Antártida: Una nueva forma de medir las nevadas ayuda a predecir la supervivencia de la capa de hielo

Una nueva forma de estudiar el clima de la Antártida, no desde la superficie de la Tierra sino desde el espacio, está revelando un fenómeno que podría ayudar a determinar qué tan rápido se derrite la enorme capa de hielo en un mundo que se calienta.

El estudio , publicado el martes en Geophysical Research Letters, se centra en los "ríos atmosféricos”, enormes cinturones de vapor de agua que se forman sobre los océanos tropicales y subtropicales, que luego se mueven por los vientos que rodean el planeta, entregando a veces copiosas cantidades de lluvia y nieve. Un famoso río atmosférico, llamado Pineapple Express, es responsable de gran parte del suministro de agua de la costa oeste de los Estados Unidos. 

Usando datos del Satélite Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2 de la NASA (ICESat-2), lanzada en órbita a fines de 2018, un equipo de investigadores descubrió que los ríos atmosféricos fueron un importante impulsor de las precipitaciones, principalmente nevadas, en la Antártida occidental en el 2019, lo que ayudó a reponer la masa que la capa de hielo está perdiendo rápidamente. Dado que se espera que el calentamiento de los mares envíe ríos atmosféricos más grandes y duraderos a las costas de la Antártida en el futuro, la investigación apunta a un proceso poco estudiado y poco entendido que podría ayudar a retrasar el derretimiento de la capa de hielo, o acelerarlo, según el momento de las tormentas.

"Solo desde los primeros meses de datos [ICESat-2], encontramos estos enormes aumentos en las nevadas" que coincidieron con la presencia de ríos atmosféricos sobre el área, dice la autora principal del estudio Susheel Adusumilli, candidata a doctorado en la Institución de Oceanografía Scripps de la Universidad de California en San Diego. "Lo cual fue una sorpresa total".

Detectar tormentas de nieve desde el espacio

La Antártida está perdiendo más de 100 mil millones de toneladas de hielo al año a medida que los glaciares fluyen hacia el mar y los grandes icebergs parten de sus frentes. La semana pasada, un iceberg dos veces más grande que Chicago rompió una plataforma de hielo de la Antártida.

Las pérdidas de hielo se están acelerando debido a la afluencia de aguas cálidas y profundas del océano que derriten las plataformas de hielo flotantes del continente helado desde abajo. Eso permite que los glaciares que retienen fluyan hacia el mar más rápidamente, un efecto que probablemente se verá agravado por el cambio climático. Sin embargo, la Antártida también recibe miles de millones de toneladas de nieve cada año. Esta nieve fresca finalmente se entierra y se compacta en hielo nuevo, lo que ayuda a compensar las pérdidas provocadas por el océano.

Tira y afloja entre el derretimiento del hielo y la reposición del hielo determinará qué tan rápido se encoge la capa de hielo antártica, la más grande de la Tierra, en un mundo que se calienta y cuánto aumenta el nivel del mar. Pero medir las nevadas en la Antártida es muy difícil; no hay suficientes estaciones meteorológicas ni observadores.

Ahora, los investigadores están comenzando a llenar los vacíos meteorológicos utilizando ICESat-2. El satélite en órbita polar mide la altura de las capas de hielo de la Tierra con una resolución sin precedentes hasta el ancho de un lápiz, disparando pulsos de luz láser en la superficie y midiendo el tiempo que tardan los fotones individuales en regresar al satélite.

Debido a que el satélite recorre las mismas pistas sobre las capas de hielo de la Tierra cada pocos meses, si la altura del hielo cambia en un área en particular debido a una gran tormenta de nieve o un evento de derretimiento, ICESat-2 lo detectará.

“Con ICESat-2, que es muy preciso, pensamos que sería fantástico poder medir estos grandes cambios en las nevadas que están ocurriendo”, dice Adusumilli.

Para su nuevo estudio, Adusumilli y sus colegas analizaron algunos de los primeros datos recopilados por ICESat-2, entre abril de 2019 y junio de 2020. Dentro de esta ventana, los investigadores notaron grandes aumentos en la altura de la capa de hielo de la Antártida occidental entre mayo y octubre de 2019 (durante el invierno). Usando una herramienta de modelado llamada reanálisis que produce "retrovisores" del tiempo pasado, encontraron que el 41 por ciento de esos aumentos de altura, que totalizaron más de dos metros y medio en algunas áreas costeras, se debieron a eventos de precipitación breves pero intensos.

De esos eventos extremos, el 63 por ciento podría estar relacionado con los ríos atmosféricos que azotan el continente, que los investigadores distinguieron de otras tormentas en sus modelos en función de su alto contenido de humedad. A diferencia de los ríos atmosféricos que impactan en la costa oeste, que en los trópicos cerca de Hawai , los ríos del cielo que arrojan nieve sobre la Antártida se están formando justo al norte del Océano Austral, que rodea el continente, según Meredith Fish, investigadora postdoctoral de la Universidad de Rutgers y coautora del estudio.

Solo unos pocos estudios han investigado los ríos atmosféricos en la Antártida. Un análisis de 2014 de datos de una estación meteorológica mostró que los ríos atmosféricos arrojaron cantidades significativas de nieve sobre la Antártida oriental en el año 2009 y 2011, mientras que otro estudio infirió el impacto de los ríos atmosféricos en el derretimiento de la nieve en la Antártida occidental utilizando modelos. (Los ríos atmosféricos pueden derretir la nieve y el hielo cuando su precipitación cae en forma de lluvia, pero también porque las nubes bajas asociadas con ellos absorben y reemiten calor desde la superficie de la Tierra).

La gran cantidad de actividad fluvial atmosférica detectada en el nuevo estudio refuerza el caso de que el fenómeno meteorológico es un proceso importante que deben estudiar los investigadores de la Antártida.

"La Antártida es un desierto y, como todos los desiertos del mundo, es sensible a las precipitaciones extremas", dice Jonathan Wille, investigador postdoctoral de la Universidad de Grenoble Alpes en Francia, que dirigió el estudio anterior sobre el derretimiento atmosférico provocado por los ríos en la Antártida occidental.  “Al igual que los ríos atmosféricos pueden causar inundaciones en desiertos no polares, este estudio demuestra cómo estos ríos pueden causar aumentos masivos y rápidos en la acumulación de nevadas fuera de los patrones normales de acumulación”.  

La próxima investigación de Wille y sus colegas encuentra que desde 1980, los ríos atmosféricos han sido responsables de la mayoría de los eventos de precipitación extrema en la Antártida Oriental, "impulsando las tendencias anuales de nevadas". En general, Wille dice que la evidencia hasta la fecha sugiere que los ríos atmosféricos son "un positivo neto" para la Antártida, ya que ayudan a la capa de hielo a ganar masa y a compensar las pérdidas de hielo provocadas por los océanos.

Un comodín del cambio climático

Sin embargo, eso podría cambiar. Los modelos climáticos sugieren que los ríos atmosféricos podrían ser más grandes y durar más sobre la Antártida a medida que la Tierra se calienta y el momento de esas tormentas futuras podría dictar su efecto en la capa de hielo.

Si bien la mayoría de los ríos atmosféricos detectados en el nuevo estudio ocurrieron en invierno, lo que provocó la acumulación de nieve, los autores también detectaron ríos atmosféricos en el verano. El noventa por ciento de esas tormentas de verano coincidieron con posibles eventos de derretimiento de la superficie en la capa de hielo, que los autores sospechan que fueron alimentados por el calentamiento local inducido por las nubes, no por la lluvia. “Sus impactos, ya sea en verano o en invierno, son muy diferentes”, dice Fish.

“Lo que no sabemos es qué efecto será más importante ya que los ríos atmosféricos aportan tanto calor como humedad adicionales a la Antártida. ¿Causarán más derretimiento de la superficie y posiblemente aumentarán la hidrofractura de la plataforma de hielo? ¿O traerán nevadas más extremas ”que añaden masa a la capa de hielo? Para obtener más información, “necesitamos más mediciones con alta precisión”, dice Irina Gorodetskaya. Es científica en la Universidad de Aveiro de Portugal, del Centro de Estudios Marinos y Medioambientales, quien estableció por primera vez una conexión entre las nevadas extremas y los ríos atmosféricos en la Antártida oriental.

Es por eso que Adusumilli y sus colegas continúan analizando los datos de ICESat-2 a medida que están disponibles. En resultados que aún no se han publicado, han visto "una gran influencia atmosférica del río" en las nevadas del 2020 similares a las del 2019, dice. Eventualmente, los investigadores esperan unir una imagen de alta resolución de tormentas de nieve y ríos atmosféricos en toda la Antártida, que los modeladores pueden usar para mejorar sus predicciones.

“Este nuevo conjunto de datos nos brinda una manera asombrosa de monitorear estos eventos fluviales atmosféricos y una manera clara de medir las nevadas, que es uno de los observables más difíciles en la capa de hielo”, dice Adusumilli.