Los resultados de MOSAIC dan la primera imagen completa del calentamiento global en el Ártico

Cientos de investigadores e investigadoras internacionales están analizando las medidas hechas durante la expedición MOSAiC (acrónimo de Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate), durante la cual se registraron cientos de parámetros ambientales con una precisión y frecuencia sin precedentes durante un ciclo anual completo en el Océano Ártico central. Hoy se publican en la revista Elementa tres artículos generales con resultados de la expedición, concretamente de los grupos dedicados al estudio de la atmósfera, nieve y hielo marino, destacando la importancia de examinar todos los componentes del sistema climático de forma conjunta. Estos resultados presentan la primera imagen completa de los procesos climáticos en el Ártico central, que se está calentando el doble de rápido que el resto del planeta, lo cual afecta a la meteorología y al clima globales.

La reducción del hielo marino es un símbolo del calentamiento global. En el Ártico, su extensión se ha reducido casi a la mitad en verano desde que comenzaron los registros satelitales en la década de 1980. Otras propiedades del hielo, como el grosor, se han estudiado en menor medida, pero son igualmente relevantes. Las preguntas sobre qué significa esto para el futuro del Ártico y cómo afectará al cambio climático fueron el impulso de la histórica expedición MOSAiC, que se llevó a cabo en el rompehielos de investigación alemán Polarstern entre septiembre de 2019 y octubre de 2020.

Con los resultados publicados, el equipo investigador está construyendo la imagen más completa basada en la observación de los procesos climáticos del Ártico, donde la velocidad del calentamiento del aire en la superficie es más del doble que la del resto del planeta desde la década de 1970. Estudiar los procesos relevantes durante un año completo requería un enfoque especial, ya que el Océano Ártico Central está cubierto de hielo en invierno y, por tanto, es de difícil acceso. 

Por ello, durante la expedición, el rompehielos se adentró en una banquisa para quedar deliberadamente atrapado y desplazarse con el hielo a través del Ártico debido a la deriva transpolar natural. “Encontramos una banquisa a la deriva más dinámica y rápida de lo esperado. Esto no solo supuso un reto para los equipos en el terreno en su trabajo diario, sino que se tradujo en cambios en las propiedades del hielo marino y en la distribución de su espesor”, comenta el Dr. Marcel Nicolaus, físico del hielo marino en el Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz para la Investigación Polar y Marina (AWI) y colíder del Equipo Hielo en el proyecto MOSAiC.

Experimentos para monitorizar el hielo vía satélite 

La expedición contaba con el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) como socio español con financiación de la Agencia Estatal de Investigación. Tres grupos de investigación del CSIC participaron, dos de los cuales presentan resultados hoy. 

En los trabajos que aparecen hoy en la revista Elementa han participado los grupos dirigidos respectivamente por Carolina Gabarró del Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) y Estel Cardellach, del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE – CSIC) y miembro del Institut d‘Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).

El Barcelona Expert Centre (BEC), grupo dedicado a la teledetección de los océanos, del Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC) ha sido responsable de poner en la superficie ártica un radiómetro que trabaja a la frecuencia de 1.4GHz, instrumento similar al que lleva el satélite SMOS de la Agencia Espacial Europea, que puede medir el grosor del hielo marino. «El objetivo de este experimento”, explica la investigadora del ICM-CSIC, Carolina Gabarró, “ha sido obtener medidas de radiometría en diferentes condiciones para poder entender mejor cómo afectan ciertos parámetros (grosor de la nieve, temperatura y salinidad del hielo) a la emisividad del hielo, y poder mejorar las mediciones de grosor de hielo obtenidos por el satélite SMOS».  Y añade: “Esta es una variable fundamental para monitorizar los drásticos cambios que se están produciendo en el Ártico. Estamos muy contentos con los resultados que hemos obtenido con este radiómetro, diseñado y desarrollado en España”.

El Ártico es una de las regiones más remotas del planeta, y de más difícil acceso, por lo que para monitorizar de forma continua el estado del hielo es imprescindible recurrir a la información vía satélite. El radiómetro que ha puesto el equipo del ICM-CSIC permitirá lograr estimaciones más fiables del espesor del hielo desde los satélites.

Por su parte, el grupo de Observación de la Tierra del Instituto de Ciencias del Espacio era responsable de un experimento instalado sobre la banquisa de hielo para estudiar la interacción entre el hielo marino y las señales de navegación transmitidas desde satélite (como los GPS). El experimento fue financiado por la Agencia Espacial Europea (ESA).  «Los equipos se proyectaron para poder operar en las condiciones extremas del Ártico, de forma autónoma y casi continua», explica la investigadora Estel Cardellach (ICE-CSIC  e IEEC). “Investigamos qué tipo de información del hielo marino contienen los datos adquiridos ¿Son observaciones sensibles al grosor del hielo? ¿a su rugosidad? ¿cantidad de sal o presencia de agua en superficie?». Tal como explica esta investigadora, los resultados preliminares sugieren que esta técnica de medición mediante señales de navegación se podría aplicar desde satélites de bajo coste para monitorizar los polos de forma continua. 

Los tres artículos generales sirven como referencia para una amplia gama de trabajos científicos futuros. «Las observaciones físicas son la base para interpretar los ciclos biogeoquímicos y los procesos de los ecosistemas, y para respaldar los modelos acoplados que usamos para aprender aún más sobre las reacciones climáticas y las repercusiones globales del cambio en el Ártico. Estos cambios pueden afectar al tiempo y al clima en todo el mundo», dice el profesor Markus Rex, director de MOSAiC y científico atmosférico del AWI. «Es fascinante la precisión con la que podemos cartografiar procesos individuales y relacionarlos entre sí. Me alegra ver que cientos de participantes de MOSAiC han colaborado en estas publicaciones. La cooperación internacional con participantes de expediciones de tantos países continúa de forma productiva y con un alto grado de coordinación, pese a que la expedición finalizó hace más de un año. De esta manera, podremos proporcionar información cada vez más importante sobre el cambio climático, lo que proporcionará una base de conocimiento para la transformación social hacia un enfoque sostenible del planeta Tierra», afirma el líder de MOSAiC, Markus Rex.

Más información sobre MOSAiC

Durante la expedición del Observatorio multidisciplinario a la deriva para el estudio del clima ártico (MOSAiC), expertos de 20 países exploraron el Ártico durante un año entero. Entre 2019 y 2020, el rompehielos de investigación alemán Polarstern estuvo a la deriva congelado en el hielo a través del océano Ártico. La expedición MOSAiC ha sido coordinada por el Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz para la Investigación Polar y Marina (AWI). Más de 80 institutos aunaron sus recursos en un consorcio de investigación para que este proyecto único fuera un éxito y obtener los datos más valiosos posibles. El coste total de la expedición fue de unos 150 millones de euros, financiados en su mayor parte por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania.

Artículos de referencia

Nicolaus, M, Perovich, DK, Spreen, G, Granskog, MA et al., 2022: Overview of the MOSAiC expedition: Snow and sea ice. Elementa: Science of the Anthropocene 10(1). DOI: https://doi.org/10.1525/elementa.2021.000046 

Rabe, B, Heuzé, C, Regnery et al., 2022: Overview of the MOSAiC expedition – Atmosphere. Elementa, Science of the Anthropocene, 10 (1),  DOI: https://doi.org/110.1525/elementa.2021.00060 

Shupe, M.D., M. Rex, B. Blomquist, P.O.G. Persson, J. Schmale, T. Uttal et al., 2022: Overview of the MOSAiC expedition: Physical oceanography. Elementa: Science of the Anthropocene 10(1). DOI: https://doi.org/10.1525/elementa.2021.00062