jueves, 23 de agosto de 2012

Welcome to an ice station


Source: Raquel Somavilla

¿A que parece que estamos bajando a tierra? Pues NO. Esa escala que véis va a dar un trozo de hielo, eso sí muy grande, flotando en el Ártico. Sobre ellos realizamos las estaciones en el hielo que tienen lugar cerca del barco y en las que participan la mayoria de los científicos a bordo. Tardamos unos dos días en realizar cada una de ellas y durante ese tiempo bajamos y subimos del hielo al barco a través de esa pasarela. Cuando estás abajo en ningún momento te da la sensación de que bajo tus pies y los dos metros de hielo haya 4000 metros de agua. Así que no os preocupéis, que aunque nos pudamos hundir un poco en hielo no lo vamos a atravesar y llegar hasta el fondo del océano.

It seems that this scale goes to land, doesn’t it? In fact, the answer is NOT. This scale that you see conducts to an ice-float in the Arctic. Over these ice-floats, we carry out our ice-stations taking place close to the ship, and in which most of the scientists on board are involved. Each ice-station takes within 2 days, and during this time, we go into and out the ship through this scale. When you are on the ice, you never have the impression that under your feet and the two meters of ice there are 4000 meters of water. So, don’t worry, we are not going to pass through the ice and reach the ocean bottom.

Cada tres días más o menos estamos haciendo una estación en el hielo, donde se toman cores de hielo como el que véis en la foto más abajo. Ese no se va utilizar para medir nada, sino que se ha sacado para introducir un instrumento.

Each three days approximately, we do an ice-station where we take ice-cores, as that shown in the photograph below. That one hasn’t been taken to measure anything on it, but to deploy an instrument.

Source: Raquel Somavilla

Sobre estos cores, como en las muestras de agua que tomamos en la columna de agua (para aquellos que quieran saber más sobre esto pueden mirar entradas anteriores como ‘First Times’ o ‘New Eyes to see the Ocean’), mis companeros de campana están midiendo muchísimas cosas diferentes. Por ejemplo, Mar, otra chica espanola que está hacienda el doctorado en el AWI, junto con Anique, Christiane e Ilka forman el grupo de biología en el hielo. Miden entre otras cosas cuál es la producción primaria y bacteriana en el hielo, similar a lo que hace el fitoplancton en el océano o las plantas en tierra tomando CO2 y convirtiéndolo en materia orgánica, pero sólo que tiene lugar en el hielo. Catherine, una companera canadiense que trabaja también en el AWI, está colocando trampas de sedimentos debajo del hielo para estimar los flujos de materia orgánica desde el hielo hacia el fondo del océano, es decir, que parte de lo que se produce en el hielo por las algas y bacterias que viven en él va hacia a profundidades mayores. Vienna y Muntsa, dos chicas de la Universidad de Barcelona, están intentando estimar este mismo flujo pero utilizando un método alternativo. Ellas están midiendo las concentraciones, tanto en el hielo como en la columna de agua, de dos radionúclidos naturales (Th234 y Po210) que sirven como trazadores de esa trasferencia de carbono desde la superfice hasta el fondo. Este flujo es muy importante porque sirve de fuente de alimento a los animales que viven el fondo, pero también porque es una forma de retirar carbono en forma de material orgánica, y que primero estaba en forma de CO2 en la superficie, hacia el fondo del océano. Como todos sabéis, el exceso de CO2 en la atmósfera es responsable en parte del calentamiento que observamos en muchos sitios de la Tierra, entre ellos el Ártico, y su retirada de la atmósfera podría ayudar a mitigar los efectos de ese calentamiento. Charlie y Marie miden las concentraciones de Fe en el hielo, el cual en un elemento esencial para el fitoplancton. Lo necesitan en muy pequenas concentraciones pero sín él no es possible que puedan realizar la fotosíntesis. Para tomar sus muestras necesitan ser extremadamente cuidadosos. En la foto los reconocéis porque son los que llevan traje blanco. Necesitan hacer todo sin contaminar el medio, por lo cual son los primeros en bajar al hielo y sus trajes son blancos ya que no contienen pigmentos que puedan contaminar sus muestras. El resto de nosotros vamos de rojo.

Foto desde el helicoptero (la tomé yo :D) de algunos de mis companeros en el hielo. Charlie y Marie, el equipo limpio, de blanco y el resto de rojo. Photo from the helicopter (I took it :D) of some of my colleagues on the ice. Charlie and Marie, the clean team, with the white suits. The rest with the red ones.
Source: Raquel Somavilla

As I said, in these ice-cores, as in the water samples taken in the water column (for those that want more information about this you can see previous post as ‘First Times’ or ‘New Eyes to see the Ocean’), my colleagues are measuring many different things. I give some examples. Mar, a Spanish girl that is doing the PhD at AWI, together with Anique, Christiane e Ilka form the ice-biology group. They are measuring the primary and bacterial production on the ice. This is similar to what phytoplankton do in the ocean and plants at land taking CO2 and transforming it in organic matter, but it takes place on the ice. Catherine, a Canadian colleague that also works at AWI, is setting sediment traps below the ice to estimate the flux of organic matter from the ice to the ocean bottom. Vienna y Muntsa, two girls from the University of Barcelona, are also trying to estimate this flux, but using an alternative method. They are measuring the concentrations on the ice and in the water column of two natural radionuclides (Th234 and Po210) that can be used as tracers of this organic matter transfer from the surface to the ocean bottom. This vertical flux of organic matter is very important because it serves as a food source for the animals living in the ocean bottom, but also because it removes carbon, that initially was CO2 , as organic matter from the surface towards the ocean bottom. As you know, the excess of CO2 in the atmosphere is partially responsible for the general warming that we observe in lot of places in the Earth, among them the Arctic Ocean. Its removal from the atmosphere could help to mitigate the effects of this warming. Charlie and Marie are measuring the Fe concentrations on the ice, which is an essential nutrient for phytoplankton. They need it in very, very low concentrations, but without it the phytoplankton is not able to do the photosynthesis. Charlie and Marie must be extremely careful when they take their samples. In the photo above, you can recognize them because they wear a white suit. All the procedure must be done without contamination of the ambient. For this reason, they are the first to go to the ice, and they wear these white suits that don´t have pigments that could contaminate their samples. The rest of us wear a red suit.
Además, durante las estaciones en hielo se realizan otras medidas en la columna de agua que completan la información obtenida del hielo. Sólo os adelanto que en muchas de ellas se utilizan videocámaras de manera que es posible ver directamente que es lo que pasa debajo del hielo por primera vez. Todo lo que estamos viendo confirma la hipótesis de que el hielo en el Ártico es la base de un complejo ecosistema que mantiene la vida no sólo en éste y el la columna de agua justamente debajo de él, sino también en el fondo.
Besides, during the ice-stations other sampling is carried out in the water column that complements the information acquired on the ice. I only advance you that in several of the sampling methods video-cameras are used. It makes possible to see directly what is happening below the ice for first time. All that we see confirms the hypothesis that the ice in the Arctic supports a complex ecosystem that maintains the live not only on it and the water just below, but also on the ocean bottom.


Vista del borde del hielo en nuestra primera estación. View of the ice edge in our first ice-station.
Source: Raquel Somavilla

Y para despedirme os dejo una bonita foto de nuestra primera estación donde el sol vino a visitarnos y os dejo de nuevo la dirección del blog del AWI (http://www.geo.de/blog/geo/polarstern-expedition) donde podéis leer con más detalle sobre el trabajo de mis companeros y que ahora también tenéis disponible en ingles (http://www.awi.de/index.php?id=6322). 
And to say goodbye, I share with you a nice photo of our first ice station where the sun came to visit us and the address of the AWI blog (http://www.geo.de/blog/geo/polarstern-expedition) where you can read in detail about the work of my colleagues in the cruise. Now, it is also available in English (http://www.awi.de/index.php?id=6322).

jueves, 9 de agosto de 2012

First times

Ahora sí tengo la sensación de no haber hecho nunca esto antes. No es que haya recorrido los siete mares en mis anteriores campanas, todas fueron en lo que se llaman latitudes medias, entre subtropicales y subpolares, donde no hace ni frio ni calor (je,je,je), pero a 40°N u 80°N, donde me encuentro ahora, el océano no parece muy distinto salvo que te levantes a y veas lo que he visto yo hoy.

Now, I really have the impression that I have never done this before. It is not exactly that I have traveled all around the global ocean in my previous cruises, all of them were in mid-latitudes, between subtropical and subpolar areas, but at 40°N or 80°N, where I am now, the ocean is basically the same unless you get up and you see what I have seen today.

La primera imagen ha sido un mar completamente en calma cubierto de hielo entre el que nos vamos poco a poco abriendo paso.

The first image has been a completely quiet sea covered by ice which we are slowly passing through.



Proa del Polarstern a través del hielo.
Polarstern bow passing through the sea-ice



Antes de comer hemos tenido la visita del mejor comité de bienvenida que podíamos esperar:

Before the lunch, we have been visited by the best Welcome Committee that we could imagine:



Una mama osa y su osezno.



Es raro porque por un lado has visto estas imagines tantas veces por televisión que te parece que ya hubieras estado aquí, pero por otro ver los osos ahí, al lado del barco, por primera es impresionante. Tienes la sensación de que te miran como diciendo, ¿qué haces tú aquí? ¿te he dado yo permiso para entrar? Son preciosos. Te dan ganas de bajar a achucharles y llevarte uno a casa.

It’s quite rare because, on one hand, you have seen so many times these images on the TV that you have the impression you have already been here before. On the other hand, the view of the polar bear so close to the ship is amazing. It seems they are looking at us saying: What are you doing here? Have I allowed you to enter? They are incredibly beautiful and cute. You want to go to the ice and bring home one of them with you.

Después de mi turno de 08:00 a 00:00, el cielo se despejó y a medianoche esta es la imagen con la que terminé el día:

After my watch from 8:00 to 00:00, the sky became clear and at midnight this was the image with which I finished my day:


Medianoche en el Ártico. ¿No es espectacular?
Midnight in the Arctic. Isn’t it spectacular?



Y todo esto solo en lo relativo al día a día. Mañana empezaremos nuestra primera estación en el hielo. Algo también completamente nuevo para mí y sobre los que os contaré en la próxima entrada. Hasta ahora hemos tomado medidas en la columna de agua desde el barco como en mis campañas anteriores utilizando un CTD. Ya os explique en una entrada anterior (‘New Eyes to See the Ocean’) que CTD son las siglas de Conductivity, Temperature and Depth, que indican los parámetros que este instrumento mide de manera continua cuando se encuentra en el agua: Conductividad y a partir de ella Salinidad, Temperatura; y Profundidad. El CTD va montado en lo que se conoce como roseta oceanográfica, el cual es un carrusel con 24 botellas que podemos cerrar a cualquier profundidad desde el fondo, aquí a unos 4000 metros, hasta la superficie. Este agua después es utilizada para analizar el contenido en nutrientes, gases disueltos (O2, CO2), fitoplancton, bacterias, etc. El objetivo de estas medidas no es sólo conocer el estado actual del Ártico, sino continuar avanzando en el conocimiento de procesos que aún no son bien conocidos. En mi caso, cual son las contribuciones (1) del Agua Atlántica que entra en el Ártico y circula a unos 250 metros de profundidad, (2) de la actividad geotermal (el calor que sale desde el fondo del océano) y (3) de los transportes entre las distintas cuencas al calor y la sal en el fondo del Ártico. Muy pocos procesos son predichos desde la teoría antes de ser observados.

And all these things only concerning the live on board. Tomorrow, we will start with something completely new for me: an ice station, this means work directly on the ice! I will tell about this in my next post. Until now, we have been taking measurements in the water column as in my previous cruises using a CTD. I already explained you in a previous post (‘New Eyes to See the Ocean’) that CTD is the acronym of Conductivity, Temperature and Depth, the parameters that this instrument measures continuously in the water column. The CTD is mounted in a oceanographic rosette, which is a carrousel equipped with 24 bottles that can be closed at any depth from the bottom, here at 4000 meters, to the surface. This water is later used to analyze the content in nutrients, dissolved gasses (O2, CO2), phytoplankton, bacteria, etc… The objective of these measurements is not only to know the state of the Arctic Ocean, but also to give insight in processes that still are not well known. In my case, which are the contributions of (1) the Atlantic Water entering the Arctic Ocean and circulating within 250 meters depth, (2) geothermal fluxes (heat released from the ocean bottom to the ocean), and (3) the transports between ocean basins to the heat and salt in the deep Arctic Ocean. Few processes have been predicted from theory before they were observed.

So exciting…I’m in the Arctic Ocean!

Bueno, finalmente el momento de partir al Ártico llegó, y ya estoy en él. Pensaba que iba a tener mucho más tiempo para contar mis últimos momentos antes del viaje y publicar algún otro post que tengo a medias, pero como siempre no ha sido el caso. De cualquier manera, voy la tener la oportunidad de contaros muchas otras cosas nuevas mientras tanto. Estoy realmente impresionada de cuantas cosas differentes vamos a hacer durante la campaña!

Well, finally the moment to go to the Arctic arrived. I thought I was going to have more time to publish a new post before to leave, but, as usually, I couldn’t find it. In any case, I will have the opportunity to tell you about many other interesting things during our expedition. I’m really impressed how many different things we will be doing during the cruise!

Parece que por el momento no me he dejado nada importante, asi que lo de ir preparando todo con un poco de antelación parece que funciona. No evita que no puedas dormir bien la noche antes pero ayuda.

For the moment, it seems I have not forgotten anything important, so … packing in advance works. It doesn’t avoid that you can’t sleep very well the night before to leave, but at least it helps. 


Mi maleta con algunos regalos a los que daré buen uso durante el viaje: el cuello de lana, el diario y yo misma en tamano reducido.
My baggage with some presents that will be very useful for the cruise: a scarf, a diary and a mini-representation of myself.

Y ahora mismo, ya estamos en el Ártico! Hemos salido de Tromsø, del mismo sitio de donde partieron Nansen o Amundsen en sus expediciones a zonas polares. Algo así como salir del Puerto de Palos para ir a America.

And now, we are in the Arctic Ocean! We left from Tromsø, the same place from where Nansen and Amundsen left for their big expeditions to the Polar Regions. Something similar than leaving from the Puerto de Palos to go to America. 

En el fiordo después de salir de Tromsø. In the fiord after leaving Tromsø.

Es curioso que una de mis principales preocupaciones sobre la campana era (es si soy honesta) no quedarnos atrapados en el hielo por la llegada del invierno. Y es curioso, porque ahora he descubierto que Nansen para una de sus expediciones busco financiación para construir un barco que pudiese soportar la presión del hielo al quedar atrapado en él durante el invierno, y así poder derivar con él en el Ártico. Está claro que tenemos ideas diferentes de lo que es una aventura! Su hipótesis era que el hielo se forma en el Ártico pero posteriormente es transportado por el viento y las corrientes fuera de éste a través del Estrecho de Fram. Estaba en lo cierto. De hecho, Nansen también contribuyó de manera notable al conocimiento de la circulación de las masas de agua profundas en el Ártico, y el esquema actual de circulación es una readaptación de una idea original de Nansen de 1915.

It`s curious that one of my main worries concerning this cruise was (is to be honest) not to be caught in the ice with the Polarstern because of the arrival of the winter. The curious thing is that I have realized now that Nansen asked for founding to construct a ship able to support the press of the ice, and so can drift with it across the Arctic Ocean. How different ideas of adventure! In fact, Nansen contributed largely to our knowledge of the deep water masses in the Arctic, and our scheme of deep water circulation nowadays is a re-adaptation of an original Nansen idea of 1915.

De momento no hay hielo a la vista pero nos encontraremos con él probablemente manana. Hoy hemos empezado a trabajar, aproximadamente a unos 80° N, 30°W. Hasta ahora no es que hayamos estado de turismo sino que hemos estando preparando el material que necesitaremos durante los próximos … DOS MESES! 


Normalmente no pongo fotos mías pero se que mi familia también quiere verme, asi que ‘Yo y the Bear Island detrás de mí’. 
Normally, I don´t post pictures of myself but my family wants to see me in this case, and so ‘Me and the Bear Island behind me’
For the moment, we have not seen sea-ice, but we will be surrounded by it in a few days. Today, we have started our measurements, approximately at 80°N and 30°E, because until now we had spent most of the time moving boxes and preparing all the material that we will need … IN THE NEXT TWO MONTHS! 

Sólo un par de cosas más:

No sé si podré ver o contestar vuestros comentarios porque la conexión a internet a partir de 80°N es muy díficil pero me encantaré leerlos y responderlos cuando vuelva.
Podéis encontrar más cosas sobre la campana en este blog (http://www.geo.de/blog/geo/polarstern-expedition) aunque está en aleman. Yo lo hare desde aquí todo lo que pueda.

Just a pair of things more:

I don´t know if I would be able to answer your comments due to the internet connection further North than 80° N is really difficult, but I will be very happy to read and answer them when I will return.
You can find more things about the cruise in this blog (http://www.geo.de/blog/geo/polarstern-expedition) although it is in German. I will also try to tell you more about the cruise, as always, here.







New eyes to see the Ocean

El Viernes pasado 8 de Junio se celebró el día internacional del océano, día que se celebra desde hace 20 años. Me pareció un excelente motivo para un post pensando en responder a la pregunta de si ha cambiado algo nuestra visión del océano desde entonces. La respuesta es SÍÍÍÍ.   Como veis la publicación se ha retrasado un poco desde entonces, pero es que a medida que he ido escribiendo me han surgido más y más cosas que explicaros para que todo el mundo entienda lo que quería contaros. Bueno, empiezo. 

Hace 20 años la generalización de las medidas con CTD supusieron un gran avance en oceanografía. Y lo que os decía, supongo que antes de seguir no estaría mal que os explicase qué es un CTD. CTD son las siglas de Conductivity, Temperature and Depth, que indican los parámetros que este instrumento mide de manera continua cuando se encuentra en el agua: Conductividad y a partir de ella Salinidad, Temperatura; y Profundidad. Hasta mediados de los 80 estas propiedades se medían a determinadas profundidades en la columna de agua a través de un termómetro invertido en el caso de la temperatura y de la toma de muestras de agua para la determinación de la salinidad. Aquí abajo tenéis un CTD (lo que estoy conectando), así como la imagen de las propiedades físicas desde la superficie hasta el fondo que obtenían los oceanógrafos antes (circulos grises unidos por línea discontinua) y después (linea roja y línea verde) de la utilización de los CTD.



¿Qué ha supuesto esta mejora? Pues la verdad que un montón de cosas. El obtener una imagen más completa y detallada de la temperatura y salinidad de la columna de agua, y por tanto de su densidad que depende de estos dos parámetros, permite una estimación más precisa de la circulación y transportes en el océano, del calor almacenado desde la superficie hasta el fondo, de la variabilidad de la capa de mezcla y de la interacción de procesos físicos y biológicos, pues estos últimos dependen fuertemente de procesos verticales que pueden ser bien observados a través de las medidas obtenidas por el CTD (aquí y aquí os conté más sobre algunos de estos procesos).

Pero los CTD han sido sólo el principio del principio. La verdadera revolución en oceanografía no ha hecho más que empezar. Los CTD son herramientas muy valiosas en nuestro trabajo pero tienen una importante limitación y es que para obtener medidas con este instrumento debemos hacerlo desde un barco. Eso ha limitado el número de observaciones en el océano abierto, lejos de la costa, donde el acceso con un barco requiere mucho tiempo y dinero, y donde cuando las condiciones del mar no son buenas no es posible encontrar refugio e impiden nuestro trabajo.




Fuente: WHOI Instruments


Y como este era el problema, supongo que algún visionario dijo en algún momento que lo que hacía falta es que los instrumentos midiesen solos en el océano sin tener que ir nosotros con ellos. Et voilà, desde comienzos del nuevo siglo los vehículos autónomos nos han dado nuevos ojos con los que mirar el interior del océano. Las boyas Argo son boyas que flotan libremente en el océano transmitiendo via satélite los datos que miden en tiempo real. Actualmente existen 3497 boyas Argo midiendo y enviando datos fundamentalmente de temperatura, salinidad y oxígeno disuelto. Su funcionamiento es bastante sencillo cada diez días realizan un ciclo en el que inicialmente se hunden hasta unos 2000 metros de profundidad. A esta profundidad se mueven durante 9-10 días siguiendo las corrientes y una vez transcurrido este tiempo ascienden hacia la superficie midiendo durante el ascenso a ciertas profundidades. Cuando llegan a la superficie envían los datos que han medido y vuelven a repetir el ciclo completo. Aquí abajo teneis un esquema de como funciona una boya Argo y el mapa con la cobertura actual de boyas Argo en el océano.





Pero no se ha parado ahí. Cómo os decía las boyas Argo realizan un ciclo de medida cada 10 días y no miden en toda la columna de agua como los CTD sino a ciertas profundidades y hay procesos que no pueden ser estudiados de este modo. Así es como han surgido los hermanos listos de las boyas Argo: los GLIDERS. Los gliders son en diseño parecidos a una boya Argo pero PUEDEN IR DONDE TU QUIERAS QUE VAYAN. Ya no tienen que seguir las corrientes sino que la comunicación a través de satélite es bidireccional, mandan datos pero también pueden recibir instrucciones sobre a donde y como deben medir. Pero eso no es todo. Los gliders miden continuamente mientras se mueven en el océano. Esto es un ejemplo de los datos que son capaces de recoger comparados con los que obtendríamos desde un barco usando un CTD.



Temperatura y salinidad medidos por un glider en Fram Strait (estrecho que separa el Mar de Groenlandia del Océano Ártico) en el verano de 2011 (Fuente: AWI)



Temperatura y salinidad medidos con CTD en el Mar de Groenlandia en el verano de 1995.
(Fuente de datos: Base de datos Pangea)


El uso de estos nuevos instrumentos está permitiendo estudiar procesos que ocurren en escalas de tiempo y espacio que hasta hace poco debía parecer sólo un sueño poder investigar. Usando una cámara de fotos como analogía, hemos pasado de hacer fotos del océano con una cámara de fotos de 3 megapixel a una de 12. Los detalles que ahora podemos estudiar antes simplemente ni los veíamos! Quién iba a pensar que en al año 2012 podían descubrirse nuevas corrientes! Pues así es. Cómo os preguntaréis y porque no antes. Pues porque ocupaba tan poco espacio que no había sido medida hasta ahora.

Quién iba a pensar que procesos que ocupan tan sólo unos kilómetros pueden tener efecto en la circulación termohalina que engloba todo el planeta! Pues eso parece. Parece que eddies (remolinos) de ese tamano podrían afectar la cantidad y las propiedades del agua profunda que deja las zonas subpolares y polares en el Atlantico Norte y que alimenta la circulación termohalina que regula todo nuestro clima. Sobre este tema hay muchos mitos y leyendas así que si os interesa ya tengo tema para el próximo post. 

Espero que hayáis entendido algo. Me encantará leer vuestros comentarios o contestar a vuestras preguntas si las tenéis. Buen comienzo de semana a todos!