Hay una nueva forma de medir la temperatura promedio del océano gracias a los investigadores del Instituto de Oceanografía Scripps de la Universidad de California en San Diego. En un artículo publicado en la edición del 4 de enero de 2018 de la revista Naturaleza , el geocientífico Jeff Severinghaus y sus colegas de Oceanografía Scripps e instituciones en Suiza y Japón detallaron su enfoque innovador.
La determinación de los cambios en la temperatura promedio del océano del mundo entero ha demostrado ser una tarea casi imposible debido a la distribución de diferentes masas de agua. Cada capa de agua puede tener temperaturas drásticamente diferentes, por lo que determinar el promedio sobre la totalidad del océanola superficie y las profundidades presentan un desafío.
Severinghaus y sus colegas pudieron sortear estos obstáculos determinando el valor indirectamente. En lugar de medir la temperatura del agua, determinaron la proporción de gases nobles en la atmósfera, que están en relación directa con la temperatura del océano.
"Este método es una forma radicalmente nueva de medir el cambio en el calor total del océano", dijo Severinghaus. "Aprovecha el hecho de que la atmósfera está bien mezclada, por lo que una sola medición en cualquier parte del mundo puede darle la respuesta""
En el estudio, los científicos midieron los valores de los gases nobles argón, criptón y xenón en las burbujas de aire capturadas dentro del hielo en la Antártida. A medida que los océanos se calientan, el criptón y el xenón se liberan a la atmósfera en cantidades conocidas. La proporción de estosgases en la atmósfera, por lo tanto, permite el cálculo de la temperatura media global del océano.
Las mediciones se tomaron de muestras de hielo recolectadas durante el proyecto de división de núcleos de la capa de hielo de la Antártida Occidental WAIS, del cual Severinghaus es líder. En el transcurso de seis temporadas de campo en la Antártida, un taladro eliminó hielo en muestras cilíndricas de 3.7 metros solomenos de 9 pies de longitud. La muestra final se tomó a una profundidad de 3,405 metros más de 11,000 pies en 2011. Este registro abarca casi 100,000 años y la edad de las capas se puede determinar dentro de 50 años. La atmósfera de la Tierra se mezcla enuna escala de semanas a meses, por lo que una medición de estas burbujas de aire da lo que es esencialmente un promedio global. Para este estudio, los científicos se centraron en muestras de 8,000 a 22,000 años de antigüedad, y recolectaron datos en incrementos con un promedio de resolución de 250 años.
Nuevas ideas sobre los ciclos de glaciación que ocurrieron en la Tierra mucho antes de que los humanos comenzaran a afectar la temperatura de la atmósfera y los océanos ahora son posibles utilizando la técnica de medición de cantidades de gases nobles. El estudio determinó que la temperatura media global del océano en el pico de lala edad de hielo más reciente fue de 0.9 ºC 33.6 ºF. La temperatura promedio del océano moderno es de 3.5 ºC 38.3 ºF. Las mediciones incrementales entre estos puntos de datos proporcionan una comprensión del clima global nunca antes posible.
"La razón por la que este estudio es tan emocionante es que los métodos anteriores de reconstrucción del contenido de calor del océano tienen incertidumbres de edad muy grandes, [lo que] suaviza las características más sutiles del registro", dijo la coautora Sarah Shackleton, una estudiante graduada enel laboratorio Severinghaus en Scripps. "Debido a que WAIS Divide está tan bien anticuado, esta es la primera vez que podemos ver estas características sutiles en el registro de la deglaciación. Esto nos ayuda a comprender mejor los procesos que controlan los cambios en el océanocontenido de calor "
Este documento es el resultado de quince años de trabajo para Severinghaus, junto con estudiantes de posgrado y académicos posdoctorales en su laboratorio. Las discusiones con otro profesor de Scripps, el científico atmosférico Ralph Keeling, provocaron la idea. Keeling estudia los niveles de argón en elatmósfera para obtener un registro similar del calor del océano que se remonta a unas pocas décadas. Sin embargo, las burbujas de aire atrapadas en el hielo no conservan los niveles de argón con precisión. Severinghaus descubrió que el xenón y el criptón están bien conservados en los núcleos de hielo, lo que proporciona la información de temperatura que puedeluego será utilizado por científicos que estudian muchos otros aspectos de los océanos y la atmósfera de la tierra durante cientos de miles de años.
En adelante, las proporciones de estos mismos gases nobles se pueden determinar a partir de muestras atmosféricas tomadas en cualquier parte del mundo. Por ejemplo, una medición del Muelle de Ellen Browning Scripps Memorial en La Jolla representa un promedio global de la temperatura del océano. Severinghaus esperaafinar el procedimiento.
"Nuestra precisión es de aproximadamente 0.2 ºC 0.4 ºF ahora, y el calentamiento de los últimos 50 años es de solo 0.1 ºC", dijo, y agregó que los equipos avanzados pueden proporcionar mediciones más precisas, permitiendo a los científicos usar esta técnica paraseguir la tendencia actual de calentamiento en los océanos del mundo.
Hasta este punto, las mejores estimaciones provienen del programa Argo, una red de más de 3,800 flotadores robóticos distribuidos alrededor de los océanos del mundo que mide la temperatura y otras propiedades e informa los datos por satélite.
Scripps opera la Oficina del Proyecto Argo y es una de las docenas de instituciones en todo el mundo que participan desde su creación en 2000. Sin embargo, los flotadores se limitan principalmente a áreas libres de hielo y solo descienden a una profundidad de 2,000 metros 6,500 pies,dejando grandes áreas clave sin estudiar en la búsqueda para obtener un promedio global de temperatura del océano.
Con este estudio, Severinghaus y sus colegas han demostrado que las mediciones de gases nobles en la atmósfera proporcionan el registro histórico buscado por mucho tiempo por la comunidad científica, y también pueden optimizarse para obtener información sobre los cambios modernos de temperatura del océano.
Esta investigación fue apoyada por la National Science Foundation números de subvención 05-38630 y 09-44343, y la Swiss National Science Foundation.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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