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La zona dentro de la Polinia de Agua del Norte y del hielo marino adyacente vista durante un vuelo de la Operación IceBridge el 19 de abril de 2016. La humedad evaporada del océano se ve condensada en pequeñas nubes. Crédito: NASA/Jeremy Harbeck

Las nubes son uno de los mayores riesgos a la hora de predecir el grado y la velocidad de calentamiento del Ártico en el futuro. Dependiendo de la época del año y del entorno cambiante en el que se formen y existan, las nubes pueden actuar tanto para calentar como para enfriar la superficie que se encuentra bajo ellas. 

Durante décadas, los científicos han supuesto que las pérdidas de la capa de hielo del mar Ártico permitía la formación de más nubes en la superficie del océano. Ahora, una nueva investigación de la NASA demuestra que, al liberar calor y humedad a través de un gran espacio en el hielo marino conocido como polinia, el océano alimenta la formación de más nubes que atrapan el calor en la atmósfera y dificultan la posterior congelación del nuevo hielo marino.

Los resultados proceden de un estudio sobre una sección del norte de la bahía de Baffin, entre Groenlandia y Canadá, conocida como la polinia del agua del norte.  Este estudio es uno de los primeros que investigan las interacciones que existen entre la zona en cuestión y las nubes mediante sensores activos instalados en satélites, lo que permitió a los científicos evaluar las nubes en sentido vertical, tanto en los niveles más bajos como en los más altos de la atmósfera. 

Este enfoque permitió a los científicos descubrir con mayor precisión cómo cambiaba la formación de nubes cerca de la superficie del océano dentro de la polinia y el hielo marino circundante, explicó Emily Monroe, científica atmosférica del Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia, que dirigió el estudio. 

"En lugar de basarnos en los resultados de los modelos y los reanálisis meteorológicos para comprobar nuestra hipótesis, podemos obtener datos del barrido del satélite casi instantáneo de la zona que se halla dentro de la polinia", explica Monroe. "Puesto que cada barrido se recoge en una escala de tiempo del orden de unos 10 segundos, es más probable que la zona dentro de la polinia y el hielo cercano estén experimentando las mismas condiciones meteorológicas, por lo que podemos comparar con mayor precisión el cambio de las nubes al pasar la superficie de hielo a agua".

Una visualización simplificada que muestra las respuestas de las nubes antes, durante y después de la apertura de un gran agujero rodeado de hielo de las nubes conocido como polinia. Se observa el efecto aislante del hielo marino, ya que la apertura de la polinia facilita los intercambios de calor (rojo) y humedad (amarillo). El calor emitido por las nubes (púrpura) sobre el agujero de hielo ayuda a mantener la polinia abierta, y permanece después de que el nuevo hielo marino cierre el agujero de hielo. Créditos: Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab/Jenny McElligott de la NASA

El hielo marino actúa como una tapa en una olla de agua hirviendo, explicó Linette Boisvert, científica especializada en hielo marino del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, que participó en el estudio. Al retirar la tapa, el calor y el vapor escapan al aire. 

" Se está produciendo un incremento del transvase del calor y de la humedad del océano hacia la atmósfera, ya que el hielo marino actúa como un tapón o una barrera entre la superficie relativamente cálida del océano y la atmósfera fría y seca que se encuentra por encima", explicó Boisvert. "Este calor y humedad de la atmósfera ralentiza que el hielo marino crezca verticalmente, lo que significa que no será tan grueso, por lo que es más vulnerable al deshielo en los meses de verano". 

Al igual que otras polinias en el Ártico y el Antártico, la Polinia del Agua del Norte se forma cuando patrones de viento específicos soplan en una dirección persistente y abren agujeros en el hielo. Estos patrones de viento sólo existen en los meses de invierno, y los agujeros se hacen y se cierran repetidamente, exponiendo y aislando alternativamente el océano. 

El borde occidental de la Polinia de Agua del Norte observado durante un vuelo de la Operación IceBridge el 3 de abril de 2019. La polinia, una gran porción de océano descubierto dentro de un área de considerable cobertura de hielo marino, se abre de cuatro a cinco veces durante los meses más fríos. La extensión de la Polinia de Agua del Norte varía de un año a otro, pero puede ser lo suficientemente grande como para cubrir el área de estados enteros de Estados Unidos, como Virginia. Créditos: NASA/Jeremy Harbeck

Los nuevos datos se obtienen en un momento en el que el hielo marino del Ártico parece haber alcanzado su extensión mínima anual tras disminuir durante los meses más cálidos de 2021. Estos datos ponen de manifiesto la influencia del hielo marino en una región que desempeña un papel fundamental en la regulación del ritmo del calentamiento global, la subida del nivel del mar y otros efectos del cambio climático provocado por el hombre.

El hielo marino no eleva directamente el nivel global del mar. Al igual que los cubitos de hielo en una bebida, el derretimiento del hielo marino no aumenta directamente el volumen de agua en el océano. Sin embargo, la disminución de la extensión del hielo marino en el Ártico puede exponer el agua de mar relativamente caliente a las capas de hielo costeras y a los glaciares de la región, provocando un mayor deshielo que aporta agua dulce al océano y provoca un aumento del nivel del mar.

La nueva investigación muestra que las nubes bajas sobre la zona de la polinia emitieron más energía o calor que las nubes de las zonas adyacentes cubiertas por el hielo marino. Además, esas nubes bajas contenían más agua líquida, casi cuatro veces más que las nubes sobre el hielo marino cercano. El aumento de la nubosidad y del calor de debajo de las nubes persistió durante aproximadamente una semana después en cada ocasión en que la polinia se volvió a congelar durante el tiempo que duró el estudio. 

"El hecho de que el hielo marino se recupere y la polinia se cierre, no significa que las condiciones vuelvan a la normalidad de inmediato", dijo Boisvert. "Aunque las fuentes de humedad hayan desaparecido esencialmente, este efecto de nubes adicionales y de aumento del efecto radiativo de las nubes hacia la superficie permanece durante un tiempo después de que la polinia se congele".

Los resultados también sugieren que la respuesta de las nubes en la zona de la polinia ampliaron el tiempo que el agujero permaneció abierto, dijo Patrick Taylor, un científico del clima en la NASA Langley, que también formó parte del estudio. 

"Pueden crear un manto más grueso y aumentar la cantidad de calor emitido hacia la superficie", dijo Taylor. "El calor emitido ayuda a mantener la superficie en la Polinia de Agua del Norte un poco más caliente y ayuda a mantener el evento en sí".

Los procesos meteorológicos a gran escala suelen complicar los estudios sobre el calentamiento del Ártico. Sin embargo, las roturas repetidas del hielo marino en la misma región crean un laboratorio natural para estudiar la retroalimentación entre las nubes y la alternancia entre el hielo marino y las polinias.

"Podemos comparar tanto las zonas de hielo marino como las de aguas abiertas, y las nubes sobre esos dos tipos de superficie lo suficientemente cerca, de modo que no tengamos que preocuparnos por los grandes cambios en las condiciones atmosféricas que han confudido los estudios anteriores", dijo Taylor. "Si no hay una respuesta de las nubes a un evento de polinia en el que el hielo marino desaparece en el transcurso de unos días, no se esperaría una respuesta en ningún otro lugar. La aparición de una polinia es un forzamiento muy fuerte y distinto".

El equipo tiene previsto continuar su investigación y comprobar si se puede observar un efecto nuboso similar en otras zonas en las que confluyen el hielo marino y el océano abierto. 

Fuente:  By Roberto Molar Candanosa 

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