La "Atlantic Meridional Overturning Circulation" (AMOC), es uno de los principales sistemas actuales en los océanos del mundo y desempeña un papel crucial en la regulación del clima. Las proyecciones de los modelo climático del calentamiento global en este siglo apuntan constantemente a un debilitamiento de la AMOC. Las evaluaciones más recientes del IPCC - el quinto informe de evaluación (AR5) y el informe especial sobre los océanos y la criosfera en un clima cambiante (SROCC) - concluyen que es muy probable que el AMOC se debili
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"En general, pensamos en el cambio climático como un proceso gradual: cuantos más gases de efecto invernadero emitan los humanos, más cambiará el clima. Pero, ¿hay algún "punto de no retorno" que nos comprometa a un cambio irreversible?
La "Circulación Meridional de Vuelco del Atlántico", conocida como "AMOC", es uno de los principales sistemas de corrientes en los océanos del mundo y juega un papel crucial en la regulación del clima.
Puntos de inflexión
Este artículo es parte de una serie especial de una semana de duración sobre los "puntos de inflexión", donde un clima cambiante podría empujar a partes del sistema de la Tierra a un cambio abrupto o irreversible
Explicador: Nueve "puntos de inflexión" que podrían ser desencadenados por el cambio climático
Puesto de invitados: ¿Podría el "Atlantic Overturning Circulation" "cerrarse"?
Puesto de invitados: Las emisiones irreversibles de un permafrost "punto de inflexión
Puesto de invitados: ¿Podrían el cambio climático y la deforestación provocar la "muerte" del Amazonas?
Puesto de invitado: ¿Qué tan cerca está la capa de hielo de la Antártida Occidental de un "punto de inflexión"?
Está impulsado por un delicado equilibrio de las temperaturas y la salinidad del océano, que corre el riesgo de verse alterado por el calentamiento del clima.
Las últimas investigaciones sugieren que es muy probable que el AMOC se debilite en este siglo, pero un colapso es muy poco probable. Sin embargo, los científicos están lejos de poder definir exactamente cuánto calentamiento podría empujar a AMOC más allá de un punto de inflexión.
Derribando
La siguiente figura muestra una ilustración del AMOC. En el Atlántico Norte, el agua caliente de los subtrópicos viaja hacia el norte cerca de la superficie y el agua fría - y, por lo tanto, más densa - viaja hacia el sur en la profundidad, típicamente a 2-4 km por debajo de la superficie.
En el norte, el agua cálida de la superficie es enfriada por la atmósfera suprayacente, convertida en agua fría y densa, y se hunde para abastecer a la rama profunda, hacia el sur. En otros lugares, el agua fría sube y se calienta, reabasteciendo la rama superior, caliente y completando el circuito.
Esquema del AMOC. Las vías rojas muestran agua más caliente cerca de la superficie, mientras que las vías púrpuras muestran agua más fría y densa moviéndose en la profundidad. Crédito: Met Office
¿Podría colapsar el AMOC?
El AMOC es vulnerable al cambio climático. A medida que la atmósfera se calienta debido al aumento de los gases de efecto invernadero, la capacidad del océano para perder calor de la superficie del Atlántico Norte disminuye y uno de los factores que impulsan el AMOC se debilita.
Las proyecciones de los modelos climáticos del calentamiento global de este siglo apuntan sistemáticamente a un debilitamiento del AMOC. Las evaluaciones más recientes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) -el quinto informe de evaluación (IE5) y el informe especial sobre los océanos y la criósfera en un clima cambiante (SROCC)- concluyen que es "muy probable" que el COMA se debilite en el siglo XXI.
Tal debilitamiento tendría un efecto de enfriamiento en el clima alrededor de la región del Atlántico Norte, ya que el suministro de calor hacia el norte se está desacelerando. Este efecto está incluido en las proyecciones climáticas, pero el efecto de calentamiento directo de las crecientes concentraciones de gases de efecto invernadero es más fuerte, por lo que el resultado neto sigue siendo el calentamiento sobre las regiones terrestres.
Pero, en teoría, es posible que se produzcan cambios más drásticos. Puede existir un "punto de inflexión" más allá del cual el fuerte AMOC actual se vuelve insostenible.
La evidencia de esto se remonta a un documento seminal publicado en 1961 por uno de los padres de la oceanografía moderna, Henry Stommel. Stommel se dio cuenta de que el AMOC es una especie de competencia entre los efectos de la temperatura y la salinidad, que influyen en la densidad del agua de mar.
La siguiente figura ilustra los diferentes estados posibles del AMOC. En el clima actual, la temperatura domina y el agua fría y densa de alta latitud impulsa un fuerte AMOC (curva roja). Pero en otros estados climáticos es posible que el agua dulce (de las precipitaciones o del deshielo) refresque -y por lo tanto aligere- el agua de alta latitud; en este caso, el agua no es lo suficientemente densa para impulsar el AMOC, que se colapsa (curva azul).
Si la entrada de agua dulce al Atlántico fuera lo suficientemente fuerte - por el rápido derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia, por ejemplo - el punto azul se movería a la derecha en la figura. Según el modelo de Stommel, en algún momento el fuerte estado de AMOC (rojo) se vuelve insostenible y el AMOC colapsa hasta el estado "apagado" (azul). Entonces, incluso si el cambio climático impulsor se invirtiera más tarde (el punto azul que se mueve hacia la izquierda en la figura), el AMOC permanecería en la curva azul y no volvería a encenderse hasta que el clima hubiera superado las condiciones actuales en la dirección opuesta. Este fenómeno se conoce como "histéresis".
Puntos de inflexión e histéresis del AMOC en el modelo simple de Stommel. Los posibles estados del AMOC dependen de la cantidad de entrada de agua dulce al Océano Atlántico (eje x). La fuerza del AMOC se muestra en el eje y. [Nótese que ambos se miden en Sverdrups (Sv), donde 1 Sv denota un millón de metros cúbicos de agua transportada por segundo]. Cuando hay una baja entrada de agua dulce, la temperatura domina el flujo y sólo es posible un fuerte AMOC (curva roja). Para una alta entrada de agua dulce, sólo es posible un estado de colapso (curva azul). En el medio, ambos estados son posibles. Si la entrada de agua dulce aumentara más allá de un valor crítico (el punto de inflexión), el AMOC colapsaría. Entonces, incluso si la entrada de agua dulce volviera a su estado original, el AMOC permanecería apagado. Crédito: Met Office.
Proyecciones a largo plazo
La idea de Stommel ha evolucionado a lo largo de los años, pero la idea fundamental sigue siendo relevante. Hay pruebas de que los cambios de AMOC pueden haber desempeñado un papel en algunos cambios climáticos importantes del pasado, el más reciente hace unos 8.200 años cuando el mundo estaba saliendo de la última edad de hielo.
En ese momento, un enorme lago en el noroeste de Canadá estaba siendo retenido por una pared de hielo. A medida que las temperaturas se calentaban, la pared de hielo se derrumbó, depositando el agua dulce del lago en el Atlántico Norte e interrumpiendo el AMOC. Un enfriamiento importante en este momento puede verse en los registros paleoclimáticos de América del Norte, Groenlandia y Europa.
Los modelos climáticos exhaustivos generalmente no proyectan un cierre completo del AMOC en el siglo XXI, pero recientemente los modelos se han corrido más hacia el futuro. En los escenarios de altas concentraciones continuas de gases de efecto invernadero, varios modelos proyectan un cierre efectivo del AMOC para 2300.
Sin embargo, las proyecciones de los modelos del futuro AMOC son muy variadas. Por consiguiente, en cuanto a la cuestión de qué nivel de calentamiento global daría lugar a un cierre del AMOC, es poco probable que la comunidad científica vea alguna convergencia en el futuro próximo.
Si bien el mecanismo fundamental que desestabiliza el AMOC en el modelo original de Stommel parece ser importante en los modelos climáticos, hay otros procesos que están tratando de estabilizar el AMOC. Muchos de estos procesos son difíciles de modelar cuantitativamente, especialmente con la limitada resolución que es posible con la actual potencia de computación. Así que nuestras proyecciones de AMOC seguirán estando sujetas a bastante incertidumbre durante algún tiempo.
Teniendo en cuenta todas las pruebas, el IE5 del IPCC y el SROCC concluyeron que un colapso del AMOC antes de 2100 era "muy improbable" (pdf). Sin embargo, los impactos de pasar un punto de inflexión del AMOC serían enormes, por lo que es mejor verlo como un escenario de "baja probabilidad, alto impacto".
¿Cuáles serían los impactos de un colapso?
Se pueden utilizar modelos climáticos para evaluar el impacto sobre el clima si el AMOC se cerrara completamente. Al añadir grandes cantidades de agua dulce al Atlántico Norte en un modelo, los científicos aligeran artificialmente el agua fría y densa que forma la rama inferior del bucle. Esto detiene el AMOC y entonces podemos ver el impacto en el clima.
La figura de abajo ilustra los cambios que resultan en uno de estos experimentos. El apagado del AMOC da como resultado un enfriamiento (sombreado en azul) de todo el hemisferio norte, particularmente de las regiones más cercanas a la zona de pérdida de calor del Atlántico Norte (el "radiador" del sistema de calefacción central del Atlántico Norte). En estas regiones el enfriamiento supera el calentamiento previsto debido a los gases de efecto invernadero, por lo que una parada completa en el siglo XXI, aunque muy improbable, podría dar lugar a un enfriamiento neto en regiones como Europa occidental.
Cambio modelizado de la temperatura superficial (C) tras un colapso artificialmente inducido del AMOC. El sombreado indica enfriamiento (azul) o calentamiento (naranja y rojo). Reimpreso con permiso de Springer. Jackson y otros (2015) Impactos climáticos globales y europeos de una desaceleración del AMOC en un GCM de alta resolución, Climate Dynamics.
Entre otros impactos se incluyen cambios importantes en los patrones de precipitación, aumentos en las tormentas de invierno sobre Europa y un aumento del nivel del mar de hasta 50 cm alrededor de la cuenca del Atlántico Norte. En muchas regiones estos efectos exacerbarían las tendencias debidas al calentamiento global.
Si bien estos experimentos con modelos son escenarios artificiales del tipo "¿qué pasaría si...?",
La famosa corriente del Golfo que mantiene a Europa en un clima cálido nada comparable al norte de América, por comparar algo, es un equilibrio que, también, nos estamos cargando. Desde luego, como especie, no podemos decir que somos conscientes de nuestras necesidades para sobrevivir, y nos comportamos con una huida hacia adelante que sólo nos acerca a nuestra propia destrucción. Independientemente de que muchos de los individuos de nuestra especies sí lo sean y nos avisen. Como masa somos bastante lerdos, la verdad.