Científicos han creado un atlas tridimensional de las zonas con déficit de oxígeno (ODZ, por sus siglas en inglés) de los océanos del mundo.
Representan menos del 1 % del volumen total del océano, pero son una fuente importante de óxido nitroso, un gas de efecto invernadero.
Los científicos esperan utilizar el mapa para seguir los cambios en las ODZ y predecir cómo cambiarán con las variaciones del clima.
La vida prolifera en casi todas partes de los océanos, excepto en ciertos lugares donde el oxígeno disminuye de forma natural y las aguas se vuelven inhabitables para la mayoría de los organismos aerobios. Estas zonas desoladas se conocen como «zonas con déficit de oxígeno», u ODZ, por sus siglas en inglés. Aunque representan menos del 1 % del volumen total del océano, son una fuente importante de óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero. Sus límites también pueden restringir la extensión de las zonas de pesca y los ecosistemas marinos.
Científicos del MIT han elaborado ahora el «atlas» tridimensional más detallado de las ODZ más grandes del mundo. El nuevo atlas ofrece mapas de alta resolución de las dos principales masas de agua con escasez de oxígeno del Pacífico tropical. Los mapas muestran el volumen, la extensión y las distintas profundidades de cada ODZ, además de características a pequeña escala, como franjas de agua oxigenada que se adentran en zonas por lo demás empobrecidas en oxígeno.
Cómo elaboraron el atlas 3D
El equipo utilizó un nuevo método para procesar más de 40 años de datos oceánicos, que comprenden casi 15 millones de mediciones tomadas durante numerosas campañas de investigación y por robots autónomos desplegados en el Pacífico tropical. Los investigadores reunieron y analizaron este vasto conjunto de datos detallados para generar mapas de las zonas con déficit de oxígeno a distintas profundidades, similares a las numerosas secciones de un escaneo tridimensional.
A partir de estos mapas, los investigadores estimaron el volumen total de las dos principales ODZ del Pacífico tropical con mayor precisión que en estudios anteriores. La primera zona, que se extiende desde la costa de Sudamérica, mide unos 600.000 kilómetros cúbicos, aproximadamente el volumen de agua que llenaría 240.000 millones de piscinas olímpicas. La segunda zona, frente a la costa de América Central, es aproximadamente tres veces mayor.
El atlas sirve de referencia para saber dónde se encuentran hoy las ODZ. El equipo espera que los científicos puedan ampliarlo con mediciones continuas para seguir mejor los cambios en estas zonas y predecir cómo podrían desplazarse a medida que se calienta el clima.
«En general, se espera que los océanos pierdan oxígeno a medida que el clima se calienta. Pero la situación es más compleja en los trópicos, donde hay grandes zonas con déficit de oxígeno», afirma Jarek Kwiecinski, quien elaboró el atlas junto con Andrew Babbin, profesor de desarrollo profesional Cecil e Ida Green en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. «Es importante crear un mapa detallado de estas zonas para contar con un punto de comparación ante los cambios futuros».
El estudio del equipo se publica hoy en la revista Global Biogeochemical Cycles.
Localización de las zonas con déficit de oxígeno
Las zonas con déficit de oxígeno son regiones extensas y persistentes del océano que se producen de forma natural, porque los microbios marinos consumen el fitoplancton que se hunde y todo el oxígeno disponible en el entorno. Estas zonas se encuentran en regiones por las que no pasan corrientes oceánicas, que normalmente repondrían el agua oxigenada. Como resultado, las ODZ son lugares con aguas relativamente permanentes y empobrecidas en oxígeno, y pueden aparecer a profundidades de entre unos 35 y 1.000 metros. Para ponerlo en perspectiva, los océanos tienen una profundidad media de unos 4.000 metros.
Durante los últimos 40 años, las campañas de investigación han explorado estas regiones bajando botellas a distintas profundidades y izando agua de mar, cuyo contenido de oxígeno miden después los científicos.
«Pero las mediciones con botellas generan muchos artefactos cuando se intenta medir un nivel de oxígeno realmente nulo», explica Babbin. «Todo el plástico que sumergimos está lleno de oxígeno que puede filtrarse en la muestra. Al final, ese oxígeno artificial infla el valor real del océano».
En vez de basarse en mediciones de muestras recogidas en botellas, el equipo analizó datos de sensores fijados al exterior de las botellas o integrados en plataformas robóticas que pueden cambiar su flotabilidad para medir el agua a distintas profundidades. Estos sensores miden varias señales, entre ellas los cambios en las corrientes eléctricas o la intensidad de la luz emitida por un tinte fotosensible, para estimar la cantidad de oxígeno disuelto en el agua. A diferencia de las muestras de agua de mar, que representan una única profundidad específica, los sensores registran señales de forma continua mientras descienden por la columna de agua.
Los científicos han intentado usar estos datos de sensores para estimar el valor real de las concentraciones de oxígeno en las ODZ, pero han descubierto que es muy difícil convertir las señales con precisión, sobre todo cuando las concentraciones se acercan a cero.
«Adoptamos un enfoque muy distinto: usamos las mediciones no para determinar su valor real, sino para observar cómo cambia ese valor dentro de la columna de agua», afirma Kwiecinski. «Así podemos identificar aguas anóxicas, independientemente de lo que indique un sensor concreto».
Comprender el suministro de oxígeno del océano
El equipo razonó que, si los sensores mostraban un valor de oxígeno constante e invariable en una sección vertical continua del océano, independientemente de su valor real, probablemente eso indicaría que el oxígeno había llegado a su nivel mínimo y que esa sección formaba parte de una zona con déficit de oxígeno.
Los investigadores reunieron casi 15 millones de mediciones de sensores recopiladas durante 40 años en diversas campañas de investigación y mediante flotadores robóticos, y cartografiaron las regiones donde el oxígeno no variaba con la profundidad.
«Ahora podemos ver cómo cambia en tres dimensiones la distribución del agua anóxica en el Pacífico», afirma Babbin.
El equipo cartografió los límites, el volumen y la forma de dos ODZ principales del Pacífico tropical, una en el hemisferio norte y otra en el hemisferio sur. También pudo observar detalles a pequeña escala dentro de cada zona. Por ejemplo, las aguas empobrecidas en oxígeno son «más gruesas», o están más concentradas hacia el centro, y parecen adelgazarse hacia los bordes de cada zona.
«También vimos brechas, donde parece que se hubieran dado grandes mordiscos a las aguas anóxicas en aguas poco profundas», afirma Babbin. «Algún mecanismo está llevando oxígeno a esta región y la está oxigenando en comparación con el agua que la rodea».
Estas observaciones de las zonas con déficit de oxígeno del Pacífico tropical son más detalladas que las mediciones realizadas hasta la fecha.
«Antes no era posible determinar la forma de los límites de estas ODZ ni hasta dónde se extienden», afirma Babbin. «Ahora tenemos una idea más clara de cómo se comparan estas dos zonas en cuanto a extensión y profundidad».
«Esto ofrece un esbozo de lo que podría estar ocurriendo», afirma Kwiecinski. «Este conjunto de datos permite hacer mucho más para comprender cómo se controla el suministro de oxígeno del océano».
Esta investigación cuenta, en parte, con el apoyo de la Fundación Simons.
