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Efectos del cambio climático en los océanos

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Panorama general del efecto de los cambios climáticos en el océano. Los efectos regionales se muestran en cursiva.[1]​
Esta animación de la NASA muestra los procesos oceánicos de la Tierra como una fuerza importante que conectadistintos sistemas climáticos del planeta.

Existen múltiples efectos del cambio climático en los océanos. Uno de los principales es el aumento de la temperatura, que a su vez contribuye al aumento del nivel del mar y a que ocurran olas de calor marinas con mayor frecuencia. Otros efectos incluyen la acidificación de los océanos, la disminución del hielo marino, el aumento de la estratificación de los océanos y la reducción de los niveles de oxígeno. Otro efecto importante son cambios en las corrientes oceánicas, incluido el debilitamiento de la circulación meridional del Atlántico.[2]​Todos estos cambios desencadenan a su vez efectos en los ecosistemas marinos. ​ La principal causa de estos efectos es el cambio climático provocado por las emisiones humanas de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono y el metano. El calentamiento de los océanos ocurre principalmente porque el océano está absorbiendo la mayor parte del calor adicional en el sistema climático.[3]​El océano absorbe también parte del dióxido de carbono extra de la atmósfera, lo cual provoca una disminución en el pH o acidificación de los océanos.Los científicos estiman que el océano ha absorbido alrededor del 25% de todas las emisiones de CO2 emitidas por nuestras sociedades.[4]​

La estratificación del océano ocurre naturalmente debido a cambios de densidad en el agua causados principalmente por diferencias en temperatura o salinidad. Debido a que el calentamiento proviene principalmente de la atmósfera, la capa superficial del océano recibe más calor, lo cual reduce su densidad e incrementa la separación con las capas de agua más profundas. La estratificación aumenta a medida que la superficie del océano se calienta debido al aumento de la temperatura del aire. : 471  Esto produce una reducción en la circulación e intercambio con capas de agua más frías y profundas, resultando en la reducción de la capacidad del océano para absorber calor. Por lo tanto, el calor que no es absorbido por el océano irá a la atmósfera y a la tierra, resultando también en un incremento en la cantidad de energía disponible para ciclones tropicales y otras tormentas. Otro efecto del aumento en la estratificación es la disminución del transporte de nutrientes desde el fondo marino hacia la superficie. Éstos nutrientes sustentan la producción primaria y por ende a los ecosistemas marinos, por lo que un océano más estratificado tiene menor capacidad para almacenar carbono.​[5]​

Otro efecto es la disminución de los niveles de oxígeno en los océanos pues es menos soluble en el agua a medida que aumenta la temperatura. Como resultado, una parte del oxígeno en los océanos pasa a la atmósfera. Una mayor estratificación también puede reducir el suministro de oxígeno desde las aguas superficiales a aguas más profundas, reduciendo aún más el contenido de oxígeno en el agua.[6]​Observaciones recientes indican que el océano ya ha estado perdiendo oxígeno y zonas con bajos niveles de oxígeno se están expandiendo en todo el mundo. : 471 

Éstos cambios provocan daños en los ecosistemas marinos y pueden acelerar la exitinción de especies​ o causar explosiones demográficas en ciertas poblaciones, alterando así la distribución de especies.​[2]​Esto a su vez afecta la industria pesquera y el turismo. El aumento en las temperaturas marinas también tiene impactos negativos en distintos ecosistemas marinos, como los arrecifes de coral. Los corales de arrecifes tropicales son altamente sensibles a los aumentos de temperatura, tal que aún pequeños aumentos de temperatura pueden tener un impacto significativo, produciendo blanqueamiento de coral y en casos más severos mortalidad masiva de corales. La acidificaciónd el océano y el aumento de la temperatura también afectará la productividad y distribución de especies en el océano, afectando pesquerías y alterando los ecosistemas marinos. La pérdida de hielo marino en los polos impactará de forma severa a muchas especies polares que dependen de él. La interacción entre muchos de los efectos del cambio climático puede incrementar la presión en el sistema climático y los ecosistemas marinos.[2]​

Cambios debido al aumento de los niveles de gases de efecto invernadero

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La mayor parte del exceso de calor debido al calentamiento global es absorbido por los océanos, penetrando hasta las zonas más profundas. [7]​
Energía (calor) agregada a distintos componentes del sistema climático debido al calentamiento global (datos de 2007).

Actualmente (2020), la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera es de más de 410 partes por millón (ppm), casi un 50% más alta que los niveles preindustriales. Estos niveles, así como su acelerado aumento, no tienen precedentes en los 55 millones de años del registro geológico.Está claramente establecido que este exceso CO2 tiene un origen humano, resultado de una combinación de emisiones por quema de combustibles fósiles, emisiones industriales y de cambio de uso de suelo.La idea de que el océano funciona como un importante sumidero de CO2 antropogénico se ha debatido en la literatura científica al menos desde finales de los años cincuenta. Varias pruebas apuntan a que el océano absorbe aproximadamente una cuarta parte del total de las emisiones antropogénicas de CO2.

Los reportes del Panel Intergubernamental de Cambio Climático de 2019 indican que:

Es prácticamente seguro que el océano global se ha calentado sin cesar desde 1970 y ha absorbido más del 90% del exceso de calor en el sistema climático [...]. Desde 1993, la tasa de calentamiento de los océanos se ha más que duplicado [...]. Es muy probable que las olas de calor marinas hayan duplicado su frecuencia desde 1982 y estén aumentando en intensidad [...]. Al absorber más CO2, el océano ha sufrido una acidificación superficial cada vez mayor [...]. Se ha producido una pérdida de oxígeno desde la superficie hasta los 1000 m de profundidad [...].

— Informe especial del IPCC sobre el océano y la criosfera en un clima cambiante (2019), [2]​ : 9 

Aumento de la temperatura del océano

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Las temperaturas de la superficie terrestre han aumentado más rápido que las temperaturas del océano, ya que el océano absorbe alrededor del 92% del exceso de calor generado por el cambio climático.[8]​ Gráfico con datos de la NASA[9]​ que muestra cómo han cambiado las temperaturas del aire en la superficie terrestre y marina en comparación con respecto a niveles preindustriales.

Es un hecho que el océano se está calentando como resultado del cambio climático y que el ritmo de calentamiento está aumentando.​[2]​ : 9 Las temperaturas más cálidas en el océano a nivel global fueron registradas en 2022,lo cual fue determinado con las mediciones de contenido de calor en el océano, que superaron el máximo anterior de 2021.[10]​El aumento constante de la temperatura de los océanos es un resultado inevitable del desequilibrio energético de la Tierra, causado principalmente por el aumento de los niveles de gases de efecto invernadero.[10]​Entre la época preindustrial y la década 2011-2020, la superficie del océano se ha calentado entre 0.68 y 1.01 °C. : 1214 

La mayor parte del aumento de calor del océano ha ocurrido en el Océano Austral. Por ejemplo, entre los años 1950 y 1980, la temperatura del Océano Antártico Austral aumentó alrededor de 0.17 °C (0.31 °F), casi el doble de la tasa del océano global.[11]​

La tasa de calentamiento varía con la profundidad. La parte superior del océano (por encima de los 700 m) es la que se está calentando más rápidamente. A una profundidad de mil metros, el calentamiento se produce a un ritmo de casi 0.4 °C por siglo (datos de 1981 a 2019).[12]​ En las zonas más profundas del océano (a nivel global), a 2,000 metros de profundidad, el calentamiento ha sido de alrededor del 0.1 °C por siglo.[12]​ El patrón de calentamiento es diferente en el Océano Antártico (a 55°S), donde el calentamiento más alto (0.3 °C por siglo) se ha observado a una profundidad de 4500 m.[12]​ : Figure 5.4 

Ilustración de los cambios de temperatura observados entre 1960 y 2019 en cada océano, comenzando en el Océano Austral alrededor de la Antártida.[13]​

Contenido de calor del océano

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La temperatura del océano varía de un lugar a otro: las temperaturas son más altas cerca del ecuador y más bajas en los polos. En consecuencia, para cuantificar el calentamiento de los océanos es más apropriado medir los cambios en el calor total contenido en los océanos. Ésta métrica indica que la absorción de calor aumentó entre 1993 y 2017 en comparación con el período 1969-1993. : 457 

El contenido de calor en el océano es la energía absorbida y almacenada por los océanos y para calcularlo se requiere medir la temperatura en diversas ubicaciones y profundidades. El cálculo del contenido total de calor en los océanos resulta de integrar dichas mediciones para cada cuenca oceánica.[14]​ Así, se ha podido concluir que entre 1971 y 2018, el aumento del contenido de calor en los océanos representa más del 90% del exceso de energía térmica de la Tierra debido al calentamiento global.[15]​[16]​ La causa principal de ello es el aumento en emisiones de gases de efecto invernadero por actividades humanas.[17]​ Hasta el año 2020, alrededor de un tercio de la energía absorbida se ha propagado a profundidades mauores a los 700 metros[18]​[19]​y en el 2023, las temperaturas del océano alcanzaron niveles máximos superando el récord registrado en 2022[20]​. Las cinco observaciones más altas de contenido de calor a profundidades de hasta 2,000 metros fueron registradas entre 2019 y 2023. En este periodo se registraron las mediciones más altas de calor en el Pacífico Norte, el Atlántico Norte, el Mediterráneo y el Océano Austral en más de sesenta años de mediciones.[21]​

El agua oceánica puede absorber una gran cantidad de energía debido a su alta capacidad calorífica en comparación con los gases atmosféricos.[19]​ Debido a ello, la capa superficial del océano contiene mayor energía térmica que toda la atmósfera terrestre.[22]​ Las mediciones de temperatura en los océanos se han llevado a cabo de forma sistémica desde antres de 1960 y desde el año 2000, una red de aproximadamente 4,000 robots Argo han medido los cambios de temperatura para estimar los cambios en contenido de calor. Con éstas mejoras en las observaciones se ha estimado que el contenido de calor en el océano superficial ha aumentado a un ritmo acelerado, incrementando alrededor de 0.58 ±0.08 W/m2 entre 2003 y 2018.[23]​[24]​[25]​

Referencias

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  1. ↑ Käse, Laura; Geuer, Jana K. (2018). «Phytoplankton Responses to Marine Climate Change – an Introduction». YOUMARES 8 – Oceans Across Boundaries: Learning from each other. pp. 55-71. ISBN 978-3-319-93283-5. doi:10.1007/978-3-319-93284-2_5. 
  2. ↑ a b c d e «Summary for Policymakers». The Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. 2019. pp. 3-36. ISBN 978-1-00-915796-4. doi:10.1017/9781009157964.001. Consultado el 26 de marzo de 2023. 
  3. ↑ Cheng, Lijing; Abraham, John; Hausfather, Zeke; Trenberth, Kevin E. (11 de enero de 2019). «How fast are the oceans warming?». Science 363 (6423): 128-129. Bibcode:2019Sci...363..128C. PMID 30630919. doi:10.1126/science.aav7619. 
  4. ↑ Doney, Scott C.; Busch, D. Shallin; Cooley, Sarah R.; Kroeker, Kristy J. (17 de octubre de 2020). «The Impacts of Ocean Acidification on Marine Ecosystems and Reliant Human Communities». Annual Review of Environment and Resources (en inglés) 45 (1): 83-112. doi:10.1146/annurev-environ-012320-083019.  Text was copied from this source, which is available under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (enlace roto disponible en este archivo).
  5. ↑ Freedman, Andrew (29 de septiembre de 2020). «Mixing of the planet's ocean waters is slowing down, speeding up global warming, study finds». The Washington Post. Archivado desde el original el 15 de octubre de 2020. Consultado el 12 de octubre de 2020. 
  6. ↑ Chester, R.; Jickells, Tim (2012). «Chapter 9: Nutrients oxygen organic carbon and the carbon cycle in seawater». Marine geochemistry (3rd edición). Chichester, West Sussex, UK: Wiley/Blackwell. pp. 182-183. ISBN 978-1-118-34909-0. OCLC 781078031. Consultado el 20 de octubre de 2022. 
  7. ↑ Top 700 meters: Lindsey, Rebecca (6 de septiembre de 2023). «Climate Change: Ocean Heat Content». climate.gov. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Archivado desde el original el 29 de octubre de 2023.  ● Top 2000 meters: «Ocean Warming / Latest Measurement: December 2022 / 345 (± 2) zettajoules since 1955». NASA.gov. National Aeronautics and Space Administration. Archivado desde el original el 20 de octubre de 2023. 
  8. ↑ «The Oceans Are Heating Up Faster Than Expected». scientific american. Archivado desde el original el 3 de marzo de 2020. Consultado el 3 de marzo de 2020. 
  9. ↑ «Global Annual Mean Surface Air Temperature Change». NASA. Archivado desde el original el 16 de abril de 2020. Consultado el 23 de febrero de 2020. 
  10. ↑ a b News, Chelsea Harvey, E&E. «The Oceans Are Heating Up Faster Than Expected». Scientific American (en inglés). Consultado el 25 de abril de 2024. 
  11. ↑ Gille, Sarah T. (15 de febrero de 2002). «Warming of the Southern Ocean Since the 1950s». Science 295 (5558): 1275-1277. Bibcode:2002Sci...295.1275G. PMID 11847337. doi:10.1126/science.1065863. 
  12. ↑ a b c Cheng, Lijing; Abraham, John; Trenberth, Kevin E.; Fasullo, John; Boyer, Tim; Mann, Michael E.; Zhu, Jiang; Wang, Fan et al. (2023-06). «Another Year of Record Heat for the Oceans». Advances in Atmospheric Sciences (en inglés) 40 (6): 963-974. ISSN 0256-1530. PMC 9832248. PMID 36643611. doi:10.1007/s00376-023-2385-2. Consultado el 25 de abril de 2024. 
  13. ↑ Cheng, Lijing; Abraham, John; Zhu, Jiang; Trenberth, Kevin E.; Fasullo, John; Boyer, Tim; Locarnini, Ricardo; Zhang, Bin et al. (February 2020). «Record-Setting Ocean Warmth Continued in 2019». Advances in Atmospheric Sciences (en inglés) 37 (2): 137-142. Bibcode:2020AdAtS..37..137C. doi:10.1007/s00376-020-9283-7. 
  14. ↑ Dijkstra, Henk A. (2008). Dynamical oceanography. Springer Verlag. ISBN 978-3-540-76375-8. 
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  17. ↑ Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), ed. (2023). Ocean, Cryosphere and Sea Level Change. Cambridge University Press. pp. 1211-1362. ISBN 978-1-009-15788-9. doi:10.1017/9781009157896.011. Consultado el 25 de abril de 2024. 
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  19. ↑ a b «Climate Change: Ocean Heat Content | NOAA Climate.gov». www.climate.gov (en inglés). 6 de septiembre de 2023. Consultado el 25 de abril de 2024. 
  20. ↑ Cheng, Lijing; Abraham, John; Trenberth, Kevin E.; Boyer, Tim; Mann, Michael E.; Zhu, Jiang; Wang, Fan; Yu, Fujiang et al. (11 de enero de 2024). «New Record Ocean Temperatures and Related Climate Indicators in 2023». Advances in Atmospheric Sciences (en inglés). ISSN 1861-9533. doi:10.1007/s00376-024-3378-5. Consultado el 25 de abril de 2024. 
  21. ↑ Cheng, Lijing; Foster, Grant; Hausfather, Zeke; Trenberth, Kevin E.; Abraham, John (15 de julio de 2022). «Improved Quantification of the Rate of Ocean Warming». Journal of Climate (en inglés) 35 (14): 4827-4840. ISSN 0894-8755. doi:10.1175/JCLI-D-21-0895.1. Consultado el 25 de abril de 2024. 
  22. ↑ Change, NASA Global Climate. «Ocean Heat Content | NASA Global Climate Change». Climate Change: Vital Signs of the Planet (en inglés). Consultado el 25 de abril de 2024. 
  23. ↑ Storto, Andrea; Yang, Chunxue (16 de enero de 2024). «Acceleration of the ocean warming from 1961 to 2022 unveiled by large-ensemble reanalyses». Nature Communications (en inglés) 15 (1): 545. ISSN 2041-1723. PMC 10791650. PMID 38228601. doi:10.1038/s41467-024-44749-7. Consultado el 25 de abril de 2024. 
  24. ↑ Minière, Audrey; von Schuckmann, Karina; Sallée, Jean-Baptiste; Vogt, Linus (27 de diciembre de 2023). «Robust acceleration of Earth system heating observed over the past six decades». Scientific Reports (en inglés) 13 (1): 22975. ISSN 2045-2322. PMC 10752897. PMID 38151491. doi:10.1038/s41598-023-49353-1. Consultado el 25 de abril de 2024. 
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