Lo que sabemos es una gota; lo que ignoramos es el océano

¡Me encanta esta frase de Sir Isaac Newton!

En mis anteriores entradas, he intentado daros números sencillos que demuestran fácilmente cómo de esencial es el océano en nuestro sistema climático, y cómo aún nuestro talón de Aquiles a la hora de reducir las incertidumbres actuales en las predicciones climáticas en respuesta al cambio climático es la escasez de datos oceanográficos. Seguro que estáis al tanto de que las misiones espaciales buscan intensamente agua en otros planetas, pero a día de hoy lo cierto es que la mayoría de las áreas del océano han sido muestreadas desde la superficie hasta el fondo como mucho una sola vez.

Y esto es así, aún cuando los avances tecnológicos en las últimas décadas han supuesto una auténtica revolución en oceanografía, particularmente en lo que se refiere a la oceanografía física y han multiplicado por cuatro el volumen de datos de los que disponemos en los últimos 15 años.

Hace tan sólo unas décadas se esperaba obtener una estimación de la intensidad media de la circulación y el estado del océano a través de la repetición de secciones oceanográficas estándar, esto son ‘lineas’ en las que en puntos concretos distanciados en muchos casos más de 50 km entre sí, se tomaban muestras de la columna de agua habitualmente con un CTD y roseta oceanográfica.

Figura 1. (a) Mapa mostrando las secciones del programa WOCE (Fuente: http://polar.ncep.noaa.gov/global/woce/). (b) Roseta oceanográfica con botellas a punto de ponerse en la superficie del agua para comenzar un muestreo con CTD y roseta de toda la columna de agua. (c) Vista desde arriba de roseta oceanográfica y CTD llegando a la superficie tras muestrear 5000 metros de columna de agua (Fuente: Raquel Somavilla).

CTD son las siglas de Conductivity, Temperature and Depth, que indican los parámetros que este instrumento mide de manera continua cuando se encuentra en el agua: Conductividad y a partir de ella Salinidad, Temperatura y Profundidad. La roseta oceanográfica equipada con botellas (Fig. 1 b y c) nos permite obtener muestras de agua de la profundidad donde se quiere cerrar la botella que puede ser desde el fondo a veces a más de 5000 metros de profundidad como la superficie. A partir de la muestras de estas botellas se puede analizar el contenido en nutrientes. Oxígenos disuelto, CO₂, bacterias, metales,… De este modo, los CTD y rosetas oceanográficas son herramientas muy valiosas en nuestro trabajo porque permiten obtener datos de gran calidad (precisión) pero tienen una importante limitación y es que para obtener medidas con este instrumento debemos hacerlo desde un barco. Eso ha limitado el número de observaciones en el océano abierto como podéis ver en el mapa (Figura 1a), donde el acceso con un barco requiere mucho tiempo y dinero, y donde cuando las condiciones del mar no son buenas no es posible encontrar refugio e impiden nuestro trabajo.

Por otro lado, entenderéis que intentar obtener una estimación de la circulación oceánica, del estado del océano y de su influencia en procesos químicos o biológicos con secciones que apenas cubren una ínfima parte del océano y con estaciones separadas 50 km entre ellas no parece la aproximación ideal al problema. Y como éste era el problema, a través de la cooperación y programas internacionales se ha hecho un enorme esfuerzo por disponer de medidas del océano que no dependan de un barco para obtenerse, para así obtener una cobertura global de datos, a través por ejemplo de medidas realizadas desde satélite que permiten estimar la temperatura superficial del océano, de TODO EL OCÉANO, la intensidad y dirección de las corrientes o el contenido en clorofila; y también a través de instrumentos autónomos que toman medidas solos en el océano sin la necesidad de ser manejados desde un barco como las boyas Argo o los gliders.

Figura 2. Mapa mostrando cobertura de boyas Argo el día 15 de Noviembre de 2018 y un esquema de su funcionamiento (Fuente: http://www.argo.ucsd.edu/)

Las boyas Argo son boyas que flotan libremente en el océano transmitiendo vía satélite los datos que miden en tiempo real. Actualmente existen 3974 boyas Argo midiendo y enviando datos fundamentalmente de temperatura, salinidad y oxígeno disuelto (Figura 2). Su funcionamiento es bastante sencillo: cada diez días realizan un ciclo en el que inicialmente se hunden hasta unos 2000 metros de profundidad. A esta profundidad se mueven durante 9-10 días siguiendo las corrientes y una vez transcurrido este tiempo ascienden hacia la superficie midiendo durante el ascenso a ciertas profundidades. Cuando llegan a la superficie envían los datos que han medido y vuelven a repetir el ciclo completo (Figura2).

Los gliders se diferencian de las boyas Argo en dos cosas fundamentalmente: (1) permiten aumentar la resolución vertical y horizontal de muestreo, es decir, pensemos que la imagen que obtenemos con un glider es como utilizar una cámara de 20 megapíxel frente a una de 4; y (2) su comunicación vía satélite es en dos direcciones, eso implica que no sólo manda los datos que mide sino que puedes comunicarte con el aparato para hacer que tome muestras en el lugar que nos interese y no donde la corriente lo lleve.

Los avances tecnológicos no sólo han traído todas estas nuevas mediciones sino un incremento exponencial de la capacidad de computación. Todo ello ha hecho que se produzca una transición en la forma de abordar el estudio del océano. Ya no se pretende estimar su estado y evolución a través únicamente de secciones oceanográficas estándar sino que los esfuerzos de observación incluyen una amplia gama de mediciones (secciones oceanográficas, boyas Argo, gliders, boyas de deriva, perfiladores autónomos, etc.) y modelos de circulación y climáticos globales que asimilan dichos datos para estimar el estado evolutivo de un océano que es intrínsecamente turbulento.

Todos estas nuevas mediciones y los modelos de circulación globales que permiten resolver remolinos de mesoescala han revelado que el océano, lejos de comportarse siguiendo aproximaciones lineales capaces de resolverse desde secciones oceanográficas, es intrínsecamente turbulento y la variabilidad oceánica a escalas meso- y submesoescalares son cruciales en la configuración de las características principales de la circulación oceánica, el estado del océano y todos los procesos que en el ocurren desde físicos a biogeoquímicos.