Climate responses to Antarctic meltwater depend on the timing of meltwater release

Las capas de hielo de la Antártida no son solo paisajes congelados; son enormes reservorios de agua dulce atrapada en forma sólida. A medida que el planeta se calienta, este hielo comienza a derretirse, vertiendo agua dulce en el océano Austral circundante. Los científicos han sabido durante mucho tiempo que añadir agua dulce al océano salado cambia la forma en que el agua se mueve y cómo se distribuye el calor alrededor del globo. Cuando el agua dulce se asienta sobre el océano, actúa como una tapa, impidiendo la mezcla del agua cálida profunda con el agua fría de la superficie. Esto puede enfriar el aire de la superficie y alterar las poderosas corrientes oceánicas que regulan el clima de la Tierra. Debido a esto, los investigadores han pasado décadas tratando de predecir exactamente cuánto cambiará el derretimiento del hielo nuestro clima y los niveles del mar en los siglos venideros.

Un nuevo estudio dirigido por David Chandler y su equipo en el Centro de Investigación Noruego ofrece una nueva perspectiva sobre este problema, desafiando los escenarios dramáticos que se observan a menudo en investigaciones previas. El equipo utilizó un sofisticado modelo computacional del sistema climático terrestre para simular qué sucede cuando el hielo de la Antártida se derrite a ritmos que son más probables en un mundo en calentamiento. Encontraron que, si el hielo se derrite a un ritmo constante y probable, la respuesta climática global es sorprendentemente débil. La superficie del océano no se enfría significamente y las principales corrientes globales permanecen prácticamente sin cambios. Sin embargo, un peligro oculto sigue presente: el agua que se encuentra profundamente bajo la superficie alrededor de la Antártida se está calentando, un proceso que eventualmente podría desestabilizar las capas de hielo desde abajo.

Los investigadores llegaron a estas conclusiones mediante la ejecución de una serie de simulaciones detalladas utilizando el Modelo del Sistema Terrestre Noruego. Se centraron en un escenario futuro específico donde las emisiones de gases de efecto invernadero se mantienen altas, una trayectoria conocida como SSP5-8.5. En su experimento principal, alimentaron el modelo con flujos de agua dulce derivados de las proyecciones más probables de la pérdida de hielo antártico. Estas proyecciones fueron cuidadosamente calibradas con datos históricos para asegurar que reflejaran la realidad en lugar de posibilidades extremas e improbables. Los resultados fueron impactantes. En estas simulaciones, el agua dulce adicional proveniente del derretimiento del hielo tuvo muy poco efecto en la temperatura de la superficie del océano o en la fuerza de las corrientes oceánicas globales. Las temperaturas superficiales en el Hemisferio Sur e incluso tan lejos como el Ártico permanecieron casi idénticas a una ejecución de control donde no ocurrió un derretimiento adicional.

Este hallazgo contrasta notablemente con muchos estudios anteriores que predijeron un enfriamiento global severo y grandes perturbaciones en la circulación oceánica. Los autores explican que la diferencia radica en el momento del derretimiento. En su simulación más realista, la tasa de derretimiento de la capa de hielo aumenta lentamente con el tiempo. Crucialmente, este aumento ocurre después de que el Océano Austral ya ha comenzado a recibir más agua dulce de una fuente diferente: el aumento de la lluvia y la nieve. A medida que el clima se calienta, la atmósfera retiene más humedad, lo que conduce a una mayor precipitación sobre el Océano Austral. Este aumento natural de agua dulce proveniente del cielo crea una "tapa" en el océano que ya está en su lugar antes de que la capa de hielo comience a verter su propia agua de deshielo. Debido a que el océano ya está endulzado por la lluvia, el agua de deshielo adicional de la capa de hielo no provoca un cambio repentino y dramático en el sistema. La respuesta climática es atenuada porque el sistema ya se está ajustando a las nuevas condiciones.

Para probar qué tan sensibles eran los resultados a esta temporalidad, los investigadores realizaron un segundo experimento. En esta versión, desplazaron la entrada de agua de deshielo cuarenta años hacia adelante, haciendo que el hielo se derrita más rápido y antes de lo que sugieren las proyecciones más probables. Este escenario imita los resultados de alto nivel y menos probables donde la capa de hielo colapsa rápidamente. En este caso, los resultados cambiaron drásticamente. La entrada temprana y rápida de agua dulce llegó antes del aumento natural de la lluvia, y el modelo produjo el fuerte enfriamiento global y los cambios en la circulación vistos en estudios previos. Esto confirmó que el impacto del derretimiento del hielo depende enteramente de cuándo ocurre en relación con el cambio climático. Si el hielo se derrite lenta y constantemente, el océano absorbe el cambio con poco albor mundial. Si el hielo se derrite rápida y tempranamente, las consecuencias son severas.

A pesar de la falta de cambios dramáticos en la superficie en el escenario más probable, el estudio identificó una amenaza crítica y persistente acechando bajo las olas. Las simulaciones mostraron que el agua en las profundidades, justo frente a la costa de la Antártida, comenzó a calentarse. Aunque la divergencia respecto a la ejecución de control comenzó en sectores específicos como Weddell y Amery en la década de 2060, este calentamiento se retrasó hasta finales del siglo XXI o principios del siglo XXII en la mayoría de los sectores, incluyendo el Mar de Amundsen. Esta agua profunda es significativa porque fluye debajo de las plataformas de hielo flotantes que retienen las enormes capas de hielo en tierra firme. A medida que esta agua se calienta, derrite el hielo desde abajo, provocando que las plataformas de hielo se adelgacen y potencialmente colapsen. El estudio encontró que este calentamiento subsuperficial es un resultado robusto, que aparece incluso cuando el clima superficial permanece tranquilo.

Los investigadores evaluaron el riesgo que este calentamiento supone para la estabilidad de la capa de hielo. Analizaron dos regiones principales: el Mar de Amundsen en la Antártida Occidental y las cuencas de Wilkes-Aurora en la Antártida Oriental. En el Mar de Amundsen, las simulaciones sugieren que la temperatura del agua alcanzará un punto en el que la capa de hielo podría cruzar un punto de inflexión, llevando a un retroceso irreversible, para la década de 2110 en el escenario más probable con el agua de deshielo añadida (comparado con la década de 2130 sin ella). El agua de deshielo adicional de la propia capa de hielo acelera este proceso, adelantando ese umbral peligroso por algunas décadas. En las cuencas de Wilkes-Aurora, el riesgo es menor, pero la tendencia al calentamiento aún empuja al sistema hacia un estado de alto riesgo para el año 2300.

El estudio también abordó las limitaciones de su enfoque. El modelo computacional que utilizaron no contaba con una capa de hielo totalmente interactiva que pudiera responder al calentamiento del agua en tiempo real. En su lugar, la capa de hielo era fija y el agua de deshielo se añadía como una fuerza externa. Los autores argumentan que, si bien esto omite algunos ciclos de retroalimentación complejos, los resultados siguen siendo fiables para comprender las tendencias globales hasta el año 2100. Señalaron que el calentamiento de las aguas profundas es impulsado principalmente por el calentamiento general del planeta, con el agua de deshielo añadida actuando como un amplificador secundario. También señalaron que su modelo añadía el agua de deshielo en la superficie del océano, mientras que en la realidad, el derretimiento de las plataformas de hielo ocurre más profundamente. Esta diferencia podría significar que sus simulaciones sobreestiman ligeramente el calentamiento, pero la tendencia general del calentamiento de las aguas profundas sigue siendo una advertencia clara.

En última instancia, esta investigación sugiere que el sistema climático global es más resiliente al derretimiento lento y constante del hielo antártico de lo que se temía anteriormente. Los dramáticos enfriamientos superficiales y los cierres de la circulación global predichos por algunos modelos pueden ocurrir solo si el hielo se derrite a un ritmo que es improbable que suceda. Sin embargo, la historia no es de seguridad. El calentamiento silencioso y persistente de las aguas profundas alrededor de la Antártida plantea una amenaza directa a la propia capa de hielo. Este calentamiento subsuperficial crea un ciclo de retroalimentación donde el agua más cálida derrite más hielo, lo que a su vez libera más agua dulce, la cual atrapa más calor y calienta el agua aún más. Si bien el clima global podría no cambiar drásticamente a corto plazo, la estabilidad de la capa de hielo antártica está siendo erosionada desde abajo, preparando el escenario para un aumento significativo del nivel del mar en los siglos venideros. El estudio concluye que, si bien no necesitamos preocuparnos por un enfriamiento global repentino, debemos seguir profundamente preocupados por el calentamiento lento y constante de las aguas profundas que amenaza con liberar las capas de hielo del futuro.