"Cuando comenzamos en 2002 nuestro programa NABOS (de monitoreo de cambios climáticos en el océano Ártico) usábamos un rompehielos ruso. Ante nuestros propios ojos el sistema ha cambiado y ahora en las mismas áreas no precisamos operar un rompehielos", agregó.

El Ártico se está calentando más rápido que ningún otro sitio en la Tierra. En los últimos 50 años, la temperatura aumentó allí más del doble que en el resto del planeta.

Y la región está dejando en evidencia mecanismos complejos que pueden acelerar en forma alarmante el impacto del cambio climático.

Uno de los cambios fundamentales que los científicos intentan comprender es la llamada "atlantificación" de un sector del océano Ártico llamado mar de Barents.

En algunos puntos del mar de Barents no solo la temperatura ha venido aumentando, sino que la propia estructura del océano se está modificando.

Las repercusiones podrían tener consecuencias para todo el planeta.

Cómo llegan las aguas del Atlántico al Ártico

Los científicos saben desde hace más de un siglo que las aguas del Atlántico llegan hasta el mar de Barents.

"El explorador noruego Fridtjof Nansen fue el primero que documentó (¡en la década de 1890!) que había un influjo de agua cálida y salada desde el Atlántico hasta el océano Ártico a través del estrecho de Fram y el mar de Barents", explicó Polyakov.

Esas aguas más cálidas (con temperaturas superiores a 0 grados) y saladas del Atlántico permanecen normalmente separadas del hielo en la superficie por una capa intermedia, debido a un fenómeno único del océano Ártico.

"El océano Ártico está muy estratificado", señaló a BBC Mundo la científica española Carolina Gabarró, investigadora del Instituto de Ciencias del Mar (CSIC) en Barcelona y especialista en teledetección de océanos y polos.

Gabarró participó en la Misión Mosaic, en la que unos 600 científicos de 19 países trabajaron en forma rotativa a bordo del rompehielos de investigación Polarstern, que estuvo varado en el hielo del Ártico durante un año para estudiar el cambio climático.

La científica explicó que la estratificación del océano Ártico se produce debido a un factor determinante de su estructura: las diferencias de salinidad.

Las capas del océano Ártico

"En la capa superior está el agua dulce y más fría (menos densa), y en la capa inferior aguas más cálidas y saladas (más densas)", afirmó Gabarro.

La capa con menor salinidad en el océano Ártico es la parte superior, donde se forma el hielo.

"Cuando el hielo marino se forma hay un proceso que se llama brine rejection o expulsión de salmuera, por el que las sales que están en el agua se empiezan a salir", explicó el científico mexicano Sinhué Torres Valdés, del Instituto de investigaciones polares y marinas Alfred Wegener, en Alemania.

"Es decir, en el proceso de congelamiento el agua se deshace de las sales. Y entonces cuando ese hielo se derrite la cantidad de sal que tiene es mucho menor y forma una capa de agua dulce", agregó Torres Valdés, quien también participó en la Misión Mosaic en el Ártico.

El hielo se mantiene separado de las aguas cálidas y saladas del Atlántico por una capa intermedia de agua fría llamada haloclina ("halo" significa sal y "clina" gradiente).

"La haloclina es una capa de la columna de agua en la que la salinidad del agua cambia rápidamente con la profundidad", señaló Gabarro.

La científica española Carolina Gabarró, investigadora del Instituto de Ciencias del Mar (CSIC) en Barcelona, participó en la Misión Mosaic en el Ártico.

Por qué las capas no se mezclan

La sal es un peso extra en el agua. En el caso del Ártico, el agua de la haloclina es menos salada y por lo tanto más liviana que las aguas del Atlántico, que al ser más saladas y pesadas permanecen más profundas.

Un experimento sencillo puede ayudarnos a entender por qué el agua más salada y pesada no se mezcla con la menos salada y ligera, señaló a BBC Mundo Torres Valdés.

"Puedes llenar un vaso transparente a la mitad y poner dos o tres cucharadas de sal hasta que se disuelvan y después lentamente verter agua dulce".

"Verás que se forman dos capas de agua, y así funciona en el océano".

El científico mexicano Sinhué Torres Valdés, del Instituto Alfred Wegener en Alemania, también participó en Mosaic. El investigador es especialista en la distribución de nutrientes en el océano Ártico.

¿Qué es entonces la "atlantificación"?

La estratificación que mantiene separado al hielo de las aguas cálidas del Atlántico se está debilitando en algunos puntos del mar de Barents.

"Se ha observado un aumento de la temperatura del agua en la zona, lo que produce un aumento de la velocidad del deshielo, lo que hace que la columna de agua cambie y penetre al Ártico mayor cantidad de agua atlántica. Esto es lo que se llama atlantificación del Ártico", señaló Gabarró.

El término "atlantificación" fue usado por primera vez en un estudio publicado en la revista Science en 2017, que fue liderado por Polyakov.

El científico señaló que en años recientes el Atlántico está enviando a las cuencas polares aguas más cálidas y con mayor salinidad que anteriormente.

Y este flujo anormal de aguas del Atlántico va acompañado de cambios en la estructura del océano, comprobados a través de boyas ancladas con instrumentos que miden la liberación de calor desde el interior del océano hacia la superficie.

"Tenemos evidencia de que la haloclina se está debilitando en el oeste del océano Ártico", señaló Polyakov.

"Y observaciones a partir de los anclajes muestran un debilitamiento en la estratificación en el este del océano, en la cuenca euroasiática, con flujos más potentes de aguas del Atlántico que están impactando el hielo marino".

Gabarró explicó que "la disminución de la cantidad de hielo marino de la zona del mar de Barents, y en el océano Ártico en general, hace que las entradas de aguas atlánticas sean mayores".

Un estudio dirigido por Polyakov en el este del océano Ártico y publicado en agosto de 2020 mostró que las aguas cálidas del Atlántico se están acercando mucho más a la superficie.

La investigación se basó en datos de anclajes oceánicos en la cuenca euroasiática del océano Ártico entre 2003 y 2018.

La profundidad de la haloclina varía a lo largo del Océano Ártico. En los sitios estudiados, explicó Polyakov, "la posición normal del límite superior del agua del Atlántico era antes de unos 150 metros".

"Ahora esta agua está a 80 metros".

El término "atlantificación" fue usado por primera vez en un estudio académico liderado por Igor Polyakov en 2017.

El enigma de la atlantificación

Los científicos aún buscan comprender a qué se deben los cambios en la estructura del océano. El Ártico es un sistema muy complejo, con condiciones que varían de un sitio a otro.

Por ello las observaciones en un determinado lugar no pueden generalizarse a toda la región, y descifrar las causas, las interacciones o el impacto de cualquier cambio es un gran desafío.

Un factor que podría influir en el debilitamiento de la haloclina en algunos puntos es la pérdida de hielo marino causada por el cambio climático.

Cuando el hielo se derrite en verano alimenta la capa de agua que se ubica por encima de las aguas más saladas del Atlántico. Pero el hielo marino a finales de verano cubre hoy apenas un 50% del área que cubría hace cuatro décadas.

Otro factor importante es el viento, aunque su impacto varía en diferentes sectores del Ártico.

El hielo es como una manta que protege al océano del impacto del viento.

Si esa manta desaparece, los vientos vuelven al océano más dinámico, facilitando que el agua se mezcle y que las aguas del Atlántico se acerquen más a la superficie.

Cambios que se amplifican

Los cambios en el sistema del Ártico pueden ser además amplificados gracias a mecanismos de retroalimentación.

Uno de los más conocidos tiene que ver con el llamado albedo, la cantidad de radiación solar que refleja o absorbe cada superficie.

El hielo es una superficie blanca por lo que gran parte de la energía se refleja. Pero al derretirse queda en su lugar agua, que es más oscura y absorbe más radiación, lo que a su vez causa mayor derretimiento.

La liberación anómala de calor desde aguas del Atlántico podría impulsar un mayor derretimiento del hielo. Y esto podría a su vez poner en marcha el mecanismo de retroalimentación del albedo.

"La atlantificación va acompañada de otros cambios en el Ártico causados por ejemplo por anomalías atmosféricas", señaló Polyakov.

El impacto en la vida marina

El impacto de la Atlantificacion en el derretimiento de hielo podría afectar al ecosistema desde niveles fundamentales.

Las corrientes océanicas transportan nutrientes de los que depende el equivalante a las plantas en el mar, el fitoplancton, para realizar fotosíntesis.

"Las plantas en tierra requieren minerales y dióxido de carbono para crecer. Lo que sucede en el mar no es muy disimilar. Pero en lugar del suelo tienes el agua de mar donde están disueltos el CO2 y las sales que contienen elementos esenciales para la vida, por ejemplo los nitratos que son un tipo de sales que contienen nitrógeno, o los fosfatos que contienen fosforo", explicó Torres Valdés, quien estudia la distribución de nutrientes en el Ártico.

"El derretimiento de hielo puede fortalecer la estratificación de la columna de agua, impidiendo que nutrientes (que son mas abundantes en capas profundas) se mezclen con aguas superficiales (donde el fitoplancton los utiliza para crecer)".

El Artico esta estratificado porque hay masas de agua de diferente densidad, con las menos densas encima de las más densas. El agua del derretimiento del hielo es de muy baja salinidad y cuando el hielo se derrite crea una capa de agua ligera. Por lo tanto, entre mas hielo se derrita, mas agua ligera que se forma y mayor estratificación.

El fitoplancton, que es el primer eslabón de la cadena alimenticia, es consumido por el zooplankton (organismos animales) del que se alimentan los peces. Y estos peces son consumidos por focas que son a su vez alimento de depredadores como osos polares u orcas. Así que los efectos a nivel de nutrientes pueden repercutir a lo largo de la cadena alimenticia, impactando el ecosistema.

"Muchos organismos se han adaptado a lo largo de muchos años a las condiciones en el Ártico y sus ciclos están muy ligados a la formación y derretimiento del hielo".

Muchos de estos organismos (fitoplankton, zooplankton y peces entre otros) son el nivel fundamental del ecosistema.

"Si estos ciclos se interrumpen puede haber consecuencias para todo el ecosistema", comentó Torres Valdés.

Ademas, los científicos creen que debido a la atlantificación algunas especies, por ejemplo de peces, podrían estar desplazándose más hacia el norte, impactando a especies locales, con consecuencias para los animales marinos que dependen de ellos para alimentarse.

Y especies de peces más comunes en el Atlántico podrían estar ingresando al Ártico.

Un estudio publicado en 2018 constató, por ejemplo, que las gaviotas tridáctilas (Rissa tridactyla), aves marinas que se alimentan en el mar de Barents, han incorporado a su dieta más especies de peces del Atlántico en la última década.

El estudio llama a estas aves "mensajeras de la atlantificación".