Amenaza de gas de efecto invernadero

El buque de investigación alemán Polarstern durante una estación de hielo. Vista de agujeros perforados para sacar muestras de hielo y muestras de agua del hielo marino ártico. (Foto Stefan Hendricks / AWI)

Científicos alemanes del área de biogeoquímica del Instituto Alfred Wegener en el trabajo. En una pequeña área en la que perforan el hielo con una perforadora hueca, toman núcleos de hielo y los cortan en trozos pequeños, que representan las capas de la superficie de hielo hasta el fondo. Estos migran bien documentados en bolsas y son analizados en el barco por diferentes grupos. Después de la descongelación, se filtra un núcleo para determinar la cantidad de algas de hielo, por ejemplo. (Foto: Stefan Hendricks / AWI)

Los físicos de hielo marino de AWI han erictado un campamento de hielo para investigar estanques de deshielo en el hielo marino del Ártico. (Foto Alfred-Wegener-Institut Mar Fernandez)

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En el lecho marino de las regiones costeras poco profundas al norte de Siberia, los microorganismos producen metano cuando descomponen los restos vegetales. Si este gas de efecto invernadero encuentra su camino en el agua, también puede quedar atrapado en el hielo marino que se forma en estas aguas costeras. Como resultado, el gas puede ser transportado miles de kilómetros a través del Océano Ártico y lanzado en una región completamente diferente meses después. Este fenómeno es el tema de un artículo de investigadores del Instituto Alfred Wegener, publicado en la edición actual de la revista en línea Scientific Reports. Aunque esta interacción entre el metano, el océano y el hielo tiene una influencia significativa en el cambio climático, hasta la fecha no se ha reflejado en los modelos climáticos.

En agosto de 2011, el rompehielos Polarstern del Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI) se abría camino a través del océano Ártico cubierto de hielo, en un curso que la llevó a unos pocos cientos de kilómetros del Polo Norte. . En aquel entonces, la geoquímica de AWI, Dra. Ellen Damm, probó las aguas del Alto Norte para obtener metano a partir de gases de efecto invernadero. En una expedición a la misma región cuatro años más tarde, tuvo la oportunidad de comparar las mediciones tomadas en diferentes momentos, y encontró significativamente menos metano en las muestras de agua.

Ellen Damm, junto con la Dra. Dorothea Bauch del Centro de Investigación Oceánica GEOMAR Helmholtz en Kiel y otros colegas, analizaron las muestras para determinar los niveles regionales de metano y las fuentes. Al medir los isótopos de oxígeno en el hielo marino, los científicos pudieron deducir dónde y cuándo se formó el hielo. Para hacerlo, también tomaron muestras de hielo marino. Sus hallazgos: el hielo transporta el metano a través del Océano Ártico. Y parece hacerlo de manera diferente cada año, como relatan los dos investigadores y sus colegas del AWI, el Instituto Meteorológico Finlandés en Helsinki y la Academia Rusa de Ciencias en Moscú en la revista en línea Scientific Reports.

Las muestras de 2011 provinieron de hielo marino que había comenzado su largo viaje hacia el norte en las aguas costeras del mar Laptev, en el este de Siberia, casi dos años antes, en octubre de 2009. Las muestras de 2015, que solo habían comenzado en el océano Ártico siempre y cuando mostrara un nivel marcadamente inferior de gas de efecto invernadero. El análisis reveló que este hielo se formó mucho más lejos, en aguas oceánicas más profundas. Sin embargo, hasta ahora, los modelos de los investigadores del clima no han tenido en cuenta la interacción entre el metano, el océano Ártico y el hielo que flota en él.

Cada molécula de metano en el aire tiene un efecto 25 veces mayor sobre el aumento de la temperatura en comparación con una molécula de dióxido de carbono que se libera a la atmósfera quemando carbón, petróleo o gas. El metano en el Ártico también tiene un enorme impacto en el calentamiento en las latitudes del norte, y agrava aún más el calentamiento global, una buena razón para investigar más de cerca el ciclo del metano en el Alto Norte.

El metano es producido por la cría de ganado y el cultivo de arroz, así como por otros procesos naturales. Por ejemplo, los restos de algas y otros materiales vegetales se acumulan en el suelo del poco profundo mar de Laptev y en otras aguas poco profundas frente a la costa del Ártico. Si no hay oxígeno allí, los microorganismos descomponen esta biomasa, produciendo metano. Hasta la fecha, las simulaciones han prestado muy poca atención a las rutas del carbono y la liberación de metano de las regiones árticas.

En otoño, cuando la temperatura del aire baja, muchas áreas de aguas abiertas también comienzan a enfriarse. "El hielo marino se forma en la superficie de los mares de la plataforma rusa y luego es impulsado hacia el norte por los fuertes vientos", explica el físico de hielo marino AWI Thomas Krumpen, quien también participó en el estudio. La formación de hielo y los vientos marinos producen fuertes corrientes en estos mares marginales poco profundos, que agitan los sedimentos y transportan el metano producido allí a la columna de agua. El metano también puede quedar atrapado en el hielo que se forma rápidamente en estas áreas abiertas de agua, también conocida como polinia, en el invierno.

"A medida que se congela más agua de mar, puede expulsar la salmuera que contiene, arrastrando grandes cantidades de metano bloqueado en el hielo", explica la investigadora de AWI, Ellen Damm. Como resultado, se forma una capa de agua debajo del hielo que contiene grandes cantidades de sal y metano. Sin embargo, el hielo en la superficie y el denso agua salada de abajo, junto con el gas de efecto invernadero que contiene, son empujados por el viento y las corrientes. Según Thomas Krumpen, "se necesitan aproximadamente dos años y medio para que el hielo formado a lo largo de la costa del Mar Laptev sea transportado a través del Océano Ártico y más allá del Polo Norte hacia el Estrecho de Fram, entre el costo este de Groenlandia y Svalbard. "No hace falta decir que el metano atrapado en el hielo y el agua salada subyacente están listos para el viaje.

Las crecientes temperaturas producidas por el cambio climático están derritiendo cada vez más este hielo. Tanto el área de agua cubierta por hielo marino como el espesor del hielo han ido disminuyendo en los últimos años, y el viento sopla más lejos y más rápido. "En los últimos años, hemos observado que el hielo se transporta a través del Océano Ártico más y más rápido", confirma Thomas Krumpen. Y este proceso naturalmente significa cambios importantes en el recambio de metano del Ártico. En consecuencia, la cuantificación de las fuentes, los sumideros y las rutas de transporte de metano en el Ártico sigue representando un desafío considerable para la comunidad científica.