• El Proyecto CALYPSO aborda el desafío de observar, comprender y predecir las rutas por las que calor, nutrientes, carbono, oxígeno y otras propiedades son transportadas verticalmente en el océano

Figura: Infografía que muestra la región de estudio en el Mediterráneo occidental y las plataformas de muestreo utilizadas, incluyendo satélites, planeadores submarinos, dos barcos con instrumentos remolcados, amarres y una serie de instrumentos que operan a la deriva para medir el flujo y los contrastes de propiedades en el frente de Almería-Orán (Fuente: WHOI)

Esporles, 27 de noviembre de 2020. La revista Bulletin of the American Meteorological Society ha publicado el trabajo elaborado por investigadores del IMEDEA (CSIC-UIB) y el Sistema de Observación y Predicción Costero de las Illes Balears (ICTS SOCIB), en España, y de la Woods Hole Oceanographic Institution, la Scripps Institution of Oceanography y el Applied Ocean Physics Laboratory de la Universidad de Washington, en Estados Unidos, acerca del Proyecto CALYPSO. Este proyecto, financiado por la Oficina de Investigación Naval de Estados Unidos (ONR), pretende comprender, caracterizar y predecir el transporte tridimensional en el océano, tanto horizontal como verticalmente, a partir de su estudio en el Mediterráneo occidental, un laboratorio natural a pequeña escala y uno de los puntos de especial concentración de biodiversidad del océano. Además, CALYPSO se alinea con el Decenio de las Ciencias Oceánicas para el Desarrollo Sostenible (2021-2030) de la ONU contribuyendo a los esfuerzos de los países por alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) y, en particular, el ODS 14 “Vida marina”.

Este es un problema global no resuelto, ya que aún no es posible realizar observaciones directas del transporte vertical en el océano. “El intercambio vertical entre la superficie y el interior del océano afecta al intercambio de calor y agua dulce, la productividad biológica, la exportación de carbono y la ventilación de oxígeno; por lo que mejorar la observación y comprensión de estos procesos y sus impactos a escala climática, es uno de los principales retos a los que se enfrenta la observación de la Tierra”, dice Ananda Pascual, investigadora del IMEDEA (CSIC-UIB) y coautora del trabajo. Con este objetivo, CALYPSO abarca escalas muy pequeñas del orden de 0.1 a 10 km (submesoescalas), cuyo estudio se ha intensificado en los últimos años, aunando la experiencia del IMEDEA (CSIC-UIB) y las capacidades de la ICTS SOCIB.

Los científicos investigan este transporte vertical y el intercambio de masas de agua en el extremo oriental del mar de Alborán, la parte más occidental del mar Mediterráneo, una zona de gran interés oceanográfico donde confluyen las masas de agua atlántica y mediterránea dando lugar al denominado frente de Almería-Orán.

Técnicas innovadoras

Con el objetivo de observar, comprender y predecir rutas tridimensionales por las cuales el agua del océano superficial se abre paso hacia el océano más profundo, los científicos utilizan un conjunto innovador de técnicas de observación, junto con modelos de estudio de procesos, modelos predictivos y síntesis de datos. “Si bien los modelos numéricos pueden capturar la circulación horizontal del océano, las tasas de intercambio vertical son muy sensibles a la resolución del modelo y al forzamiento de la superficie y son difíciles de corroborar con las observaciones existentes”, apunta Pascual. Por ello, se necesitan mejores mediciones, cuantificación y comprensión dinámica de dicho transporte para avanzar en la predicción de dónde (y cuánto) ocurre el transporte vertical, y posiblemente inferirlo a partir de observaciones satelitales en el futuro.

Además, el Proyecto CALYPSO aborda el debate en curso entre los roles de los procesos de mesoescala (en escalas de 10 a 100 km) y submesoescala (de 0.1 a 10 km), en el transporte vertical. “El agua viaja miles de veces más rápido en horizontal que en vertical, y descubrir las rutas por las cuales se transporta verticalmente debajo de la superficie es un desafío”, destaca la investigadora.

Resultados reveladores

En 2018 y 2019 los científicos han encontrando que en verano (mayo-junio) la estratificación térmica aísla las capas superficiales de modo que las rutas desde la superficie no penetran más que la profundidad de la capa de mezcla (donde la temperatura y la salinidad están en constante cambio debido al contacto directo con el aire). Asimismo, los modelos numéricos revelan que las velocidades verticales en invierno son mayores que en verano pero, en ambos casos, la deformación de la mesoescala y las zonas de frontogénesis (donde se produce el encuentro entre dos masas de agua) son relevantes para que una masa de agua se hunda bajo otra como consecuencia de diferencias en temperatura y salinidad que determinan que una masa sea más densa que otra.

Ahora, los investigadores continúan con el análisis intensivo y minucioso de los datos recogidos durante las últimas campañas. En paralelo, trabajan en la preparación de la campaña final de campo prevista para marzo-abril de 2022 desde los buques de investigación L'Atalante, Pelagia y SOCIB. Esta campaña incluirá un mayor número de plataformas de observación y completará el conjunto de datos recogidos para comprender, caracterizar y predecir el transporte tridimensional en el océano.

Fuente: IMEDEA (UIB-CSIC)

Más información:

• Mahadevan, A., Pascual, A., Rudnick, D. L., Ruiz, S., Tintoré, J., & D’Asaro, E. (2020). Coherent pathways for vertical transport from the surface ocean to interior. Bulletin of the American Meteorological Society, 101 (11): E1996–E2004
• Descrita por primera vez de forma directa la trayectoria del agua entre la superficie y la profundidad del océano (CSIC)
• Investigadores del IMEDEA (CSIC-UIB) y la ICTS SOCIB analizan el transporte de agua del océano superficial hacia el más profundo (SOCIB)
• Descrita por primera vez de forma directa la trayectoria del agua entre la superficie y la profundidad del océano (HumanidadyMedio)
• El transporte vertical de agua en los océanos (Nuestro Clima)
• La trayectoria vertical del agua en el océano (Greenvasion)
• El agua: su trayectoria entre la superficie y la profundidad oceánica (Tiempo.com)