• Homo consciens

Superar los 2ºC conlleva el riesgo de un rápido e imparable aumento del mar desde la Antártida

Actualizado: may 24


Fuente: Carbon Brief - Mayo 2021

Autores:

  • Dr. Robert M. DeConto, profesor de geociencias y codirector de la Escuela de Tierra y Sostenibilidad de la Universidad de Massachusetts-Amherst, autor principal del informe especial del IPCC sobre el océano y la criosfera en un clima cambiante, y galardonado con el Premio Tinker-Muse de Ciencia y Política en la Antártida.

  • Pamela Pearson, directora de la Iniciativa Internacional sobre el Clima de la Criosfera, antigua diplomática estadounidense (1987-2006) y negociadora en materia de clima, salud y medio ambiente.

  • Dr. David Pollard, profesor investigador emérito de la Universidad Estatal de Pensilvania y miembro de la Unión Geofísica Americana.


En 2015, gobiernos de todo el mundo se comprometieron con el Acuerdo de París y su objetivo de limitar el calentamiento global a 1,5ºC o 2ºC. Sin embargo, las promesas de emisiones que esos gobiernos han propuesto desde entonces ponen al mundo en camino de un calentamiento de hasta 3ºC.


Este desajuste entre la ambición y la acción podría tener enormes ramificaciones para el mundo, sobre todo para el aumento del nivel del mar, que ya se está acelerando.


En un nuevo estudio de modelización, publicado en Nature, mostramos lo que podría significar para el hielo que se derrite en la Antártida la diferencia entre cumplir los objetivos de París y sobrepasarlos.


Con 1,5ºC o 2ºC, comprobamos que el deshielo de la Antártida continúa a niveles similares a los actuales, aunque con una contribución que se mantendría durante siglos.


Sin embargo, con 3ºC, encontramos riesgos significativos de un aumento rápido e irreversible del nivel del mar antes de 2100. Nuestro modelo incorpora los procesos glaciológicos observados en las últimas décadas, incluido el impacto de la pérdida de la plataforma de hielo en los glaciares de salida y el posterior colapso de los "acantilados de hielo" marinos.


También demostramos que nuestro modelo es capaz de reproducir con precisión los cambios del nivel del mar en el pasado antiguo de la Tierra, lo que aumenta la confianza en que pueden simular los impactos a largo plazo más allá de 2100. De manera significativa, nuestro modelo demuestra un comportamiento de umbral una vez que el calentamiento supera los 2ºC, revelando los riesgos de sobrepasar el objetivo de París y los límites aparentes de la eliminación de carbono para detener estos procesos una vez que han comenzado.


Pasado + presente = futuro

En el último millón de años de la historia de la Tierra se han producido una serie de edades de hielo interrumpidas por períodos relativamente cortos de temperaturas más cálidas, conocidos como "interglaciares".


Los datos indirectos han revelado que, durante el último de ellos -hace aproximadamente 125.000 años- las temperaturas medias globales eran más o menos las mismas que las actuales, pero el nivel del mar era entre 6 y 9 metros más alto.


Los datos sugieren que grandes secciones de la capa de hielo de Groenlandia -que tiene un volumen moderno equivalente a 7,4 metros de aumento del nivel del mar- sobrevivieron. Esto indica que una parte de la capa de hielo de la Antártida Occidental (West Antarctic ice sheet -WAIS) debió fundirse, incluso con las temperaturas actuales.


Sin embargo, las temperaturas globales actuales están aumentando, lo que significa que tenemos que encontrar otro análogo en el pasado lejano de la Tierra para obtener pistas sobre lo que podría suceder con el nivel del mar en el futuro.


Los compromisos actuales de reducción de emisiones en el marco del Acuerdo de París sitúan al mundo en la senda de un calentamiento de 2,5ºC para 2100 (con un rango de 1,9º-3,0ºC). El Plioceno medio, hace unos 3 millones de años, es un período adecuado para la comparación. Los geólogos creen que los niveles de CO2 eran más o menos los mismos que los actuales, 400 partes por millón (ppm), con temperaturas que oscilaban entre 2º y 3ºC por encima de los niveles preindustriales.


Los datos geológicos recientes sugieren que el nivel del mar era episódicamente mucho más alto que el actual, lo que implica una contribución de entre 11 y 21 metros desde la Antártida. Esto significa que una parte de la Antártida Oriental habría perdido hielo, además de Groenlandia y la Antártida Occidental. El mensaje es claro: la capa de hielo de la Antártida -la mayor fuente de aumento potencial del nivel del mar de la Tierra- es sensible al aumento de la temperatura en torno a los 2ºC.


Por lo tanto, es importante que los modelos que utilicemos para hacer proyecciones de la futura subida del nivel del mar recojan correctamente los cambios observados tanto en el pasado lejano como en el reciente de la Tierra.


Nuestro modelo sólo puede reproducir estas observaciones geológicas si incluye procesos "dinámicos" de las capas de hielo basados en nuestras observaciones de las últimas décadas. Se trata de la ruptura repentina de las plataformas de hielo de los contrafuertes cuando se cubren de agua de deshielo; y el colapso de los altos e inestables acantilados de hielo que surgen en el borde de la capa de hielo cuando se pierden las plataformas de hielo.


Contrafuertes flotantes

La capa de hielo de la Antártida, que alberga 57 metros de subida potencial del nivel del mar, fluye hacia el Océano Austral que la rodea, con un gran anillo protector de plataformas de hielo que se extiende sobre el agua.


La fricción entre estas plataformas de hielo y sus costados y los picos locales del fondo marino retiene estas plataformas de hielo, que a su vez "apuntalan" -o retienen- la capa de hielo, ralentizando en gran medida su descarga al océano. De este modo, aunque las plataformas de hielo en sí mismas (porque flotan en el agua) no contribuyen a la subida del nivel del mar, desempeñan un papel crucial en la ralentización de la pérdida de hielo de la Antártida y la subida del nivel del mar que ello provocaría.



Gráfico: Carbon Brief. © Quantarctica / Instituto Polar Noruego



Las plataformas de hielo en un clima cálido son vulnerables tanto al derretimiento del océano por debajo como al de la superficie por encima. Cada vez más, las plataformas de hielo se adelgazan, lo que las hace propensas a un colapso repentino, especialmente durante los picos de temperatura sostenidos por encima del punto de congelación, cuando el agua de deshielo puede acumularse en sus superficies, abriendo grietas profundas existentes conocidas como "grietas".


El verano pasado se produjeron dos casos sorprendentes de colapso repentino de plataformas de hielo en el Ártico, cuando la última plataforma de hielo que quedaba en Canadá, la Milne, se derrumbó en julio, seguida por la Spalte en el noreste de Groenlandia menos de un mes después. Spalte formaba parte de la mayor plataforma de hielo que quedaba en el Ártico.


Otro espectacular colapso de la plataforma de hielo se produjo en la Península Antártica en 2002, cuando Larsen B se fracturó tras quedar cubierto de agua de deshielo. La Península Antártica se ha calentado más rápido que el resto del continente, pero estos colapsos pueden empezar a producirse en toda la Antártida con un calentamiento adicional; y nuestro modelo lo tiene en cuenta.


¿Pueden las plataformas de hielo volver a formarse y, una vez más, contener la capa de hielo? En teoría, sí; pero en todos los colapsos observados durante las últimas décadas tanto en Groenlandia como en la Península Antártica, no lo han conseguido.


Por lo tanto, parece ser más difícil construir una plataforma de hielo, que romperla. Al menos en parte, esto se debe a que el océano también se está calentando: retiene el calor mucho más tiempo que la atmósfera, lo que impide que surjan nuevas plataformas de hielo.


En el caso de las plataformas de hielo colapsadas mencionadas anteriormente, ninguna retenía una gran cantidad de hielo que contribuyera a la subida del nivel del mar, pero ese no es el caso de las gigantescas plataformas de hielo de refuerzo que existen actualmente alrededor de la Antártida. Se trata de reliquias de la última era glacial y, una vez que desaparezcan, es posible que no vuelvan a emerger hasta dentro de miles de años, cuando las temperaturas frescas vuelvan a establecerse.


Un enorme y profundo tazón de hielo

Gran parte del "continente" antártico está formado en realidad por islas, de forma similar al sudeste asiático con sus grandes archipiélagos. Por ello, un tercio de la capa de hielo de la Antártida descansa en el fondo marino, hasta 2,5 km por debajo del nivel del mar en algunos lugares. En otras palabras, se trata de una capa de hielo "de base marina".



Un mapa de elevación del lecho de roca de la Antártida trazado utilizando el conjunto de datos BEDMAP2. Crédito: Bernales et al (2017). Reproducido bajo la licencia Creative Commons Attribution 4.0.



Ese hielo es demasiado grueso para flotar, por lo que su pérdida puede contribuir al aumento del nivel del mar. Pero el lecho profundo prepara el terreno para la aparición de inestabilidades en la capa de hielo que pueden producir una rápida pérdida de hielo, haciéndola menos estable.


Una de las inestabilidades incluidas en muchos modelos es la "inestabilidad de la capa de hielo marina" (MISI), que se refiere a las zonas de la capa de hielo que se apoyan en el lecho de roca que tiene una pendiente inversa, o "retrógrada", es decir, el lecho subyacente se hace más profundo cuanto más adentro. Dado que el ritmo del flujo de hielo hacia el mar en las líneas de tierra -el punto de transición entre el hielo en tierra y el hielo flotante- aumenta a medida que retroceden hacia el hielo más grueso, un retroceso inicial en el lecho rocoso de pendiente inversa puede desencadenar un bucle de retroalimentación positiva que se autoalimenta, provocando una pérdida de hielo cada vez más rápida.


Ilustración de la inestabilidad de la capa de hielo marino, o MISI. El adelgazamiento de la capa de hielo de refuerzo conduce a la aceleración del flujo de la capa de hielo y al adelgazamiento del margen de hielo marino. Debido a que el lecho de roca bajo la capa de hielo está inclinado hacia el interior de la capa de hielo, el adelgazamiento del hielo causa el retroceso de la línea de tierra seguido de un aumento del flujo de hielo hacia el mar, un mayor adelgazamiento del margen de hielo y un mayor retroceso de la línea de tierra. Crédito: IPCC SROCC (2019) Fig CB8.1a


Los investigadores de la Antártida Occidental ya han observado pruebas de este fenómeno, especialmente en el glaciar Thwaites, que drena un área del tamaño de Francia y se conecta a través de profundas cuencas interiores con el resto de la capa de hielo de la Antártida Occidental. La creciente confianza en el MISI como proceso viable es en gran parte responsable del aumento de las proyecciones del nivel del mar en el informe especial sobre el océano y la criosfera en un clima cambiante del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) en 2019.


Colapso de los acantilados

Si el hielo de un kilómetro de grosor que desemboca en el océano pierde por completo la plataforma de hielo que lo sostiene, la fracción de hielo que queda por encima del nivel del mar (alrededor del 10% del grosor total) puede formar un enorme "acantilado de hielo" expuesto sobre la superficie del océano.


Estos ya se producen en los extremos de los mayores glaciares de salida de Groenlandia, que han perdido sus plataformas de hielo de refuerzo en las últimas décadas. La foto de abajo muestra un ejemplo del glaciar Helheim en el sureste de Groenlandia.


El final del glaciar Helheim en el sureste de Groenlandia, con un acantilado de hielo de 70-90 metros de altura, que lleva icebergs a su fiordo. Crédito: Knut Christianson.


Estos acantilados flotantes de hielo pueden ser intrínsecamente inestables. El hielo sin soporte sobre el nivel del mar produce tensiones que pueden superar la resistencia del hielo, especialmente cuando el hielo está muy dañado y con grietas. El resultado es el desplome y el "calving" -o desprendimiento- del frente de hielo en icebergs.


El frente de desprendimiento se adentra cada vez más en el hielo en un proceso denominado "inestabilidad de los acantilados de hielo marino" (MICI). Este proceso continúa hasta que el borde recupera la estabilidad -más fácilmente al apoyarse de nuevo en el lecho de roca poco profundo- o es apuntalado por el (improbable) recrecimiento de una plataforma de hielo. Después de que el mayor glaciar de Groenlandia, Jakobshavn, perdiera su plataforma de hielo protectora a finales de la década de 1990, el acantilado de hielo de 100 metros del glaciar se retiró hacia el interior más de 12 kilómetros entre 2002 y 2015.


En la Península Antártica, el glaciar Crane sufrió un destino similar con el colapso en 2002 de la plataforma de hielo Larsen B. El flujo de Crane triplicó repentinamente su velocidad y formó un persistente acantilado de hielo de 100 metros, retrocediendo desde su salida original de 5 a 8 km de ancho hasta llegar a un fiordo ascendente más estrecho y superficial (como se muestra en la imagen inferior).


Retroceso del glaciar Crane tras el colapso de la plataforma de hielo Larsen B. Crédito: Imagen del Observatorio de la Tierra de la NASA creada por Jesse Allen y Robert Simmon, utilizando datos del EO-1 ALI proporcionados por cortesía del equipo del EO-1 de la NASA.


El inicio de la MICI y su posible impacto en el nivel del mar en el futuro fue planteado en un estudio de Nature de 2016 por dos de los autores de nuestro nuevo trabajo. En respuesta, algunos investigadores replicaron que estos acantilados de hielo podrían no ser tan inestables; por ejemplo, que esos acantilados marinos emergentes podrían ser más fuertes de lo previsto y alcanzar 500 metros de altura antes de fallar.


Sin embargo, nuestro último trabajo resume las pruebas que demuestran que el hielo natural de los glaciares está lleno de fallas, grietas y grietas profundas preexistentes y, por tanto, no es probable que sea tan fuerte, especialmente en condiciones de flujo de hielo rápido.


Sigue habiendo incertidumbre sobre la rapidez con la que esta dinámica de parto puede hacer llegar el hielo al océano, pero, según las observaciones realizadas en Groenlandia, está claro que los acantilados de hielo de 100 metros se derrumban repetidamente y pueden hacer que los glaciares retrocedan río arriba a pesar de un flujo de hielo muy rápido hacia el mar.


Afortunadamente, ese rápido desprendimiento no está muy extendido en la Antártida hoy en día, porque la mayoría de los principales glaciares de salida de la Antártida fluyen hacia plataformas de hielo de apoyo. Pero esto podría cambiar con un calentamiento futuro suficiente. Cabe destacar que algunos glaciares de la Antártida, como el glaciar Thwaites en la Antártida Occidental, son mucho más anchos y gruesos que sus homólogos de Groenlandia.


El Thwaites es unas 10 veces más ancho y dos veces más grueso que el Jakobshavn, y llega hasta la cuenca más profunda de la Antártida Occidental. Actualmente, el agua está corroyendo la parte inferior de la plataforma de hielo del glaciar, lo que contribuye al retroceso de la terminación en tierra a un ritmo de alrededor de 1 km al año en algunos lugares. En la actualidad, el extremo del Thwaites no es lo suficientemente grueso como para producir un acantilado de hielo que se desmorone, pero, si continúa retrocediendo hacia un hielo cada vez más grueso, podría empezar a parecerse a los glaciares de parto de Groenlandia, sólo que a mayor escala.


En nuestro estudio, optamos por limitar las tasas de desprendimiento a las observadas en Groenlandia, pero en la Antártida, el desprendimiento podría ir más rápido que eso.


En resumen, el MICI sigue siendo un comodín clave para la contribución de la Antártida al aumento global del nivel del mar.


1,5º-2ºC - el largo y lento deshielo

Hemos incorporado estas observaciones sobre el comportamiento de los glaciares en el mundo real y la pérdida de hielo, que se produce cuando se desintegran las plataformas de hielo de refuerzo -con el MISI y el MICI provocando un rápido y repentino retroceso- a nuestro nuevo estudio de modelización sobre cómo responderá la capa de hielo de la Antártida a un calentamiento adicional.


Probamos el modelo con el comportamiento actual (los últimos 30 años), así como con la probable contribución de la Antártida a la subida del nivel del mar hace 125.000 años (el final de la última Edad de Hielo, con un calentamiento de aproximadamente 1ºC) y hace unos 3 millones de años (la mitad del Plioceno, con un calentamiento de 2º-3ºC).


El modelo reprodujo bien estas condiciones pasadas, pero sólo cuando se incluyó la dinámica asociada a la ruptura de las plataformas de hielo cubiertas de agua y el MICI.


¿Qué nos dice entonces este nuevo modelo dinámico sobre la contribución de la Antártida a la subida del nivel del mar en un futuro de calentamiento? En pocas palabras, a medida que las temperaturas aumentan, la pérdida de hielo de la Antártida aumenta, se produce más rápidamente y podría alcanzar condiciones irreversibles relativamente pronto. Los compromisos actuales del Acuerdo de París prevén un aumento masivo del nivel del mar durante siglos o milenios, a partir de 2070.


Los gráficos siguientes muestran la contribución prevista de la Antártida al aumento del nivel del mar en escenarios consistentes con 1,5ºC (arriba) y 2ºC (abajo) de calentamiento hasta 2100 (izquierda) y 2300 (derecha). El sombreado azul y las líneas negras indican la dispersión y la mediana del modelo, respectivamente, para la contribución total de la Antártida al aumento del nivel del mar. La línea roja muestra la mediana de esta contribución.



Tasas y cantidades totales de subida del nivel del mar desde la Antártida con 1,5ºC (arriba) y 2ºC (abajo) de calentamiento hasta 2100 (izquierda) y 2300 (derecha). El sombreado azul y las líneas negras muestran la dispersión y la mediana del modelo, respectivamente. Las líneas rojas muestran la tasa de aumento del nivel del mar por año. Fuente: DeConto et al (2021).


Se observa que, a estas temperaturas, la pérdida de hielo de la Antártida y su contribución a la subida del nivel del mar continúan a los ritmos actuales, alcanzando un "rango probable" de 6-11 cm en 2100. Más allá de este siglo, la contribución continúa a un ritmo similar, acelerándose sólo ligeramente para 2300.


Es importante señalar que, aunque el calentamiento global se mantuviera en el nivel actual de 1,1C, el aumento del nivel del mar desde la Antártida no cesa. Por el contrario, continúa -lentamente- durante siglos sin detenerse. Esto es coherente con lo que sabemos sobre el pasado de la Tierra. En el último interglaciar, por ejemplo, cuando el nivel del mar se estabilizó entre 6 y 9 metros por encima del actual, tardó varios miles de años en alcanzar esos niveles.


Nuestro estudio también analiza si otros factores podrían frenar la pérdida de hielo en la Antártida, como el rebote del lecho rocoso, el aumento del agua dulce en el océano cercano a medida que se derriten las capas de hielo y la escorrentía superficial del agua de deshielo en la parte superior de las plataformas de hielo. Sin embargo, comprobamos que estas retroalimentaciones negativas tienen poco efecto o se producen demasiado tarde para evitar la pérdida irreversible y el aumento del nivel del mar.


3º-4,5ºC - deshielo rápido y a largo plazo

En los escenarios consistentes con 3ºC de calentamiento, nuestros modelos sugieren que la Antártida experimenta un fuerte salto en su tasa de aumento del nivel del mar, desencadenado por el rápido retroceso de Thwaites, que desestabiliza gran parte o la totalidad de la capa de hielo de la Antártida Occidental.


Las simulaciones de nuestro modelo sugieren que esta aceleración comienza alrededor de 2060, alcanzando 5 mm (0,5 cm) por año a finales de este siglo. En comparación, el ritmo actual de todas las fuentes (incluyendo Groenlandia, los glaciares terrestres y la expansión térmica) es de unos 3-4 mm al año. El aumento total del nivel del mar podría superar 1 cm al año, lo que supondría un enorme desafío para los esfuerzos de adaptación.


Un salto aún más brusco y catastrófico se produce con un calentamiento superior a 3ºC. Utilizando el escenario de emisiones muy elevadas RCP8.5 -que da lugar a un calentamiento de alrededor de 4,5ºC en 2100- encontramos que la subida del nivel del mar de la Antártida es casi el doble que en los escenarios de 3ºC, alcanzando los 34cm en 2100. El ritmo de subida del nivel del mar aumenta considerablemente poco después, superando los 6 cm anuales en 2150, a medida que la capa de hielo de la Antártida Occidental se desintegra por completo. En este escenario, la inestabilidad de la capa de hielo también se desencadena en la Antártida Oriental; y para 2300, el aumento del nivel del mar sólo en la Antártida alcanza casi 10 metros, 10 veces más de lo que veríamos en un escenario de 1,5ºC.


Estas proyecciones se muestran en el siguiente gráfico, para 3ºC (arriba) y 4,5ºC (abajo).


Tasas y cantidades totales de aumento del nivel del mar en la Antártida con 3C (arriba) y 4,5C (abajo) de calentamiento hasta 2100 (izquierda) y 2300 (derecha). El sombreado azul y las líneas negras muestran la dispersión y la mediana del modelo, respectivamente. Las líneas rojas muestran la tasa de aumento del nivel del mar por año. Fuente: DeConto et al (2021).


Al igual que en los escenarios de 1,5ºC y 2ºC, esta pérdida de hielo en la Antártida y la subida del nivel del mar continuarían durante muchos siglos. Una vez más, los datos del pasado de la Tierra sugieren que el aumento total del nivel del mar (causado por todas las fuentes) entre 2ºC y 3ºC fue hasta unos 20 metros más alto que el actual.



Eliminación del dióxido de carbono: demasiado poco, demasiado tarde

En nuestro estudio, también consideramos el impacto de la eliminación de dióxido de carbono (CDR) en el aumento del nivel del mar.


La Captura y remoción de Carbono - CDR -también conocida como emisiones negativas- engloba una serie de medidas para eliminar el CO2 de la atmósfera y almacenarlo bajo tierra. A menudo se presenta como una forma de compensar las emisiones en caso de que éstas continúen más allá de los límites permitidos para los objetivos de París de 1,5-2C.


Muchas de estas técnicas aún no han sido probadas, pero nuestro estudio asume con optimismo que podrían reducir rápidamente los niveles de CO2 a los niveles preindustriales (alrededor de 250ppm) en unos pocos siglos.


Utilizando el escenario de calentamiento moderado de 3ºC, evaluamos el impacto de la CDR en momentos que van desde 2030 hasta 2200. Comprobamos que el inicio de la CDR a partir de 2060 no ralentiza de forma apreciable la pérdida de la capa de hielo, y que cada década de retraso provoca un salto adicional en el aumento del nivel del mar.


Una vez que se empieza en serio -después de que las temperaturas alcancen los 2ºC a mediados de siglo- el aumento del nivel del mar en la Antártida se vuelve esencialmente imparable, incluso con un rápido retorno a las temperaturas preindustriales. La pérdida de las plataformas de hielo de apoyo y un océano más cálido que mantiene su calor durante muchos siglos impide la recongelación de las plataformas de hielo de la Antártida. Los resultados muestran que la eliminación de CO2 puede ralentizar, pero no puede detener, esta pérdida masiva de hielo una vez que comienza.


Los compromisos actuales de París y el rebasamiento

Hay que recordar que se trata de un solo estudio, con un solo modelo. La investigación climática se basa en el desarrollo de un consenso a través del desarrollo y la prueba de muchos modelos. Por lo tanto, una vez que otros modelos incluyan más de la física conocida, pueden encontrar menos, o más, aumento del nivel del mar.


No obstante, nuestras conclusiones indican que el rebasamiento de los objetivos del Acuerdo de París -incluidos los de los compromisos actuales- entraña riesgos excepcionales para el aumento del nivel del mar en la Antártida a largo plazo.


Estos riesgos aumentan cuando el rebasamiento es mayor y más prolongado. En particular, suponer que los enormes glaciares antárticos nunca perderán hielo más rápido que sus homólogos más pequeños de Groenlandia es una suposición muy optimista. Y entonces podría surgir otro modo de desprendimiento y pérdida de hielo aún más dramático en el hielo antártico más grueso, a una escala que nunca hemos observado antes.

Encontranos en las redes sociales de Climaterra

  • Facebook
  • Twitter
  • Instagram