La salinidad, la cantidad de sal disuelta en el agua, es fundamental para muchos aspectos de los océanos, desde la circulación al cambio climático y el ciclo global del agua. Durante gran parte del año pasado, la NASA y la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) de Argentina han estado haciendo observaciones globales de la salinidad superficial del mar desde el espacio. Lanzada el 10 de junio de 2011, la misión Aquarius está recopilando poco a poco una imagen más completa de la salinidad del mar y cómo varía.
El mapa de arriba muestra la salinidad cerca de la superficie del océano, medida por el instrumento Aquarius en el satélite Aplicaciones Científicas (SAC)-D. Los datos representan la salinidad promedio del 27 de mayo hasta el 2 de junio de 2012, en un rango de 30 a 40 gramos por kilogramo, con 35 gramos correspondiente a la media. Los valores más bajos están representados en morados y azules, los valores más altos se muestran en tonos de naranja y rojo. Las zonas negras se producen cuando no se disponía de datos, ya sea debido a la órbita del satélite, o porque el mar estaba cubierto por el hielo, que Acuario no puede ver a través.
La animación de abajo muestra cambios en los patrones de salinidad semana a semana durante el año pasado. Se destacan algunas características. Como los oceanógrafos han sabido desde hace muchos años, pero ahora lo pueden "ver", el océano Atlántico es más salado que los océanos Pacífico e Índico. Los ríos como el Amazonas llevan a enormes cantidades de escorrentía fresca de los penachos de la tierra y la propagan lejos en el mar. Y en un futuro próximo los trópicos, particularmente en la Zona de convergencia intertropical del Pacífico - la lluvia hace que las aguas ecuatoriales sean un poco más dulces.
En el mapa, cerca de la mayoría de las costas y mares interiores, las aguas parecen mucho más dulces o saladas que en lugares de alta mar. Mira, por ejemplo, las aguas saladas en el Mar Rojo y el Mediterráneo, aguas más dulces aparecen de manera significativa en el Mar Negro, en las altas latitudes heladas y alrededor de las muchas islas y penínsulas del sudeste de Asia. De hecho, la escorrentía de los ríos y el deshielo hace el agua más dulce, y la fuerte evaporación y otros procesos hacen que el Mar Rojo y el Mediterráneo sean más salados. Sin embargo, en su mayoría esas medidas extremas de salinidad cerca de las costas son una distorsión de la señal del satélite.
Técnicamente, Aquarius mide la emisividad o "temperatura de brillo" de las aguas superficiales, señala Gary Lagerloef, investigador principal de Aquarius, con base en el Earth and Space Research de Seattle. Las masas de tierra tienen una emisividad más alta que la del océano, por lo que cualquier medida cerca de la tierra tiende a estar sesgada por su luminosidad. Con el tiempo, el equipo de investigación de Aquarius debe ser capaz de calibrar las medidas y desarrollar las herramientas matemáticas para distinguir mejor la señal de la sal. Pero por ahora, las mediciones son tan nuevas que el equipo sigue trabajando en el panorama general de la salinidad de los océanos.
Aquarius es el primer instrumento de la NASA diseñado específicamente para estudiar la salinidad superficial del océano desde el espacio, y lo hace a un ritmo de 300.000 mediciones por mes. Utiliza tres sensores de microondas pasivos, llamados radiómetros, para grabar la señal térmica de los océanos cada 10 milímetros (alrededor de 0,4 pulgadas).
"Una cuestión primordial en la investigación del clima es entender los cambios en el agua de la Tierra, el significado del ciclo de precipitaciones y la evaporación, las descargas de los ríos y, por lo demás la circulación oceánica y el clima de enlace", dijo Lagerloef. La mayoría de la precipitación mundial y los acontecimientos de evaporación tienen lugar sobre el océano y son muy difíciles de medir. Pero la lluvia refresca las aguas superficiales del océano, y Aquarius puede detectar estos cambios en la salinidad. "La salinidad es la variable que podemos utilizar para medir ese acoplamiento. Es un factor crítico, y con el tiempo se puede utilizar para mejorar los pronósticos del clima".
Recursos relacionados:
Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) (n.d.) Aquarius / SAC-D. Accessed June 11, 2012.
NASA (n.d.) Aquarius / SAC-D. Accessed June 11, 2012.
NASA (n.d.) Salinity Basics. Accessed June 11, 2012.
Imágenes NASA de Norman Kuring, Goddard Space Flight Center. Animación por Robert Simmon. Leyenda de Mike Carlowicz, Earth Observatory, con la presentación de informes de Maria-José Viñas, NASA Earth Science News Team.
True-color satellite image of a phytoplankton bloom in the Ross Sea on January 22, 2011. Bright greens are plant life, deep blues are open ocean water; bright white are glaciers and snow. (NASA image courtesy Norman Kuring, Ocean Color Team at NASA Goddard Space Flight Center)
El adelgazamiento de los hielos propicia que se multiplique por 10 la producción del fitoplancton Mediante el uso de tecnologías ópticas, científicos de la NASA han descubierto que el adelgazamiento del hielo ártico está permitiendo que la luz del sol llegue a las aguas bajo el hielo del mar, facilitando masivas floraciones de fitoplancton. Se estima que la producción de fitoplancton en el hielo en algunas partes del Ártico podría ser hasta 10 veces más alta que en el océano abierto cercano. Este rápido crecimiento del fitoplancton consume grandes cantidades de dióxido de carbono y puede causar alteraciones en la cadena alimentaria de las diferentes especies y tener implicaciones en el ciclo global del carbono y en el equilibrio energético marino
Un equipo de científicos ha hecho un descubrimiento biológico en las aguas del Océano Ártico, tan sorprendente como encontrar un bosque en medio de un desierto, informa la NASA en un comunicado. Una expedición patrocinada por la NASA ha perforado a través de un metro de espesor del hielo marino para encontrar aguas más ricas en plantas marinas microscópicas --esenciales para toda la vida del mar-- que cualquier otra región del océano en la Tierra.
El hallazgo revela una nueva consecuencia del calentamiento del clima del Ártico y proporciona una clave importante para comprender los impactos del cambio climático y el medio ambiente en el Océano Ártico y su ecología. El descubrimiento fue hecho durante una expedición oceanográfica de la NASA en los veranos de 2010 y 2011.
La expedición, llamada ICESCAPE, o Impactos del Cambio Climático sobre los Ecosistemas y Química del Medio Ambiente Ártico del Pacífico, exploró las aguas del Ártico en los mares de Beaufort y Chukchi a lo largo de las costas oeste y el norte de Alaska a bordo de un rompehielos de la Guardia Costera de los EE.UU. Mediante el uso de tecnologías ópticas, los científicos examinaron los efectos de la variabilidad ambiental y el cambio en la biología marina, la ecología y biogeoquímica del Ártico.
"Parte de la misión de la NASA es pionera en el descubrimiento científico y esto es como la búsqueda de la selva amazónica en medio del desierto de Mojave", dijo Paula Bontempi, biología de la NASA y director del programa de biogeoquímica marina en Washington.
Cadena alimentaria marina
Las plantas microscópicas llamadas fitoplancton son la base de la cadena alimentaria marina. El fitoplancton se cree que crece en el océano Ártico sólo después de que el hielo del mar se retiraba en verano. Los científicos ahora creen que el adelgazamiento del hielo ártico está permitiendo que la luz del sol llegue a las aguas bajo el hielo del mar facilitando auténticas floraciones de fitoplancton. Los hallazgos han sido publicados en el último número de la revista Science.
"Si alguien me hubiera preguntado antes de la expedición que bajo el hielo se verían floraciones, yo les habría dicho que era imposible", dijo Kevin Arrigo de la Universidad de Stanford en Stanford, líder de la misión ICESCAPE y autor principal de la nuevo estudio. "Este descubrimiento fue una completa sorpresa".
Los investigadores observaron floraciones bajo el hielo que se extendían desde el borde del hielo marino a más de cien kilómetros en la bolsa de hielo. Datos oceánicos revelaron que estas floraciones se habían desarrollado bajo el hielo y no se habían desviado allí desde aguas abiertas, donde las concentraciones de fitoplancton pueden ser altas.
El fitoplancton bajo el hielo es sumamente activo, doblándose en número más de una vez al día. En aguas abiertas crece a un ritmo mucho más lento, duplicándose en dos o tres días. Estas tasas de crecimiento están entre el más alto jamás medido en las aguas polares. Los investigadores estiman que la producción de fitoplancton en el hielo en algunas partes del Ártico podría ser hasta 10 veces más alta que en el océano abierto cercano.
Este rápido crecimiento del fitoplancton consume grandes cantidades de dióxido de carbono. El estudio concluye que los científicos tendrán que reconsiderar la cantidad de dióxido de carbono que entra en el Océano Ártico a través de su actividad biológica si las floraciones se demuestran comunes.
"En este momento no sabemos si estos florecimientos de fitoplancton ricos han estado ocurriendo en el Ártico durante mucho tiempo porque simplemente no se han observado antes", dijo Arrigo. "Estos fenómenos podrían extenderse en el futuro, sin embargo, si la cubierta de hielo marino del Ártico continúa adelgazando".
Hasta ahora, los investigadores pensaban que en el Océano Ártico, el hielo del mar bloqueaba la mayoría de la luz solar necesaria para el crecimiento del fitoplancton. Pero en las últimas décadas el hielo más joven y delgado ha sustituido gran parte de los hielos más antiguos y más gruesos del Ártico. Este hielo joven es casi plano y las lagunas que se forman cuando la capa de nieve se derrite en el verano se extienden mucho más que las zonas de hielo rugoso mayor.
Estos estanques de fusión grandes pero poco profundos actúan como ventanas hacia el océano, dejando que grandes cantidades de luz solar pase a través del hielo para llegar al agua profunda, dijo Donald Perovich, geofísico del Ejército de EE.UU. y de Laboratorio de Ingeniería en Hanover, New Hampshire, que estudió las propiedades ópticas de los hielos durante la expedición ICESCAPE.
Implicaciones ambientales
El descubrimiento de estas floraciones desconocidas bajo el hielo tiene más implicaciones para el más amplio ecosistema del Ártico, incluidas las especies migratorias como las ballenas y las aves. El fitoplancton alimenta a los peces más pequeños del océano, los cuales a su vez alimentan a peces más grandes y a los animales del océano. Un cambio en los tiempos de la floración oceánica puede causar alteraciones en la cadena alimentaria de las diferentes especies y tener implicaciones asimismo en el ciclo global del carbono y en el equilibrio de la energía de los océanos. “Este descubrimiento supone que tenemos que revisar nuestra comprensión de la ecología del Ártico y el papel de esta región en el sistema planetario global”, dijo Paula Bontempi.
Un equipo de científicos afirma que el volcán submarino Axial Seamount, ubicado a unos 250 kilómetros de la costa de Oregón, produjo señales claras horas antes de su inminente erupción. Por otro lado, nuevos análisis --utilizando datos de hidrófonos submarinos-- también muestran un repunte brusco en la energía sísmica 2,6 horas antes de que la erupción comenzara, lo cual podría conducir, en el futuro, a pronósticos a corto plazo sobre la actividad de los volcanes submarinos. Según los investigadores, el volcán estudiado podría entrar de nuevo en erupción, tal y como muestra el patrón cíclico de las mediciones de deformación del suelo registradas en el fondo marino. Los resultados de la investigación, que fue financiada por la National Science Foundation, la National Oceanic and Atmospheric Administration y el Monterey Bay Aquarium Research Institute han sido publicados en la revista 'Nature Geoscience'. Bill Chadwick, geólogo de la Universidad Estatal de Oregón, y autor principal de uno de los tres estudios que integran la investigación, afirma que la relación entre la sismicidad, la deformación del fondo marino y la intrusión de magma no ha sido demostrada hasta el momento en un volcán submarino. Según el investigador, el volcán Axial es único, ya que está situado en uno de los pocos lugares en el mundo que se encuentran monitoreados. Chadwick explica que "hemos estado estudiando el lugar durante años y el levantamiento del fondo marino ha sido gradual y constante, dos años después de su última erupción. Sin embargo, la tasa de inflación del magma pasó de ser gradual a rápida 5 meses antes de la erupción, lo cual indicaba que la próxima erupción se avecinaba". Por otro lado, Bob Dziak, geólogo marino de la Universidad Estatal de Oregón, había desplegado previamente hidrófonos en el volcán Axial que monitoreaban las ondas de sonido de la actividad sísmica. Durante un período de cuatro años antes de la erupción de 2011, tuvo lugar un aumento gradual en el número de terremotos pequeños, y aumento general de la energía sísmica, como resultado de estos terremotos.
Credit:Bill Chadwick, Oregon State University. Hidrófono
Dos horas antes de la erupción del 6 de abril de 2011, según explica Dziak, los hidrófonos recogieron la señal de, literalmente, miles de pequeños terremotos en pocos minutos, que expulsaron magma desde el interior del volcán y rompieron la corteza. A medida que el magma ascendía, se abrió camino a través de las grietas, creando una explosión de la actividad sísmica que se intensificaba a medida que se acercaba a la superficie. Los investigadores también utilizaron un robot sumergible para hacer rebotar ondas de sonido en el fondo del mar, desde una altura de 50 metros, mapeando así la cartografía de Axial, antes y después de la erupción de 2011. Este mapeo permite a los geólogos distinguir con claridad los flujos de lava de 2011, de los flujos de lava anteriores. "Estos vehículos submarinos autónomos generaron mapas que nos permitieron, por primera vez, identificar el espesor y la extensión de los flujos de lava, en alta resolución", afirma el ingeniero David Caress, coautor del estudio. Conocer los acontecimientos que condujeron a la erupción --y el alcance de los flujos de lava-- es importante porque, en los próximos años, los investigadores podrán instalar nuevos instrumentos y cables submarinos cerca de Axial, como parte del proyecto Ocean Observatories Initiative. Estos nuevos instrumentos aumentarán enormemente la capacidad de los científicos para vigilar el mar y el fondo marino del Pacífico Noroeste. Los científicos también observaron y documentaron respiraderos hidrotermales recién formados con actividad biológica asociada. Según Chadwick, "la combinación de estas observaciones biológicas, con nuestro conocimiento de la deformación de la tierra, la sismicidad, y la lava provenientes de la erupción de 2011, nos ayudarán a conectar la actividad volcánica bajo el agua con la vida que sustenta".
Investigadores de la Facultad de Ciencias del Mar, adscritos a los Institutos Universitarios IUSIANI (División de Robótica y Oceanografía Computacional) y de Oceanografía y Cambio Global (Grupo de Ecofisiología Planctónica y de Oceanografía Física y Geofísica Aplicada), han desarrollado la campaña oceanográfica denominada GUAYOTA 4-ULPGC para el estudio del volcán submarino de El Hierro y su efectos oceanográficos.
En esta campaña se ha contado con la colaboración de la Universidad Americana de RUTGERS (Jersey) y se realizó a bordo del barco oceanográfico Atlantic Explorer (QSTAR S.L.U.) entre los días 2 y 3 de junio de 2012.
El primero de los días se realizó una inmersión con un robot submarino (ROV Sirius, AGEOTEC) para la observación y filmación del entorno oceanográfico del cono volcánico intentando además, en la medida de lo posible, poder filmar las estructuras geológicas asociadas a la zona del cono volcánico.
Los científicos resaltan que en la zona del cono volcánico no hay mancha en la superficie del océano, pero sí áreas de burbujeo en superficie en las coordenadas del cráter, y el ROV y la ecosonda del barco apuntaron zonas de desgasificación evidentes en un flanco del volcán. A profundidades mayores que 50-60 metros, se detecta ceniza en suspensión, que apareció también en muestras de zooplancton (posiblemente removida por el intenso mar de fondo de los días anteriores).
Además, no pudo hallarse rastro de mortalidad de peces y sí lo hubo de gaviotas que en las zonas aledañas se siguen alimentando sin cambio aparente (presencia de pelágicos costeros en el área). Se grabó la presencia de dos especies distintas de peces, juveniles de medregal en superficie y pelágicos costeros (por identificar aún) atraídos por la luz a profundidades mayores a 120 m sobre el cono.
Por la tarde del día 2 de junio se realizaron dos estaciones oceanográficas donde se hicieron perfiles verticales de temperatura, salinidad y fluorescencia con un CTD (Conductividad-Temperatura-Profundidad), toma de muestras de agua a diferentes profundidades con una roseta de 6 botellas y toma de muestras de zooplancton con una red WP-2. Las estaciones elegidas fueron una de referencia que se encuentra alejada del cono volcánico en el sureste de la isla del Hierro y la otra fue en las inmediaciones del cono volcánico.
El día 3 de junio se realizaron en total 9 estaciones CTD y roseta para obtener perfiles verticales de salinidad, temperatura y fluorometría, además de muestras de agua en diferentes profundidades en el entorno oceanográfico del volcán submarino. En principio no se aprecian anomalías termohalinas relevantes en la zona del volcán.
En general se observan condiciones propias de final de primavera con una termoclina estacional sobre los 50 metros de profundidad en las estaciones más cercanas a costa con un máximo de fluorescencia debido a un aumento de clorofila sobre los 70 metros.
Lo que sí se observó fueron burbujas de diferentes tamaños que ascendían desde las profundidades en la zona del volcán como el día anterior que perturbaban la lectura de la ecosonda del barco. En las mismas estaciones CTD se realizó un muestreo el zooplancton desde 0-200m, fraccionando la muestra en 4 clases de talla para el estudio de la biomasa y actividad metabólica del zooplancton. Asimismo, conjuntamente con las estaciones CTD se muestreo la columna de agua 0-125 metros en 3 estaciones, para la determinación de la Clorofila, el metabolismo y los flujos de Carbono debidos al fitoplancton. En principio, se podría decir que se observa una recuperación de la zona, con aumento de la biomasa fito y zooplanctónicas.
Hasta el momento se han realizado 4 campañas oceanográficas y geológicas en la región afectada por el volcán submarino de la Restinga (El Hierro) desde febrero de 2012 hasta la actualidad con el barco oceanográfico Atlantic Explorer. Estas campañas están siendo financiadas en gran medida por la Universidad de Las Palmas de Gran Canariay por los diferentes grupos de investigación que han estado participando de los Departamentos de Física, Química y Biología, Facultad de Ciencias del Mar, Instituto de Oceanografía y Cambio Global, Instituto Universitario de Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en la Ingeniería (IUSIANI), Centro de Investigación en Biodiversidad y Gestión Ambiental, y Centro de Biotecnología Marina (CBM).
Además, en estas campañas están colaborando otras instituciones como el Centro Oceanográfico de Canarias(Instituto Español de Oceanografía), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universidad de Rutgers (USA) e investigadores de otros centros nacionales y extranjeros. Dossier informativo de la campaña oceanográfica
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