}

Observant els oceans a la recerca dels signes del canvi climàtic

2007/11/01 Fischer, Albert - UNESCO--IOC Programako aditua eta ozeanografia-ikertzailea Iturria: Elhuyar aldizkaria

Els oceans cobreixen més del 70% de la Terra. I com a part fonamental del sistema climàtic interactuen amb l'atmosfera i la terra. En el sistema climàtic, els oceans tenen una enorme capacitat d'emmagatzematge de calor: comparat amb l'aire, l'aigua de la mar absorbeix quatre vegades més energia per quilogram en escalfar un grau centígrad. Així, en els tres metres superficials dels oceans hi ha tanta energia calorífica com en tota l'atmosfera. Per això, els oceans són una via fonamental de transport de calor.
Observant els oceans a la recerca dels signes del canvi climàtic
01/11/2007 | Fischer, Albert | Experto del Programa UNESCO--IOC i Investigador Oceanogràfic/a.fischer@unesco.org

No és molt de temps que les observacions de l'oceà subsuperficial van començar a realitzar-se amb serietat: Es van iniciar després de la Segona Guerra Mundial i es van concentrar en zones amb fort trànsit marítim com l'Atlàntic Nord. No obstant això, aquesta història és bastant llarga per a calcular les tendències de les temperatures subsuperficials amb un grau de certesa científica raonable.

De fet, l'oceà subsuperficial és el lloc idoni per a buscar proves nítides del canvi climàtic provocat per l'home. De fet, un canvi en el sistema climàtic, com el provocat pels gasos d'efecte d'hivernacle, obliga a tot el sistema climàtic a trobar un nou equilibri: Com la terra està més calenta, emet més calor a l'espai per a compensar-lo. Aquesta calor extra és absorbit principalment pels oceans. D'altra banda, els oceans subsuperficials són menys sorollosos que els superficials --que estan influenciats pel temps i les estacionis temps-, per la qual cosa en ells es troben els senyals més clars del canvi climàtic a llarg termini.

Una prova indiscutible dels oceans

En un article publicat en la revista Science al juliol de 2005, Tim Barnett i els seus companys van demostrar que la tendència a l'escalfament observada en els oceans en els últims 40 anys no pot explicar-se a través de la variabilitat natural, sinó que aquesta tendència s'associava clarament a prediccions climàtiques que tenen en compte la influència de l'home en el clima. No obstant això, aquest descobriment no es corresponia amb mesuraments realitzats en altres llocs.

Les aigües càlides oceàniques provoquen huracans, les aigües dels quals eren molt més calents del normal en el Tròpic Atlàntic en 2005. Aquí es pot veure l'huracà Katrina (27 d'agost de 2005), superposant una imatge de núvol de satèl·lit en un mapa que proporciona la temperatura de la superfície marina.
(Foto: ANDANA/SVS)

En qualsevol cas, l'estudi ha proporcionat fiabilitat als models quant a la capacitat de simulació del canvi climàtic dels models climàtics que inclouen la terra, l'oceà i l'atmosfera. En bona part, ja no es qüestiona que l'activitat humana hagi provocat el canvi climàtic. No obstant això, està per aclarir com canviarà exactament.

El Programa Mundial de Recerca Climàtica (WCRP) tracta de respondre a aquestes preguntes. Aquest programa està afavorit per la Comissió Intergovernamental d'Oceanografia (IOC) de la UNESCO, l'Organització Meteorològica Mundial (WMO) i el Consell Internacional de la Ciència (ICSU). El seu principal objectiu és determinar els límits de la predictibilitat del sistema climàtic i de la influència humana en el clima.

Per als científics encara és difícil distingir entre el canvi climàtic causat per l'home i la variabilitat natural del clima. La pròpia variabilitat climàtica sembla estar canviant: Els extrems de les incidències fora del camp del temps "normal" se separen més entre si. És un indicador del canvi climàtic. En aquest context, el projecte sobre la variabilitat climàtica i la predictibilitat del WCRP ajuda a predir millor les situacions climàtiques extremes i a modelizar --a escala temporal de dies, mesos i anys - millors.

La taula de l'esquerra mostra la mitjana (triangles verds) i l'interval (ombra blava) dels models que representen la variabilitat intrínseca del clima. Mostra dades centenàries sense tenir en compte la influència humana. La taula de la dreta mostra la variabilitat d'un model climàtic (ombra verda i punts) a partir de la història dels gasos d'efecte d'hivernacle provocats per l'ésser humà. Els punts vermells de cada taula són les mitjanes oceàniques a l'Atlàntic Nord en els últims 40 anys. Les aigües superficials són les que més es van escalfar, entorn dels 0,25 °C. La taula de la dreta s'adapta millor a les observacions que a la de l'esquerra, la qual cosa demostra la influència humana en el clima.
(Foto: *Imatge: AAAS. Publicat amb permís de Barnett i companys, Science 309: 284-287 (2005)

Observació dels oceans per a comprendre'ls

La Comissió Intergovernamental d'Oceanografia (IOC) de la UNESCO i el seu programa d'avantguarda, GOOS, són responsables de l'observació contínua dels oceans en el si de les Nacions Unides. Un equip d'experts de IOC (OOPC) col·labora en la definició de les normes i objectius del concepte de “clima global” de GOOS i en la definició d'eines de control i avaluació del sistema.

Paral·lelament, amb la participació de l'Organització Meteorològica Mundial en un comitè tècnic d'oceanografia i meteorologia marina (JCOMM), IOC està treballant activament en la coordinació de xarxes globals a través d'un centre de gestió de plataformes in situ (aigües) situat a Tolosa (França) (JCOMMOPS). Aquest centre controla permanentment milers de balises, embarcacions i boies, tant fixes com a la deriva, aportant dades oceanogràfiques.

Entre aquestes xarxes in situ, la xarxa de boies d'Argo és la que més ràpid està creixent. Les boies d'Argo són una eina robotitzada i automàtica per a mesurar l'oceà que s'aplica a 2 km de profunditat en l'oceà. Cada deu dies, bombant oli a un dipòsit exterior, pugen a la superfície. En l'ascensió, recullen informació sobre temperatura i salinitat (alguns també mesuren oxigen) i, quan estan en superfície, transmeten aquesta informació via satèl·lit.

A la fi de 2005, en un període de quatre anys, el projecte Argo tenia més de 2.000 boies disseminades, dos terços de l'objectiu inicial (3.000 boies), gairebé una boia de 100.000 km 2, amb una supervivència de quatre anys. Quan les bateries s'esgoten als quatre anys, les boies no poden pujar a la superfície i moltes s'enfonsen). Les boies d'Argo s'han dispersat pels oceans de tot el món gràcies als esforços de més de 20 països participants. I en alguns llocs, les boies aporten més informació de l'oceà subsuperficial durant un any que en tota la història anterior a la posada d'Argo.

John P. el Canadà llança un prospector d'Argo. Des del navili costaner Tully fins al golf d'Alaska.
Canada DFO-MPO

D'altra banda, les boies que es troben a la deriva en la superfície donen pas als corrents de la superfície mundial, aportant dades sobre la superfície: temperatura, ràpids i sovint pressió baromètrica. Aquestes boies proporcionen dades reals per a comprovar els càlculs dels satèl·lits sobre la temperatura de la superfície marina, sent els millors testimonis dels corrents superficials de l'oceà, que són guiats pel vent i els remolins oceànics. Així mateix, milloren les prediccions meteorològiques informant de la pressió superficial.

L'objectiu de l'OOPC (grup d'experts de la Comissió Intergovernamental d'Oceanografia de la UNESCO) era disposar d'una boia de 300.000 km 2, la qual cosa suposa un total de 1.250 boies a la deriva. Objectiu complert al setembre de 2005: 1.250. La boia Global Drifter va ser llançada en un esdeveniment especial a Halifax (el Canadà). Va ser el primer de les xarxes establertes per a l'observació in situ de l'oceà que va complir el seu objectiu, un fet realment memorable.

No obstant això, els científics no poden proclamar la victòria i simplement anar a casa. La xarxa de boies a la deriva ha de ser renovada contínuament, ja que les boies fallen i s'allunyen ràpidament de les àrees de divergència. A més, només el 55% de la planificació de la xarxa global d'observació in situ de l'oceà (composta per boies, receptors, prospectores, mareógrafos i vaixells voluntaris e de recerca) s'ha completat.

Científics passejant pels oceans

A més de les boies, els vaixells també participen en les recerques. El vaixell mercant Skogafoss, vaixell de càrrega de contenidors de 100 metres d'eslora, urpa mensualment del port de Reykjavik (Islàndia). Transporta contenidors de peix congelat a Amèrica del Nord. De tornada a les dues setmanes, fa el mateix viatge, l'any i l'any. A l'Atlàntic Nord pren la ruta de vaixells més septentrional i, malgrat estar en plena primavera, ha d'evitar els icebergs que el Corrent del Labrador porta cap al sud.

Buscant una cobertura global: plataformes in situ d'observació de l'oceà a l'octubre de 2005. Proporcionen dades en temps real. Aquestes dades s'obtenen principalment de: Balises d'Argo (blava fosc), embarcacions ocasionals (grisa clar, blau clar i groc), boies fixes i boies a la deriva (vermelles). Els oceans que es cobreixen de gel durant algunes estacions continuen generant problemes tècnics.
(Foto: JCOMMPS)
Skogafoss és també un vaixell d'observació voluntari. Emet radiosondas (prospectores atmosfèrics) periòdicament des d'un laboratori automàtic muntat en el pont posterior. Disposa de sistemes automàtics de captació de la meteorologia superficial i de les temperatures superficials de la mar, així com d'instruments de mesurament de carboni atmosfèric i oceànic. Cada diverses hores, l'oficial responsable surt a un vessant del pont, càrrega un batitermógrafo (XBT) i dispara. El XBT cau a l'oceà i mesura un perfil de temperatura. Proporciona dades a través d'un fil de coure desprès, més prim que el pèl humà. Aquestes observacions formen part fonamental del sistema global i es coordinen a través dels grups dels recipients d'observació de JCOMM. El capità i la companyia del vaixell presten els seus serveis de manera gratuïta, prestant voluntàriament el seu temps i espai a bord.

Aquest és un regal per als científics, ja que els moderns envasos de recerca solen ser molt cars. Combustible, manteniment i equip de 3-8 persones (equip de mitjans oficials, enginyers i mariners) paguen entre 20.000 i 50.000 dòlars diaris. Aquests envasos voluntaris són, al seu torn, un dels principals motors d'expansió de les boies superficials a la deriva i de les boies d'Argo, que van omplint els buits de la xarxa d'observació a mesura que van apareixent.

Informació global per a decisions locals

El component global de GOOS es va dissenyar per a vigilar, predir i investigar el clima, però també contribueix a millorar la predicció meteorològica i marina. Gestiona i difon les dades sobre els oceans (actualment subministrats per prop de 70 països) de manera coordinada, a partir dels quals creguin models oceànics i climàtics i altres productes. Per exemple, el IOC exerceix un paper important en la coordinació d'alertes mundials de riscos naturals, especialment pel que fa als tsunamis. De fet, moltes vegades les plataformes d'observació que alimenten els sistemes d'alerta són les mateixes: s'utilitzen boies i mareógrafos associats, tant en els sistemes d'observació del clima com en els d'observació de tsunamis.

Una de les 70 boies fixes del Pacífic tropical. Controla els successos del Nen i realitza les seves prediccions dins del sistema global d'observació de l'oceà. Per última vegada, el fenomen El Nen es va produir en el període 2002-2003.
NOAA

No obstant això, el compromís dels Estats no és suficient. Els oceans del món que cobreixen tan bona part de la Terra són patrimoni de totes les nacions. Gairebé tots els països, rics i pobres, compten amb una agència meteorològica nacional que realitza prediccions atmosfèriques, però molt pocs tenen una agència oceanogràfica per a l'observació dels oceans i menys encara una ordre d'observació dels oceans del món.

Les xarxes d'observació oceànica es van construir gràcies al treball constant d'investigadors oceanogràfics. No obstant això, la pròpia existència de la xarxa planteja problemes, com és el cas dels instruments de mesura de corrents subsuperficials que porten més de deu anys controlant la circulació termohalina a l'Atlàntic, però alguns d'ells no seran renovats, ja que les agències nacionals de recerca prefereixen crear una cosa nova. Una vegada finalitzada aquesta vigilància, no hi haurà res més per a suplir aquesta absència.

Escassa previsió a llarg termini

Curs de formació en gestió de dades en l'Oficina de Compartició de Dades i Informació Oceanogràfica Internacional (IODE) de IOC (Oostende, Bèlgica). En aquests cursos, els països tenen una major capacitat de participar en els sistemes d'observació de l'oceà i els ensenyen a obtenir beneficis d'aquests sistemes.
(Foto: UNESCO/IOC)

Els governs mundials no es comprometen a realitzar una observació permanent perquè tenen una visió a curt termini. Els polítics estan molt febles davant el problema dels gasos d'efecte d'hivernacle causat per l'home, però és clar que el clima continua canviant i que aquest canvi pot accelerar-se.

L'observació i la recerca científica són fonamentals per a ajudar a comprendre com canviarà el clima, millorar les prediccions sobre els canvis a curt termini en els climes locals, millorar el nostre escàs coneixement sobre la química dels oceans i sobre com canviar els ecosistemes, i proporcionar un millor coneixement als governs mundials i als ciutadans perquè prenguin decisions en el futur.

El clima de la Terra ha estat alterat sense precedents per l'home. En fer front a les conclusions serà necessari recaptar la major quantitat d'informació possible.

Per a més informació:

http://ioc.unesco.org/iocweb/climate-change

Font: UNESCO. "Watching the oceans for signs of climate change", A World of Science, 4. vol. Núm. 1, gener-març 2006 (http://www.unesco.org/science/)

Article traduït i adaptat per Elhuyar amb l'autorització de la UNESCO.

Banda transportadora de l'oceà
Les temperatures mitjanes de l'equador i els pols són diferents a causa de la inclinació de la Terra respecte al Sol. No obstant això, aquesta diferència és molt de menor del que uneixi podria pensar. De fet, els oceans i l'atmosfera transporten la calor als pols i asseguren un equilibri més agradable (almenys per als éssers humans), refredant les temperatures de l'Equador i escalfant les dels pols.
A l'esquerra: Les aigües càlides de la superfície de l'Atlàntic Nord es dirigeixen cap al nord (línies vermelles) representant el flux d'aigües fredes profundes cap al sud (línies blaves). Així, la calor es transporta cap al nord i els vents que van cap a Europa, cap a l'est, s'escalfen (gran fletxa vermella). Si el gel que es fon afegís al sistema una gran quantitat d'aigua dolça (a la dreta), l'aigua de la mar no s'enfonsaria a l'Atlàntic Nord. És possible, per tant, que es paralitzi el transport de calor cap al nord de l'oceà, amb el que els vents supraeuropeos serien molt més freds malgrat l'escalfament global (gran fletxa blava).
(Foto: J. Cook/WHOI)
Els oceans transporten la meitat de la calor a través dels corrents superficials i profunds, mitjançant un sistema conegut com la "banda transportadora" dels oceans (circulació termohalina, veure figura inferior). El Corrent del Golf és una de les rutes oceàniques més utilitzades i per l'est escalfa a Europa. Aquest corrent superficial transporta desenes de milions de metres cúbics d'aigua tropical calenta cada segon. I com els sistemes meteorològics de latitud mitjana es desplacen generalment d'oest a est, gràcies al corrent del Golf, Nàpols és més calent que Nova York, encara que ambdues es troben a la mateixa distància de l'Equador.
D'altra banda, l'evaporació de l'aigua a l'atmosfera deixa enrere una aigua més salada i freda, i per tant més densa. En conseqüència, les aigües subsuperficials són les més denses, les més fredes i salades en qualsevol part del món i es formen principalment a l'Atlàntic Nord polar, a causa de l'evaporació extrema hivernal i a la pèrdua de calor; la major part de l'oceà subsuperficial es troba a pocs graus de la congelació.
Camí recorregut per la banda transportadora de l'oceà.
(Foto: J. Doucette/WHOI)
Aquestes aigües profundes, fredes, salades i denses, originades a l'Atlàntic Nord, són transportades per profunds fluxos que van d'origen a sud i, amb centenars d'anys, després de la seva expansió a altres oceans, el vent i les marees tornen a portar a la superfície. Allí escalfen els sols i dessalen les pluges. Finalment tornen als pols des de la superfície de l'oceà i es repeteix el cicle.
Doncs bé, la majoria dels models climàtics que tenen en compte el canvi provocat per l'ésser humà mostren que la banda transportadora de l'oceà s'anirà alentint a mesura que es vagi escalfant el clima.
És possible un canvi brusc del clima?
Estudis passats de fòssils i mostres de gel demostren que el sistema climàtic va sofrir salts bruscos en el passat.
L'últim canvi climàtic violent va tenir lloc en el final de l'última era del gel, fa uns 12.000 anys (en aquella època l'home va començar a assentar-se a Amèrica i en altres llocs es va dedicar a l'agricultura). Les plaques de gel que es fonien a Amèrica del Nord van alliberar bruscament una gran quantitat d'aigua dolça a l'Atlàntic Nord. L'aigua dolça és menys densa que l'aigua salada, i en augmentar tant l'aigua dolça, les aigües profundes van deixar de formar-se com és costum a l'Atlàntic Nord polar. (veure apartat Banda transportadora de l'oceà). Com a conseqüència, la circulació termohalina es va estancar i en menys d'una dècada les temperatures mitjanes van descendir entorn dels 5 °C a l'Atlàntic Nord.
Diversos científics temen que el desglaç de la capa de gel de Groenlàndia refredi l'Atlàntic Nord i suposi un canvi dràstic. Fa poc es va rodar a Hollywood una pel·lícula sobre un desastre, portant aquesta situació a l'extrem. Però, quin és el llindar d'un brusc i terrible canvi climàtic? Els models climàtics actuals no tenen el rigor suficient per a dir-ho. No obstant això, les conseqüències d'un brusc canvi climàtic podrien causar una catàstrofe en els ecosistemes i en la societat.
Les mostres de gel preses de la capa de gel de Groenlàndia, de 3 km de gruix, indiquen canvis climàtics bruscos en tot just deu anys. El Baix Dryas va ser el període més espectacular: Les temperatures mitjanes a l'Atlàntic Nord van disminuir bruscament i van continuar en 1.300 anys. Posteriorment es van tornar a escalfar ràpidament 2.
(Foto: R.B Alley WHOI)
Ja hi ha indicis que la banda transportadora s'està inclinant. Els científics han anunciat que els ràpids freds profunds que es desplacen cap al sud a l'Atlàntic Nord van disminuir entorn del 30% entre 1957 i 2004 1 --5 expedicions han mesurat en cinc dècades -. Hauríem de considerar aquest descens com un cicle de la variabilitat natural o suposa un canvi a llarg termini de la banda transportadora de l'oceà? Només el temps --i les observacions contínues- l'aclarirà.
1. Aquestes troballes van ser publicades per Harry Bryden i els seus companys en el número 1 de desembre de 2005 de la revista Nature.
2. Totes les imatges de Woods Hole Oceanographic Institution Abrupt climate change: should we be worried? s'han pres del fullet amb el consentiment dels autors. Preparat per al Fòrum Econòmic de Davos (Suïssa, 2003): www.whoi.edu/institutes/occi/currenttopics/ct_abruptclimate.htm
El Nen, vist per les boies
(Foto: ANDANA/SVS)
Cort de temperatura en l'oceà Pacífic, que a l'Equador va d'est a oest, mirant cap al nord, com es veu des de les boies fixes del Pacífic tropical. En general, l'aire puja per sobre d'una concentració d'aigües calentes a l'oest del Pacífic (figura superior) atraient els vents superficials de l'est. Aquests vents mantenen la concentració calenta acumulant aigua calenta. En un brot del Nen (imatge inferior), alguna cosa ha afeblit els vents superficials, la qual cosa permet que l'aigua calenta es desplaci cap a l'est. Els centres de les masses d'aire ascendents es desplacen cap a l'est, afebleixen més el vent superficial i permeten enfonsar l'aigua calenta. Retroalimentació positiva. Conclusió: un canvi respecte a l'oceà del Pacífic tropical i canvis globals en la circulació atmosfèrica.
Fischer, Albert
Serveis
236
2007
Resultats
037
Oceanografia
Article
Serveis

Gai honi buruzko eduki gehiago

Elhuyarrek garatutako teknologia