Clima continental

El océano es parte integrante del sistema climático: comprender cómo el cambio y la variabilidad del clima lo han modelado y cómo el clima se verá influido por los cambios futuros es un reto importante para la sociedad. Para comprender el papel del océano en el sistema climático de la Tierra es fundamental vigilar los cambios en la circulación oceánica, el contenido de calor y carbono, el agua dulce, la biogeoquímica y el nivel del mar, así como estudiar las interacciones del océano con la atmósfera, la criosfera, la tierra y los ecosistemas. Además, un conocimiento firme del entorno físico cambiante es fundamental para comprender la biogeoquímica del océano y el funcionamiento, la variabilidad y el cambio de los ecosistemas. La obtención de observaciones climáticas oceánicas de alta calidad de forma sostenida es también clave para atribuir los cambios observados del estado del océano y, por tanto, obtener predicciones climáticas fiables para una serie de aplicaciones y usuarios (Clivar, Plan Científico 20181).

A través de OceanObs’99 (Koblinsky y Smith, 2001) y OceanObs’09 (Hall et al., 2010) y de un debate continuo sobre la estrategia de implantación del sistema de observación del clima mundial (SMOC)2, ha surgido el diseño del sistema de observación de los océanos. Consistía, inicialmente, en una definición de las variables climáticas esenciales (VCE) y de sus características de muestreo en el océano y en otros lugares, y ha evolucionado desde una perspectiva centrada en la plataforma hasta un sistema de observación integrado, centrado en los parámetros y multiplataforma. El reto actual es que el sistema de observación orientado al clima siga evolucionando hasta convertirse en un sistema que responda a las crecientes necesidades de información sobre el clima oceánico a escalas espaciales y temporales más precisas, especialmente ante el avance del forzamiento climático antropogénico.

Cambio climático del océano

Este diagrama muestra la relación entre la oceanografía física y biológica y la variabilidad del clima. El transporte de calor y la circulación oceánica son factores clave entre la oceanografía física y la variabilidad del clima. La oceanografía biológica influye en el clima a través de la bomba biológica. En conjunto, los flujos de gases aire-mar y la radiación solar penetrante son retroalimentaciones entre los procesos de la oceanografía física y biológica que, en última instancia, influyen en el clima.

El clima se ve afectado por los procesos biológicos y físicos de los océanos. Además, los procesos físicos y biológicos se afectan mutuamente creando un sistema complejo. Tanto el océano como la atmósfera transportan aproximadamente la misma cantidad de calor desde las regiones ecuatoriales de la Tierra -que son intensamente calentadas por el Sol- hacia los polos helados, que reciben relativamente poca radiación solar. La atmósfera transporta el calor a través de un complejo patrón mundial de vientos; al soplar sobre la superficie del mar, estos vientos impulsan los correspondientes patrones de corrientes oceánicas. Pero las corrientes oceánicas se mueven más lentamente que los vientos y tienen una capacidad de almacenamiento de calor mucho mayor. Los vientos impulsan la circulación oceánica transportando el agua caliente hacia los polos a lo largo de la superficie del mar. A medida que el agua fluye hacia los polos, libera calor a la atmósfera. En el extremo norte del Atlántico, parte del agua se hunde en el fondo del océano. Esta agua acaba saliendo a la superficie en muchas regiones mediante la mezcla en el océano, completando la cinta transportadora oceánica (véase más abajo). Los cambios en la distribución del calor dentro de la cinta se miden en escalas de tiempo de decenas a cientos de años. Mientras que las variaciones cerca de la superficie del océano pueden inducir cambios climáticos relativamente a corto plazo, los cambios a largo plazo en las profundidades del océano pueden no detectarse durante muchas generaciones. El océano es la memoria térmica del sistema climático.

Qué es el tiempo en el océano

A través de sus redes alimentarias y reacciones químicas, el océano ayuda a regular el clima de la Tierra al absorber el dióxido de carbono de la atmósfera y trasladar una fracción de ese carbono a través de la zona crepuscular del océano hasta las profundidades oceánicas, donde puede permanecer secuestrado fuera de la atmósfera durante cientos o incluso miles de años. El océano también absorbe el calor: las aguas oceánicas han absorbido la mayor parte del calentamiento global provocado por el hombre.

El océano también desempeña un papel importante en los patrones meteorológicos regionales. La salinidad de las aguas superficiales de una parte del océano se ha relacionado con los patrones de precipitación en tierra a miles de kilómetros de distancia. La temperatura del agua superficial puede ayudar a predecir la intensidad de las tormentas, algo que los científicos han aprendido lanzando sondas de temperatura desde aviones militares en la trayectoria de los huracanes.

A su vez, el calentamiento del clima mundial está afectando al océano de manera significativa, a través de los cambios en las principales corrientes, el aumento del nivel del mar y los cambios en la temperatura del agua, el pH, la salinidad y la productividad. El cambio climático es visible en el retroceso de la capa de hielo de Groenlandia y en la disminución de la fauna antártica, pero también en los “supercorales” que han encontrado los medios para sobrevivir en un océano que se calienta. El océano conserva registros de los cambios climáticos y meteorológicos del pasado -en sus sedimentos, en los esqueletos de los corales e incluso en los libros de registro de la caza de ballenas-, al igual que los pescadores comerciales actuales son testigos del calentamiento del océano y de su impacto en la pesca.

Clima y tiempo del océano

La temperatura de la superficie del mar (TSM) se define como la temperatura de la piel (2 mm superiores) del océano. Históricamente, los barcos medían directamente la temperatura de la superficie del mar y, posteriormente, se instalaron boyas con termómetros para comprobar la temperatura de las aguas superficiales. En la actualidad, los instrumentos de los satélites miden a distancia la TSM de todo el mundo cada día.

El color del océano puede estar muy influenciado por la presencia de algas microscópicas (fitoplancton) que contienen clorofila. Cuando las poblaciones de fitoplancton tienen la combinación adecuada de nutrientes, luz solar y temperatura del agua, pueden explotar en “floraciones” lo suficientemente grandes como para ser visibles desde el espacio. Además, fenómenos como los sedimentos en suspensión y las soluciones de materiales naturales disueltos pueden afectar al color del océano. Los instrumentos de los satélites miden el color del océano desde el espacio.

El fitoplancton son plantas diminutas (algas) que flotan libremente en el océano. Suelen ir acompañadas de zooplancton, o animales microscópicos. Estos organismos microscópicos constituyen la base de la cadena alimentaria oceánica mundial. Mediante la fotosíntesis, los científicos estiman que el fitoplancton marino produce aproximadamente la mitad del oxígeno del mundo. Los científicos miden la abundancia de fitoplancton colando muestras de agua marina a través de redes de malla muy fina.