Someday ... after tomorrow?

Cartel de la película 'The day after tomorrow'. Fuente

Supongo que a la mayoría de vosotros el título del post os recordará a la famosa película ‘The day after tomorrow’. No es casualidad que haya escogido este título para hablaros un poco más sobre algunos de los mitos y leyendas en torno a uno de los procesos más conocidos como regulador de nuestro clima. Éste es el concepto de Circulación Termohalina o quizá también lo conozcáis como Circulación Meridional de Retorno (Sí alguien necesita más información, aquí ya os hablé sobre ello). En el fallo, colapso, detención de esta circulación es en lo que se basa el argumento de la citada película. Debería volver a verla porque básicamente es todo lo que recuerdo de ella. No escribo este post para criticarla, eso quiero dejarlo claro.

Y sin más preámbulos empiezo, que si no después entre escribir la entrada en español e inglés me lleva tres días (de hecho tres días después, en inglés todavía no la he terminado ). Como consecuencia de la emisión de gases invernadero, la mayoría de modelos oceanográficos han predicho una disminución en la intensidad de la Circulación Termohalina o Circulación Meridional de Retorno (Velinga and Mood, 2002; IPCC, 2007) asociada a una reducción de la formación de agua profunda, especialmente en el Atlántico Norte. El talón de Aquiles de esta secuencia de acontecimientos es la detención de lo que se conoce como ‘convección profunda’, responsable de la formación de agua profunda en el Mar de Labrador y el Mar de Groenlandia en el Atlántico Norte. 

Supongo que estas ideas no os son del todo extrañas aunque sólo sea gracias a la película. Sin embargo, durante la última década algunas de estas ideas han comenzado a ser cuestionadas. ¿Por qué? Pues una de las razones más notorias es que en el Mar de Groenlandia, uno de los lugares que como os he dicho se relaciona habitualmente con este proceso (luego os explicaré porque subrayo estas palabras), no hay formación de agua profunda desde hace casi tres décadas. Afortunadamente, el colapso de la circulación termohalina que predecían los modelos no se ha producido. ¡Menos mal!

Pero entonces os preguntareis probablemente cómo puede ser esto. ¿Hay algo mal en el concepto de la Circulación Termohalina o Circulación Meridional de Retorno y que os represento esquemáticamente en la figura de abajo? O lo que es lo mismo si miráis el esquema de abajo, ¿hay algo mal en la secuencia: (1) en latitudes altas debido a las bajas temperaturas las aguas superficiales se vuelven más densas y se hunden en la columna de agua dando lugar a la formación de agua profunda;  (2) esas aguas circulan hacia latitudes más bajas (ecuatoriales) en el fondo de los océanos;  y (4) las aguas profundas formadas en latitudes altas son sustituidas por aguas más cálidas circulando en superficie desde latitudes bajas mientras (3) las aguas en el fondo vuelven a la superficie del océano? Pues sí y no.

Fig. 2. Resumen de procesos implicados en la Circulación termohalina y Circulación Meridional de retorno (1) Formación de agua profunda en latitudes altas (subpolares y polares, por eso ahora que estamos cerca de la Navidad lo de Papa Noel); (2) transporte de esas aguas más frías y densas hacia latitudes bajas; (3) regreso del agua profunda a superficie (a este proceso se conoce como afloramiento en oceanografía); y (4) transporte de aguas cálidas desde latitudes bajas hacia zonas zonas polares y subpolares.
Fuente: Raquel Somavilla

Vamos a pensar que este esquema podemos interpretarlo de dos maneras distintas.

Versión (1):                Proceso clave = formación de agua profunda (1)

-   El agua que circula en profundidad  (2) (derivado de la formación de agua profunda (1)) debe estar en balance con el agua que fluye en superficie desde latitudes bajas (4).

Versión (2):                Proceso clave: retorno de agua profunda a superficie (3)

-     Puesto que el agua profunda debe volver a la superficie (3), el balance de agua circulando en profundidad (2) y en superficie (4) depende de que el agua profunda sea capaz de volver a la superficie (3) y no de la formación de agua profunda (1).

En general, los transportes (cómo de grandes son la flechas en nuestro esquema) de agua profunda en el fondo hacia latitudes bajas (2) o de aguas cálidas en superficie hacia latitudes altas (4) son quienes determinan la intensidad de la Circulación Termohalina o Circulación Meridional de Retorno, respectivamente. Dicha intensidad controla al final cuanto calor se manda desde zonas ecuatoriales y subtropicales hacia zonas subpolares y viceversa para regular nuestro clima.

Una diferencia importante entre ambas versiones, es que la segunda depende de un proceso que ocurre en todo el océano, el retorno de agua profunda a superficie (3), mientras la primera depende de las condiciones de enfriamiento en un lugar concreto que dan lugar a la formación de agua profunda (1).

De un modo simplificado, ésta es a la conclusión a la que llegan Walter H. Munk and Carl Wunsch en su trabajo ‘Abyssal recipes II: Energetics of tidal and wind mixing‘ (1998) tras la revisión del trabajo previo ‘Abyssal recipes‘ de Walter H. Munk (1966): que la intensidad de la Circulación Meridional de Retorno está principalmente determinada por la energía disponible para devolver el agua profunda a las capas superficiales, y que proviene de la acción del viento y las mareas, y no de las condiciones de enfriamiento responsables de la formación de agua profunda en latitudes altas. Para aquellos a los que no os de miedo un artículo de oceanografía con formulas incluidas, os recomiendo su lectura. A mi me encantaron.

De este modo, nuestra Circulación Termohalina o Circulación Meridional de Retorno no depende de ‘procesos locales’ (1) que pueden estar sujetos a una mayor variabilidad, sino de procesos a mayor escala (3) y por tanto más estables.

Otro pequeño gran detalle por el que la detención de la formación de agua profunda en el Mar de Groenlandia no ha conllevado un colapso de la Circulación Termohalina es que aunque en el Mar de Groenlandia hay (o había) formación de agua profunda, el agua allí formada es demasiado densa como para superar las diferentes cordilleras submarinas que la permitirían circular hacia latitudes bajas (ver Fig. 3). Volviendo a nuestro esquema anterior (Fig. 2), esto significa que en el Mar de Groenlandia podemos tener (1), pero no contribuye a (2), y por tanto tampoco a (3) o (4), no afectando a la Circulación Termohalina o Circulación Meridional de Retorno. Por este motivo, al comienzo os subrayaba el hecho de que Mar de Groenlandia es uno de los lugares que se relaciona habitualmente con esta circulación pero en realidad no es una representación fidedigna de la realidad. Esto no quiere decir que lo que ocurra en el Mar de Groenlandia no es importante, de hecho lo es y mucho, pero no por su contribución a la Circulación Termohalina. 

Fig. 3. Mapa del Atlántico Norte donde al norte tenéis el Mar del Labrador y el Mar de Groenlandia. Como veis por la barra de color en la parte de abajo, la profundidad del Mar del Labrador es de unos 4000 m. y se comunica directamente con el resto del Atlantico Norte. Sin embargo, el Mar de Groenlandia aunque tiene unos 3600 m. de profundidad se encuentra rodeado de cordilleras (colores anaranjados que lo rodean) que se elevan hasta unos 1500 m. por debajo de la superficie del mar. Esto hace que si nos imaginamos que estos dos mares son como dos vasos, el agua que se forma en el Mar del Labrador sale por un grifo que se encuentra en el fondo y de esta forma hasta sus aguas más densas (en el fondo) pueden circular por el resto del Atlántico Norte. Sin embargo, el agua que se forma en el Mar de Groenlandia sale por un grifo situado justo por encima de la profundidad las cordilleras que lo rodean (no pueden salir por otro lado), de modo que las aguas más densas en el fondo no pueden circular hacia el resto del Atlántico Norte. Fuente: Raquel Somavilla

Todo esto explica porque a pesar de que no hay formación de agua profunda en algunos lugares del Atlántico Norte como el Mar de Groenlandia desde mediados de los 80s, la Circulación Termohalina no se ha parado y no hemos sufrido el cataclismo de que hablaba la película 'The day after tomorrow'.

Espero que hayáis entendido algo. En caso de que no, no dudéis en preguntar por favor :D.

Referencias:

Vellinga, M., Wood, R.A., 2002. Global climatic impacts of a collapse of the Atlantic thermohaline circulation. Climatic Change 54, 251–267.

IPCC,2007. Summary for policy makers. In:Solomon,S., Qin,D., Manning,M., Chen, Z., Marquis,M., Averyt,K.B., Tignor,M., Miller,H.L.(Eds.), Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Contribution of Working Group to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, NewYork.

W. H. Munk and C. Wunsch, 1998. Abyssal recipes II: Energetics of tidal and wind mixing. Deep Sea Research Part I, Vol. 45,12,Pages 1977–2010

W. H. Munk, 1966. Abyssal recipes. Deep Sea Research Part I, Vol. 13, 4, Pages 707–730

Parte de lo que aquí os he contado está relejado en el artículo que os ensenaba el otro día en Facebook pero que no está aún publicado, así que si alguien necesita hacer uso de esta información os agradecería que os pusieras en contacto conmigo para poder citarla adecuadamente.