A medida que continúa el calentamiento global, las olas de calor marinas serán más frecuentes, intensas y duraderas.
La mayor ola de calor marina se conoce como el «Blob» y se produjo en el Pacífico Norte en 2015, con consecuencias catastróficas para los ecosistemas marinos.
Se han realizado investigaciones para averiguar si el Blob fue un fenómeno compuesto, es decir, cuando se producen juntos dos o más tipos de fenómenos extremos, en tierra o en el océano.
Hay tres áreas de investigación fundamentales que requieren atención: establecer cómo clasificar las condiciones como «extremas», analizar el interior del océano y comprender cómo afectan los fenómenos extremos a los organismos y ecosistemas.
El impacto devastador de los fenómenos meteorológicos extremos está grabado en nuestra memoria colectiva. Solo en 2021, el mundo sufrió un calor sin precedentes en el oeste de América del Norte, inundaciones mortales en Europa, China y África occidental, e incendios forestales en el Mediterráneo.
Pero, además de estos fenómenos terrestres, los océanos también experimentan condiciones extremas. En 2015, el Pacífico Norte registró la mayor ola de calor marina jamás observada, conocida simplemente como el «Blob».
A medida que se calienta la Tierra, las olas de calor marinas probablemente serán más intensas, más frecuentes y más duraderas. Pero, como explica nuestro artículo reciente en Nature, también es probable que veamos más ocasiones —como ocurrió con el «Blob»— en las que dos o más tipos de fenómenos extremos se produzcan simultáneamente.
Es probable que estos fenómenos «compuestos» tengan impactos más devastadores que una sola ola de calor y afecten a la vida marina, como las diminutas plantas flotantes, las aves marinas y los leones marinos.
El «Blob» en el Pacífico
En 2015-16, gran parte del Pacífico tropical registró temperaturas superficiales del mar récord, asociadas a un episodio intenso de El Niño, que provocó el blanqueamiento generalizado y la muerte de arrecifes de coral.
Al mismo tiempo, el Pacífico Norte experimentaba un calor extremo, en un episodio que llegó a conocerse como el «Blob». En su punto máximo, en 2015, el Blob cubrió unos 4 millones de kilómetros cuadrados (km2) de océano, desde Alaska hasta Baja California.
El Blob tuvo enormes consecuencias para los ecosistemas marinos: provocó una caída de la producción primaria —el proceso por el que las plantas marinas producen alimento para vivir y crecer— y obligó a peces y otros organismos a desplazarse en busca de hábitats más fríos. Las floraciones prolongadas de algas nocivas también tuvieron efectos devastadores en las pesquerías de mejillones y cangrejos y, a su vez, causaron la muerte masiva de aves marinas, focas y leones marinos.
Como era de esperar, el Blob acaparó los titulares en aquel momento. National Geographic, por ejemplo, lo describió como «la mancha que cocinó el Pacífico». Algunas de las consecuencias ecológicas del Blob aún persisten, y varias poblaciones de animales marinos todavía no se han recuperado por completo.
Un fenómeno extremo «triple compuesto»
Nuestra investigación utilizó simulaciones de un modelo biogeoquímico regional del océano para estudiar no solo el calor extremo que caracterizó al Blob, sino también si la columna superior de agua del noreste del Pacífico presentaba otras condiciones inusuales en aquel momento. En particular, examinamos sus niveles de oxígeno y acidez (medida por el pH del agua de mar).
Cuando se producen juntos dos o más tipos de fenómenos extremos —en tierra o en el océano—, se habla de un fenómeno «compuesto». Los fenómenos de doble composición (dos tipos) e incluso los de triple composición (tres tipos) están añadiendo a los ecosistemas marinos nuevas presiones que, en gran medida, no se han cuantificado. Nuestra investigación se propuso determinar si el Blob del Pacífico Norte de 2013-15 fue un fenómeno extremo compuesto, lo que podría explicar en parte sus efectos devastadores sobre la vida marina.
La figura siguiente muestra una serie temporal de la zona del noreste del Pacífico donde se produjo el Blob. El sombreado naranja claro indica cuándo ocurrió una ola de calor marina (un fenómeno aislado). El naranja oscuro y el morado indican fenómenos de doble composición que combinan una ola de calor marina con poco oxígeno o un pH extremadamente bajo, respectivamente. El gris señala los momentos en que se produjeron simultáneamente los tres tipos de fenómenos extremos.
El gráfico muestra zonas grises durante varios meses de 2015 en el noreste del Pacífico. Esto indica que la ola de calor coincidió con niveles extremos de acidez y oxígeno, lo que convirtió al menos una parte del Blob en un fenómeno de triple composición. El gráfico también muestra varios fenómenos extremos dobles (naranja oscuro y morado) antes del punto máximo de 2015, lo que hace que el período del Blob, de 2013 a 2015, sea muy inusual en el registro que se remonta a la década de 1980.
El fenómeno de triple composición cubrió una gran extensión del océano, como muestran las zonas grises del mapa de abajo, a la izquierda. Cuanto más oscuro es el gris, mayor es la profundidad del océano hasta la que penetraron las condiciones extremas.
El mapa muestra cómo el fenómeno extremo de triple composición se extendió en un gran arco desde la costa del suroeste de Canadá hasta mar abierto y cubrió en total casi 0,2 millones de km2. El gráfico adjunto muestra que el fenómeno llegó hasta los 70 metros de profundidad y más.
Dada la escala y la extensión del Blob, no es descabellado pensar que algunas de las consecuencias observadas en los ecosistemas marinos podrían deberse a que los niveles extremos simultáneos de acidez y bajo oxígeno en el océano amplificaron los efectos de la ola de calor prolongada.
Un futuro con más fenómenos extremos
Como parte de nuestra investigación, analizamos con un modelo global los fenómenos extremos de temperatura, acidez y oxígeno en el océano, lo que nos permitió situar los resultados del Blob en una perspectiva mundial.
Los fenómenos extremos en el océano son un fenómeno global, aunque existen zonas críticas donde se producen los episodios más intensos. En la superficie, los fenómenos extremos más graves ocurren en el Pacífico tropical oriental y en las latitudes medias y altas. En las zonas más profundas del océano, los episodios más intensos se producen sobre todo en latitudes bajas.
Nuestros resultados muestran que, entre la época preindustrial y la actualidad, las olas de calor marinas se han vuelto 10 veces más frecuentes y los episodios extremos de bajo oxígeno, unas cinco veces más frecuentes. Los episodios de acidez extrema en el océano se han vuelto prácticamente permanentes, lo que significa que han aumentado casi 100 veces.
Estos aumentos drásticos son una consecuencia directa de las tendencias al alza del calentamiento oceánico, el agotamiento del oxígeno —conocido como «desoxigenación»— y la acidificación oceánica, procesos causados principalmente por las emisiones de CO2 a la atmósfera. Por tanto, podemos afirmar con un alto grado de confianza que el aumento de las olas de calor marinas y de los episodios de acidificación extrema del océano se debe principalmente a las actividades humanas.
De cara al futuro, esto implica que los tres tipos de fenómenos extremos aumentarán mientras sigan aumentando el CO2 atmosférico y la temperatura de la Tierra. También sugiere que es mucho más probable que se produzcan en el futuro fenómenos compuestos —en los que dos o más episodios extremos ocurren simultáneamente—.
Esto es importante porque estos fenómenos extremos están imponiendo nuevas presiones considerables sobre los organismos y ecosistemas marinos, que podrían manifestarse mucho antes que las tendencias de evolución más lenta del calentamiento, la acidificación y la desoxigenación del océano. Por ejemplo, la rapidez con que comienza un fenómeno extremo o su frecuencia de repetición puede superar la capacidad de los mecanismos de los organismos para hacer frente a condiciones extremas.
Cómo abordar la amenaza: tres vías principales
A pesar de las posibles consecuencias perjudiciales de los fenómenos extremos compuestos para los organismos y ecosistemas marinos, aún se conocen poco. A nuestro juicio, es necesario intensificar considerablemente la investigación en tres áreas clave.
El primer problema son los criterios para clasificar las condiciones como «extremas». En nuestro artículo, adoptamos un enfoque de umbral relativo, que define como extremos los días en que la propiedad de interés supera el percentil 99 (en el caso de la temperatura y la acidificación) o queda por debajo del percentil 1 (en el caso del oxígeno) del promedio estacional a largo plazo. Aunque este es el enfoque más utilizado en la investigación de fenómenos extremos, puede sobreestimar el efecto de los extremos en organismos marinos capaces de adaptarse rápidamente.
Un enfoque fundamentalmente distinto consiste en utilizar umbrales absolutos, como la concentración mínima de oxígeno necesaria para mantener el metabolismo o el punto en que el agua de mar está tan acidificada que se vuelve corrosiva. Estos criterios deben elegirse teniendo en mente un impacto concreto.
En segundo lugar, las observaciones directas de condiciones extremas bajo la superficie del océano siguen siendo muy limitadas. Por fortuna, están mejorando rápidamente gracias a avances recientes como Biogeochemical Argo: el despliegue de flotas de flotadores autónomos de perfilado que vigilan el océano en tiempo real. Es fundamental observar el interior del océano, ya que la mayoría de los organismos marinos vive a lo largo de varios cientos de metros de profundidad.
El tercer desafío, y el mayor, es nuestro conocimiento muy limitado de cómo afectan los fenómenos extremos a los organismos y ecosistemas. En particular, se sabe muy poco sobre el efecto de los fenómenos compuestos dobles o triples. En nuestro artículo, describimos distintos procesos que es necesario comprender mejor, desde el nivel celular hasta los que rigen la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas. Por ejemplo, la expresión de proteínas de choque térmico contribuye a estabilizar funciones fisiológicas esenciales durante fenómenos extremos aislados, y los ecosistemas pueden adaptarse a una mayor frecuencia de fenómenos extremos mediante cambios en la composición de especies que favorezcan a las menos vulnerables.
Una mejor comprensión de los fenómenos extremos marinos —especialmente de su impacto en los organismos y ecosistemas marinos— ayudará a diseñar estrategias para afrontar sus consecuencias. Por ejemplo, estas podrían incluir el cierre temporal de zonas de pesca para reducir otros factores de estrés en el sistema.
Este esfuerzo también contribuirá a mejorar nuestra comprensión del impacto de los procesos de evolución más lenta, como el calentamiento, la desoxigenación y la acidificación del océano, ya que se prevé que las condiciones que hoy se dan durante los fenómenos extremos se conviertan en la norma dentro de unas décadas.
