Cómo responde la capa de hielo de la Antártida Occidental al cambio climático es una fuente importante de incertidumbre para las proyecciones del nivel del mar a largo plazo.
Se considera que el umbral de pérdida irreversible se sitúa entre 1,5 y 2 grados Celsius por encima de los niveles preindustriales.
Entre sus capas de hielo oriental y occidental y su península, la Antártida contiene suficiente hielo para elevar el nivel medio del mar en todo el mundo en alrededor de 60 m.
La capa de hielo de la Antártida Occidental (WAIS, por sus siglas en inglés) es una parte relativamente pequeña, que contiene una cantidad de hielo equivalente a 3,3 m de elevación del nivel del mar. Sin embargo, la mayor parte se encuentra en una posición precaria y se considera “teóricamente inestable”.
Por consiguiente, se considera en general que la forma en que la WAIS cambiará en respuesta al calentamiento causado por el ser humano es la mayor fuente de incertidumbre para las proyecciones del nivel del mar a largo plazo.
El aspecto más apremiante de esta incertidumbre es comprender si se han superado los umbrales de inestabilidad del hielo, si el retroceso que estamos midiendo actualmente está destinado a continuar y si el hielo que hoy parece inalterable seguirá así en el futuro.
Las investigaciones más recientes indican que el umbral de pérdida irreversible de la WAIS probablemente se sitúa entre 1,5 °C y 2 °C de calentamiento medio global por encima de los niveles preindustriales. Con un calentamiento que ya se sitúa en alrededor de 1,1 °C y el Acuerdo de París que tiene como objetivo limitar el calentamiento a 1,5 °C o “muy por debajo de 2 °C”, los márgenes para evitar este umbral son, en efecto, escasos.
Capa de hielo marina
Según el reciente informe especial sobre el océano y la criosfera (SROCC, por sus siglas en inglés) del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés), existen dos factores principales que controlan cuánto aumentará el nivel global del mar en este siglo: las futuras emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el ser humano y la forma en que el calentamiento afecta a la capa de hielo antártica. El IPCC afirma:
Más allá de 2050, la incertidumbre en el aumento del nivel del mar inducido por el cambio climático (SLR, por sus siglas en inglés) [aumento del nivel del mar] aumenta considerablemente debido a las incertidumbres en los escenarios de emisiones y a los cambios climáticos asociados, así como a la respuesta de la capa de hielo antártica en un mundo más cálido.
La preocupación por la vulnerabilidad de la WAIS radica principalmente en un fenómeno denominado “inestabilidad de la capa de hielo marina” (MISI, por sus siglas en inglés): “marina” porque la base de la capa de hielo se encuentra por debajo del nivel del mar, e “inestabilidad” por el hecho de que, una vez iniciado, el retroceso se autoalimenta.
Las capas de hielo pueden considerarse enormes depósitos de agua dulce. La nieve se acumula en el interior frío, se compacta lentamente hasta convertirse en hielo glaciar y luego comienza a fluir, como un fluido muy espeso, hacia el océano.
En algunos lugares, el hielo llega a la costa y flota sobre la superficie del océano, formando una plataforma de hielo. La frontera entre el hielo que descansa sobre la superficie terrestre (o sobre el lecho marino en el caso de una capa de hielo marina) se denomina “línea de anclaje”. La línea de anclaje es el punto donde el agua almacenada en la capa de hielo regresa al océano. Y cuando se desplaza hacia el mar, decimos que la capa de hielo tiene un “balance de masa” positivo; es decir, gana más masa de hielo de la que pierde hacia el mar.
Pero cuando la línea de anclaje retrocede, el balance es negativo. Un balance negativo de la capa de hielo significa una contribución positiva al océano y, por lo tanto, al nivel global del mar.
Inestabilidad
Esta imagen básica del balance de masa de la capa de hielo es todo lo que se necesita para entender por qué los glaciólogos están preocupados por la MISI.
Los cambios en la plataforma de hielo, en el lado flotante de la línea de anclaje, como el adelgazamiento, pueden hacer que el hielo del lado anclado se separe del lecho marino. Al flotar este hielo, la línea de anclaje retrocederá. Como el hielo fluye más rápidamente cuando flota que cuando está anclado, la velocidad del flujo de hielo cerca de la línea de anclaje aumentará. El estiramiento causado por el flujo más rápido se convierte en una nueva fuente de adelgazamiento cerca de la línea de anclaje.
Esto se ilustra en la figura siguiente. A medida que el hielo recién flotante fluye y se adelgaza más rápidamente, puede provocar que más hielo se separe y flote, empujando la línea de anclaje hacia atrás.
Además, las zonas de la capa de hielo en riesgo de MISI presentan un gradiente inverso, o “retrógrado”, lo que significa que se hace más profundo hacia el interior. A medida que la línea de anclaje retrocede hacia partes más gruesas de la capa de hielo, el flujo se acelera, aumentando aún más la pérdida de hielo. El gradiente inverso hace que este proceso se autoalimente como un bucle de retroalimentación positiva; esto es lo que hace de la MISI una inestabilidad.
Todavía no está claro si se ha superado el umbral de la MISI en alguna parte de la Antártida. Sí sabemos que las líneas de anclaje están retrocediendo a lo largo de la costa del mar de Amundsen, de forma más espectacular en el glaciar Thwaites. Y el factor impulsor del retroceso parece ser el agua oceánica relativamente cálida, unos 2 °C más cálida que la media histórica, que fluye hacia la línea de anclaje y provoca un derretimiento más intenso de lo habitual.
Si la inestabilidad no ha comenzado y si el calentamiento del océano se detiene, entonces la línea de anclaje debería encontrar un nuevo punto de equilibrio en una nueva ubicación. Pero si ya ha comenzado, el retroceso continuará pase lo que pase a continuación.
Flujo más rápido
Incluso si el umbral ya se ha superado, o incluso si se supera en el futuro, el retroceso puede avanzar a ritmos diferentes según la intensidad con que estuviéramos “empujando” cuando comenzó.
Así es como funciona. La inestabilidad depende de un equilibrio de fuerzas dentro de la capa de hielo. Una fuerza debida a la gravedad hace que el hielo fluya a una velocidad que depende en parte de su espesor y de la pendiente de su superficie.
Una mayor tasa de fusión en el lado flotante y un flujo más rápido a través de la línea de anclaje harán descender la superficie del hielo más rápidamente que tasas menores. El descenso más rápido genera una pendiente superficial más pronunciada y, por tanto, un flujo más rápido y un retroceso más veloz.
Un estudio de modelización de esta retroalimentación, publicado el año pasado, descubrió que cuando la MISI se inició con un empuje mayor (una tasa de fusión mayor), avanzó más rápidamente que cuando comenzó con un empuje menor, incluso después de eliminar el derretimiento adicional.
Esto significa que, aunque se invoque la MISI, reducir las emisiones globales y frenar el calentamiento dará más tiempo para prepararse para sus consecuencias.
Acantilados de hielo
Parece existir una segunda fuente de inestabilidad para las capas de hielo marinas: una que entra en juego si las plataformas de hielo se pierden por completo.
Algunas de las imágenes más espectaculares del cambio glaciar son de desprendimientos de icebergs, es decir, de fragmentos que se desprenden desprendimiento de los frentes muy agrietados de glaciares que terminan en el mar.
Este desprendimiento es causado por la fusión de la parte inferior de la plataforma de hielo, así como por la “fractura hidráulica”, es decir, cuando el agua de deshielo que se forma en la superficie de la plataforma de hielo se filtra en el hielo y provoca grietas, o por una combinación de ambos procesos.
La rapidez con que se produce el desprendimiento depende de la altura de la cara del acantilado de hielo por encima de la línea de flotación; cuanto más alto se eleva el acantilado sobre el agua, mayor es la tasa de desprendimiento.
Como ocurre con la MISI, la disminución del gradiente del lecho marino bajo la WAIS significa que, a medida que el acantilado de hielo retrocede hacia hielo más grueso, seguirá exponiendo al océano un acantilado cada vez más alto, y la tasa de desprendimiento debe aumentar.
Este proceso, ilustrado a continuación, se denomina “inestabilidad del acantilado de hielo marino” (MICI, por sus siglas en inglés). La teoría sugiere que, cuando la altura de la cara de un glaciar supera los 100 m aproximadamente por encima de la superficie del océano, el acantilado será demasiado alto para sostener su propio peso. Por ello, inevitablemente colapsará, dejando expuesta detrás una cara de acantilado igualmente alta, que también colapsará. Y así sucesivamente.
El SROCC del IPCC afirma que “el glaciar Thwaites es particularmente importante porque se extiende hacia el interior de la WAIS, donde el lecho se encuentra a más de 2000 m por debajo del nivel del mar en algunos lugares”. (Aunque el SROCC también señala que, si bien la MISI requiere una pendiente retrógrada del lecho para producirse, la MICI podría producirse incluso en un lecho plano o inclinado hacia el mar.)
Este proceso identificado recientemente no ha sido tan estudiado como la MISI, pero sin duda esto cambiará en los próximos años, a medida que los científicos sigan observando sistemas que cambian rápidamente, como el glaciar Thwaites.
Un estudio de Nature publicado en 2016 sobre la MICI concluyó que la Antártida “tiene potencial para contribuir con más de un metro de elevación del nivel del mar en 2100 y con más de 15 metros en 2500”. Investigaciones más recientes concluyeron que es probable que esta cifra sea una sobreestimación, pero señalaron que aún no está claro qué papel podría desempeñar la MICI en este siglo. Otro estudio también ha sugerido que la rápida pérdida de hielo a través de la MICI podría verse mitigada por una pérdida más lenta de las plataformas de hielo que retienen a los glaciares.
Umbral próximo
A finales del año pasado, un amplio equipo de modelizadores evaluó diferentes estudios sobre la respuesta de la capa de hielo al objetivo climático de París de mantener el calentamiento medio global “muy por debajo” de 2 °C.
Todos los modelos apuntan en la misma dirección. Concretamente, que el umbral de pérdida irreversible de hielo, tanto en la capa de hielo de Groenlandia como en la WAIS, se sitúa entre 1,5 °C y 2 °C de calentamiento medio global. Y ya nos encontramos en un poco más de 1 °C de calentamiento en la actualidad.
Esta ventana de 1,5-2 °C es clave para la “supervivencia de las plataformas de hielo antárticas”, explicó el artículo de revisión, y, por tanto, para su efecto de “contención” sobre los glaciares que retienen.
Otro umbral podría situarse entre 2 °C y 2,7 °C, añadieron los autores. Alcanzar este nivel de aumento de la temperatura global podría desencadenar la “activación de varios sistemas más grandes, como las cuencas de drenaje de Ross y Ronne-Filchner, y el inicio de contribuciones al SLR mucho mayores”.
Las plataformas de Ross y Ronne-Filchner son las dos plataformas de hielo más grandes de la Antártida. Podrían reducirse sustancialmente “en un plazo de 100 a 300 años”, otro estudio afirma, en escenarios en los que las emisiones globales superan el escenario RCP2.6. Esta trayectoria de emisiones se considera generalmente compatible con limitar el calentamiento a 2 °C.
Estos hallazgos implican que evitar una pérdida sustancial de hielo antártico depende de limitar las emisiones globales a, o por debajo de, RCP2.6. Como concluye el artículo: “Cruzar estos umbrales implica un compromiso con grandes cambios en la capa de hielo y con un SLR que podría tardar miles de años en materializarse por completo y ser irreversible en escalas de tiempo más largas.”
