para la atmósfera, y la distribución espacial del calor en la superficie del océano ejerce un control fundamental en los patrones del tiempo en regiones continentales, modulando el clima regional y global. El océano cumple un rol fundamental en mitigar los efectos del cambio climático global, pero esto ocurre a expensas de otros impactos adversos. El contenido de calor en el océano está aumentando desde hace varias décadas con tasas de calentamiento récord en los últimos años, alterando patrones de temperatura y precipitación, aumentando la frecuencia e intensidad de eventos extremos, olas de calor marinas, acelerando el aumento del nivel del mar,  procesos de pérdida de oxígeno en el océano. Por ejemplo, en nuestra región observaciones satelitales e in situ de temperatura y contenido de calor demuestran que el Océano Atlántico Sudoccidental se está calentando en todas sus profundidades en tasas sin precedentes. Otro impacto adverso es la acidificación oceánica como consecuencia de la absorción de carbono en el océano, que produce daños en organismos marinos. 

El ciclo del agua es el movimiento de agua entre los distintos reservorios del océano, la atmósfera, criosfera (las partes congeladas de nuestro planeta), y la tierra, por lo que existen una gran cantidad de feedbacks (o retroalimentaciones) dentro del sistema climático en su conjunto. Si nos concentramos en el océano, en un clima más caliente el agua se evapora más rápido, se produce mayor cantidad de precipitación y se acelera el ciclo del agua en el océano y en el continente. Las precipitaciones, y en determinadas regiones la descarga agua dulce provenientes de ríos, influencian a la salinidad del mar, que a su vez influencia la densidad y la circulación oceánica. Debido a la aceleración del ciclo del agua, en el océano se observan gradientes más pronunciados en la salinidad superficial, el agua con mayor contenido de sal aumenta su salinidad mediante evaporación mientras que el agua menos salina se vuelve más diluida en regiones de lluvias intensas, intensificando los patrones de la diferencia entre evaporación y precipitación, y la severidad de eventos extremos. En gran parte del Océano Atlántico Sur tropical y subtropical se observa que la salinidad de aguas superficiales y subsuperficiales ha aumentado considerablemente. Además el aceleramiento del ciclo de agua contribuye al derretimiento de masas de hielo en regiones polares, que a su vez influye directamente en la circulación oceánica de gran escala, por ejemplo en el debilitamiento de la celda de circulación meridional (AMOC por sus siglas en inglés, Atlantic Meridional Overturning Circulation) y en el aumento del nivel del mar. Todos estos procesos se combinan además con otros factores como la acción del viento.

Las corrientes oceánicas y el acceso al agua dulce

Las corrientes oceánicas funcionan como una gran cinta transportadora de calor y nutrientes. ¿Qué pasa cuando se alteran? ¿Podría afectar el acceso al agua dulce en algunas regiones?

La circulación meridional en el Atlántico (o AMOC por sus siglas en inglés) es un sistema de corrientes oceánicas que cumple un rol fundamental en absorber, almacenar, liberar y redistribuir calor, sal, carbono, y otras propiedades dentro de cuencas oceánicas, entre distintas cuencas oceánicas a través de intercambios interoceánicos, y con la atmósfera. Cambios en la intensidad de la circulación oceánica tienen efectos en el clima a través de la distribución y transporte de calor, en la distribución y disponibilidad de nutrientes y oxígeno oceánico y en la absorción de carbono. Brevemente, las corrientes oceánicas son causadas por gradientes de presión y de densidad (que está determinada por la temperatura y la salinidad) y por la acción del viento en superficie, en un sistema rotante, y su variabilidad depende de la variabilidad de estas variables y procesos físicos asociados. 

Variaciones en el sistema de corrientes oceánicas y en la temperatura del mar influencian fuertemente el ciclo del agua, causando alteraciones en patrones de lluvia, influenciando la ocurrencia de temporales e inundaciones, o períodos de sequías. Por ejemplo, evidencia científica indica que el sistema de corrientes oceánicas AMOC se está debilitando, y modelos numéricos predicen que este debilitamiento causaría alteraciones importantes en el ciclo del agua, como el desplazamiento hacia el sur de patrones de lluvia tropicales influenciando a los sistemas de precipitación en África y en Sudamérica. Según estudios recientes un debilitamiento de la AMOC reduciría la precipitación anual en África Occidental disminuyendo la duración de la temporada húmeda mientras que los impactos en Sudamérica son más variables espacialmente y existe mayor incertidumbre en las proyecciones.

Por otro lado, el contenido de calor oceánico se relaciona directamente con la densidad del agua y la altura dinámica del mar. El aumento del nivel del mar se debe al derretimiento de hielos, y en segundo lugar a la expansión térmica. Entonces, cambios en la temperatura, salinidad, densidad del agua, y en los patrones de viento pueden causar aumento del nivel del mar en algunas regiones, y alterar la ubicación y trayectoria de las corrientes oceánicas, alterando los intercambios de propiedades entre el océano y la atmósfera. En regiones costeras, el aumento del nivel del mar puede contaminar regiones de acceso agua dulce con intrusiones de agua más salina reduciendo la disponibilidad de agua dulce para consumo o agricultura, se pueden inundar ecosistemas terrestres, y puede afectar infraestructura y medios de potabilización. Además, estudios recientes indican que el aumento del nivel del mar podría elevar los niveles de agua subterránea en zonas costeras, lo que podría aumentar peligros de inundaciones.

Desafíos y soluciones para la conservación del agua

En Argentina tenemos una relación especial con el agua, desde los ríos hasta el Atlántico. ¿Qué desafíos enfrentamos en la conservación de nuestros recursos hídricos?

Principalmente, existe un consenso en la comunidad científica en que sin una reducción drástica de emisión de gases, el calentamiento global continuará produciendo importantes cambios en el ciclo del agua, las precipitaciones anuales globales continuarán aumentando mientras que la evaporación aumentará en el océano, y se continuará acelerando el ciclo hidrológico. A nivel más regional mi percepción es que los desafíos incluyen la elaboración y adopción de planes de adaptación al cambio climático y eventos climáticos extremos (inundaciones, sequías) en recursos hídricos, la preservación de fuentes de agua, ecosistemas y reservorios, prevención de la sobrexplotación de recursos hídricos, contar con infraestructura adecuada, y reducir o evitar la contaminación, por ejemplo de plásticos en el océano. En el océano un ejemplo de conservación es fomentar la creación de áreas marinas protegidas, con el objetivo de preservar ecosistemas y la biodiversidad.

Si pensamos en soluciones, ¿qué acciones concretas podemos tomar como sociedad para proteger el agua, tanto en tierra como en el mar?

Creo que para contribuir a los desafíos mencionados antes, la principal forma de protección del agua es a través del conocimiento y a través de ese conocimiento contribuir a la educación y concientización, y a la implementación de acciones concretas que deben estar sostenidas institucionalmente. Aumentar el conocimiento científico, en este caso en particular de modulares oceánicos de la condiciones ambientales y las conexiones con la sociedad, la salud humana y de ecosistemas, y como los cambios en el sistema climático son disruptivos para el ciclo del agua afectando la disponibilidad de agua y recursos hídricos y marinos, ofrece el potencial de un futuro quizás menos caótico y más predecible para quienes están más afectados por alteraciones en el ciclo del agua y otro cambios climáticos. 

El impacto del deshielo glacial en los océanos

Este año, el Día Mundial del Agua se centra en la conservación de los glaciares. Desde tu mirada como oceanógrafa, ¿cómo se relacionan los glaciares con la salud de los océanos?

Debido al calentamiento global, los glaciares continuarán en retroceso, incluso muchos de ellos podrían desaparecer independientemente de las emisiones futuras de acuerdo a evaluaciones recientes, lo que afectará la disponibilidad de agua en regiones de montaña. En el océano, la adición de agua dulce como resultado de derretimiento de glaciares y capas de hielo, produce cambios en la salinidad, temperatura, y en muchos casos en la disponibilidad de nutrientes, modificando el ambiente de ecosistemas marinos, lo que puede afectar su distribución y abundancia. Como mencioné antes, la adición de agua dulce por derretimiento de glaciares altera la circulación oceánica y el nivel del mar.

Por ejemplo, la dilución del contenido de sal en el Océano Atlántico Norte como consecuencia del derretimiento de glaciares y capas de hielo en regiones polares disminuye la densidad del agua de mar y debilita procesos de hundimiento de masas de agua, que son clave para el funcionamiento de la celda de circulación meridional, cuyo debilitamiento tiene implicancias climáticas y socio económicas globales. El derretimiento de glaciares y capas de hielo es la principal causa del aumento del nivel mar, que a su vez aumenta la erosión costera y exacerba la crecida de agua durante eventos de tormentas severas. 

Para cerrar, si tuvieras que dejar un mensaje para que más personas se involucren en la protección del agua, ¿cuál sería?

En el caso del océano, además de su rol fundamental en modular el clima regional y global, provee recursos y servicios esenciales para la vida, el acceso a bienestar, recreación, y en nuestro país es parte de nuestra identidad cultural debido a nuestra extensas costas que bordean el Océano Atlántico. Como mencioné anteriormente, el océano es muy vulnerable al cambio climático, lo que también implica riesgos. Todas las personas dependemos en alguna forma del océano, creo que es importante concientizar en que los servicios que el océano provee no son ilimitados y su capacidad de absorber el exceso de calor y dióxido de carbono emitidos a la atmósfera podría estar alcanzando un límite.

EHyS