SSSICE-SO Reto 3

RETOS EN EL AULA

Propuesta educativa de la campaña SSSICE-SO

RETO #3 – SMOS: Un Satélite capaz de medir la salinidad del océano

El acceso a Internet, el GPS de nuestros móviles, la investigación del espacio, el tiempo del fin de semana o la observación de la Tierra comparten una misma raíz: los satélites artificiales. Estos instrumentos se han convertido en elementos esenciales de nuestra vida cotidiana, han revolucionado nuestra comprensión del mundo y han impulsado grandes avances tecnológicos. En la actualidad casi 5.000 satélites orbitan nuestro planeta, aunque solo 2.000 se encuentran operativos. Los satélites, equipados con diferentes tipos de sensores, son el vehículo a través del cual podemos adquirir información sobre un objeto, área o fenómeno sin estar en contacto físico con él – lo que llamamos teledetección. Esta información se presenta en forma de energía electromagnética emitida o reflejada por el objeto, y es esencial en una amplia gama de aplicaciones científicas, ambientales, agrícolas, militares y comerciales.
El lanzamiento del Sputnik 1 por la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957 marcó el inicio de la era espacial. Hoy en día, los satélites son mucho más complejos y desempeñan diversas funciones. Entre los diferentes tipos de satélites encontramos los satélites de comunicaciones, de observación de la Tierra, de navegación y de astronomía, entre otros. En este reto, nos centraremos en los satélites de observación de la Tierra.

Ejemplos de satélites de observación de la Tierra. Fuente: Ilustración realizada por María Sánchez Urrea (ICM-CSIC).

Hasta hace relativamente pocos años las únicas mediciones que se tenían de las regiones polares eran observaciones in situ, es decir, medidas realizadas exactamente en el lugar y condiciones donde un fenómeno se desarrolla. Sin embargo, el desarrollo de los satélites ha abierto un mundo de posibilidades para el estudio de fenómenos a gran escala y el monitoreo en superficie de variables como la temperatura, la salinidad, la concentración de clorofila, etc.

Esta campaña está dirigida al estudio de la salinidad en las inmediaciones del límite de la capa del hielo marino antártico. El objetivo es profundizar en el conocimiento de los procesos que tienen lugar en estas regiones a partir de mediciones in situ, y posteriormente compararlos con datos de satélite. ¿Y por qué específicamente esta franja? Porque los satélites capaces de medir la salinidad superficial del océano tienen una menor sensibilidad cuando la temperatura del agua es muy baja. Por este motivo, reproducen peor las regiones polares afectadas por el deshielo. Los satélites no pueden atravesar la capa de hielo, es decir, no podemos saber la salinidad que hay por debajo. Ello implica que, tanto en la Antártida como en el Ártico, vamos a encontrarnos con grandes extensiones de superficie oceánica cubierta de hielo donde no tenemos datos. Durante el procesado de cada imagen se eliminarán además muchos de los píxeles situados en las inmediaciones del hielo, porque básicamente no nos fiamos de los valores debido a su baja sensibilidad. Esto nos deja una extensión vacía incluso mayor, y con ello, nos perdemos muchos de los procesos que ocurren en estas regiones. Las mediciones in situ son vitales para validar los datos que reproducen satélites y modelos. Actualmente, solo hay dos satélites capaces de medir la salinidad superficial del océano: el SMAP de la NASA y el SMOS de la Agencia Espacial Europea (ESA); este último será el que utilicemos en nuestro estudio.

Salinitat superficial de la mar en Pol Nord (esq.) i en Pol Sud (dta.). Font: Il·lustració realitzada por María Sánchez Urrea (ICM-CSIC).

La Misión SMOS: Profundizando en el Conocimiento del Ciclo del Agua

La misión SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity: Humedad del suelo y salinidad marina) constituye una de las misiones “Earth Explorers” (Exploradores de la Tierra) llevadas a cabo por la ESA en respuesta a numerosos problemas detectados por la comunidad científica. Específicamente, el satélite SMOS realiza observaciones globales de la humedad del suelo y de la salinidad de la superficie de los océanos. Su finalidad es profundizar en el conocimiento del ciclo hidrológico y los procesos de intercambio que ocurren en la interfase Tierra-atmósfera. Los datos recopilados por el satélite pueden ser aplicados en la gestión de recursos hídricos, la agricultura, la climatología, la meteorología, la oceanografía y la investigación sobre el cambio climático. SMOS fue lanzado el 2 de noviembre de 2009 y, aunque la misión fue pensada inicialmente sólo para tres años, aún continúa operativo.

¿Cómo mide SMOS la salinidad? Para medir la salinidad SMOS utiliza un radiómetro. Este instrumento mide la energía de microondas emitida por la superficie de la Tierra en la banda L, que tiene una frecuencia de 1,4 GHz y una longitud de onda de 21 cm. A esta frecuencia, las observaciones se ven menos afectadas por la cubierta vegetal, la meteorología o la atmósfera. In situ, las medidas de salinidad a menudo no requieren de instrumentos tan complejos. Por ejemplo, durante esta campaña utilizaremos un instrumento empleado comúnmente en oceanografía: el CTD (Conductivity, Temperature, and Depth). El conductímetro es un sensor capaz de medir la conductividad del agua, es decir, medir la capacidad del agua para conducir la corriente eléctrica. Cuanto mayor es la concentración de partículas cargadas (iones) en el agua, mayor es su conductividad. En el agua de mar, las sales disueltas incrementan el valor de la conductividad; a partir de esta relación podemos estimar la salinidad de la muestra.

¿Pero por qué es importante conocer mejor cómo funciona el ciclo del agua y cómo evoluciona la salinidad en los océanos? ¿Qué procesos están implicados?

Para responder a estas preguntas, lo primero que haremos será repasar el ciclo hidrológico. Dentro de los relativamente estrechos márgenes de temperatura y presión que se dan en la superficie terrestre, el agua es la única sustancia conocida capaz de encontrarse en forma sólida, líquida y gaseosa. Llamamos ciclo hidrológico al proceso de circulación del agua entre los distintos reservorios que conforman la hidrósfera, es decir, describe dónde se encuentra y cómo se mueve el agua en nuestro planeta. La cantidad de agua disponible es fija y el Sol alimenta la constante circulación del agua entre la tierra, el océano, la criosfera y la atmósfera.

Imagen del ciclo hidrológico actual. Fuente: Sexto Informe de Evaluación (IE6) del IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)

¿Dónde se encuentra? En los llamados reservorios:

 

  • Los océanos son el mayor reservorio de agua salada y almacenan el 96% del agua total de la hidrósfera. También podemos encontrarla en superficie, almacenada en lagos salinos.
  • El agua dulce, en su forma líquida, la encontramos en lagos de agua dulce, embalses artificiales, ríos, humedales y en el suelo como humedad del suelo. En profundidad, aparece en acuíferos subterráneos entre las grietas y poros de la roca.
  • El 2% del agua total se halla contenida en forma sólida en los casquetes polares, los glaciares y los mantos de nieve. El agua congelada también puede encontrarse en el suelo en forma de permafrost.
  • La atmósfera contiene menos del 0,001% del agua de la Tierra. En ella, el agua se encuentra principalmente en forma gaseosa como vapor de agua, aunque también está presente como hielo y en forma líquida dentro de las nubes.

¿Cómo se mueve? Las diferentes formas en las que el agua se mueve de un reservorio a otro se conocen como flujos; durante este movimiento el agua puede cambiar de estado. Los flujos pueden ser de distinta naturaleza. La circulación mezcla el agua en los océanos y transporta el vapor de agua en la atmósfera. La evaporación, la precipitación y la evapotranspiración intervienen en el intercambio de agua entre la atmósfera, la superficie terrestre y el océano. El agua fluye sobre la superficie terrestre a través de la escorrentía y el deshielo; y se mueve hacia el subsuelo a través de la infiltración y la recarga de agua subterránea.

Como ya sabrás, el agua dulce – menos de un 2% del agua total disponible en la Tierra – es vital para nuestra supervivencia. El cambio climático antropogénico ha provocado cambios detectables en el ciclo hidrológico desde mediados del siglo XX. Se estima que hay una mayor concentración de vapor de agua en la atmósfera, que las precipitaciones son más intensas y aparecen irregularmente distribuidas en el tiempo y el espacio y que la extracción de agua subterránea para la irrigación de cultivos o el consumo genera una respuesta en el ciclo del agua a nivel local.

La Salinidad Superficial del Oceáno

Cuando hablamos de salinidad nos referimos a la concentración media de sales disuelta en los océanos. Esta heterogénea concentración de sales ha dividido a los científicos durante décadas sobre cuál sería la forma más adecuada de medirla, de forma que sus unidades han ido cambiando con el tiempo. Hoy en día solemos medirla en PSU (Unidades Prácticas de Salinidad), que sería el equivalente a decir que tenemos X gramos de sales por cada kilogramo de agua (o directamente, no ponemos unidades). Los mapas globales de salinidad superficial del océano que generan satélites como el SMOS nos permite observar, estimar o cuantificar algunos de los procesos o fenómenos que ocurren en nuestro planeta.

En el primer reto identificamos algunos de los procesos en los la salinidad jugaba un papel fundamental. Recordemos que la salinidad de la superficie del mar es una de las variables esenciales que determinan el patrón de circulación oceánica global, que es, a su vez, un importante regulador del clima. Por ejemplo, las aguas cálidas y saladas de la Corriente del Golfo transportan calor desde el Caribe hasta el Ártico. Ello permite a Europa disfrutar de un clima más templado. Asimismo, la salinidad se encuentra íntimamente ligada al ciclo hidrológico a través de varios procesos. La evaporación (E) y la formación de hielo conducen a un incremento de la salinidad; mientras que la precipitación (P), la escorrentía y el deshielo provocan un descenso. Tanto la evaporación como la precipitación son procesos difíciles de medir en los océanos, por lo que los mapas de salinidad superficial constituyen una buena herramienta para tener estimaciones del balance E – P, que permite por ejemplo definir regiones o circunstancias en las que domina la evaporación y viceversa. Por otra parte, esta variable puede ser utilizada como indicador de eventos climáticos extremos y ayudar en su predicción. Por ejemplo, valores anómalos pueden indicar la aparición de El Niño. Finalmente, la salinidad afecta directamente a la vida marina, dado que muchos organismos marinos son sensibles a sus cambios. Estos pueden influir en la distribución de especies, la reproducción y la supervivencia de ciertas formas de vida. Uno de los efectos asociados al cambio climático es el incremento de la descarga de los ríos derivado de un aumento de las precipitaciones y/o de la fusión del hielo. Las regiones costeras cercanas a desembocaduras experimentarán una bajada de salinidad. Ello tendrá efectos sobre la fauna bentónica (fauna que habita en el fondo de los ecosistemas acuáticos) o las poblaciones de larvas que habitan en la columna de agua, provocando cambios locales en la red trófica.

¿Cómo es un día de trabajo en la Antártida? Aquí tenemos algunos ejemplos de cómo trabajan nuestros compañeros de glaciología sobre el terreno. Fuente: Imágenes cedidas por Eva de Andrés. 

RETO #3

Queridos exploradores y exploradoras antárticos,

Os proponemos un nuevo reto que os permitirá explorar los océanos desde el punto de vista de la oceanografía física. A continuación, te proporcionamos mapas de temperatura, salinidad y densidad superficial de los océanos. 

1. Describe los patrones generales que observas en cada una de estas variables.

2. ¿Por qué crees que el Mar Mediterráneo tiene una salinidad tan elevada? ¿Puedes identificar la Corriente del Golfo? ¿En qué variable?

3. ¿Qué crees que está pasando en la zona del este de la India, Indonesia, Tailandia y el sureste de China?

4. Con ayuda de la densidad, ¿eres capaz de localizar las áreas geográficas en las que tiene lugar el proceso de formación de aguas profundas (que vimos en el primer reto)?

Imagen de temperatura, salinidad y densidad superficial del mar. Fuente: NASA Scientific Visualization Studio

Bibliografía y recursos

SSSICE-SO Reto 4

RETOS EN EL AULA

Propuesta educativa de la campaña SSSICE-SO

RETO #4 – Residentes antárticos: Los secretos del pingüino emperador

El pingüino emperador es un ave acuática de características únicas y un icono de resistencia y adaptación a uno de los entornos más hostiles de nuestro planeta. En el ámbito científico lo conocemos como Aptenodytes forsteri, pero fuera de él ha cautivado por igual a científicos y amantes de la naturaleza. Mientras otras especies optan por abandonar la Antártida durante los meses más fríos y reproducirse durante la primavera o el verano, el pingüino emperador es la única especie animal capaz de reproducirse bajo las extremas condiciones del invierno austral. Cada año repite una odisea épica, atravesando el gélido paisaje antártico en busca de alimento y lugares de anidamiento. 

Anatomía del Emperador: el resultado de millones de años de evolución

AquestaEsta especie ostenta el primer puesto en cuanto a envergadura se refiere, siendo el pingüino más grande y pesado del planeta. Mide aproximadamente 120 centímetros de altura y suele pesar entre 30–40 kilogramos. Su plumaje exhibe una coloración en blanco y negro, mientras que las tonalidades amarillentas que aparecen en la zona de la cabeza, el cuello y el pecho son su marca distintiva. Su apariencia recuerda a la de su primo Aptenodytes patagonicus o pingüino rey, aunque éste sólo habita en algunas de las islas que rodean el continente antártico. Los polluelos son bolitas esponjosas, con un plumón grisáceo que les protege del frío, pero que no es impermeable. Si observamos las distintas especies de pingüinos que en la actualidad habitan nuestro planeta, veremos que la gran mayoría presenta este patrón de coloración en blanco y negro. ¿Por qué? La respuesta la encontramos en el ancestro común que comparten todos ellas. No obstante, no creáis que esto es fruto de la casualidad. Las tonalidades blancas del vientre y negras del dorso y las alas actúan como camuflaje cuando se encuentran en el agua. Desde la perspectiva de un depredador submarino, el blanco se entremezcla con la luz que entra desde la superficie, lo que dificulta su visibilidad. De la misma forma, los depredadores aéreos deberán esforzarse por diferenciar desde arriba a un individuo en la oscuridad del océano.

Fact sheet del pingüino emperador. Fuente: Ilustración realizada por María Sánchez Urrea (ICM-CSIC).

Asimismo, ambos colores juegan un papel importante en la regulación térmica de su cuerpo, algo que el pingüino emperador necesita para soportar las duras condiciones climáticas. El color oscuro del dorso absorbe el calor del sol, ayudándoles a mantener una temperatura adecuada. El color blanco la refleja, evitando así un sobrecalentamiento. Además, poseen cuatro capas de plumas impermeables en forma de escamas y una gruesa capa de grasa. En uno de los lugares más gélidos del planeta, mantener el calor corporal es vital para la supervivencia. ¿Qué partes del cuerpo de los pingüinos crees que pierden la mayor cantidad de calor?

Si lo que te ha venido a la cabeza son el pico y las patas, estás en lo cierto. Por el pico, los pingüinos pierden calor derivado de la respiración; mientras que sus pies están en contacto directo con el hielo. ¿Por qué entonces no mueren congelados? Entre sus numerosas adaptaciones, el pingüino emperador ha desarrollado un pico capaz de retener aproximadamente el 80% del todo el calor que pierde al respirar. Además, en sus patas y alas tiene lugar un proceso conocido como vasoconstricción, que consiste en la disminución del diámetro de los vasos sanguíneos con el fin de evitar la excesiva pérdida de calor.

Anatomía del pingüino emperador. Fuente: Escales (Ponant magazine): The Emperor Penguin: Meet Antarctica’s Most Popular Seabird | Magazine PONANT

Las ventajas de la vida en comunidad

Aunque todo este equipamiento pueda parecerte a priori suficiente para superar el invierno austral, lo cierto es que no lo es. En la Antártida, pueden llegar a registrarse temperaturas inferiores a -50 °C y vientos de más de 200 km por hora. Para sobrevivir en estas condiciones, el pingüino emperador ha adaptado su comportamiento, desarrollando estrategias alejadas de la territorialidad y basadas en el interés comunitario. Para conservar el calor y cobijarse de los fuertes vientos, los pingüinos se apiñan en densos grupos (turtle formations), retraen el cuello y dan la espalda al viento. De esta forma, reducen la superficie corporal expuesta al frío y crean un microclima en el interior de la formación. Cuando un pingüino dentro de la formación se ha calentado lo suficiente vuelve al perímetro, permitiendo que otros miembros del grupo puedan rotar y calentarse.

Las colonias de pingüinos emperador pueden llegar a albergar entre 5.000 y 10.000 individuos. Cada uno de ellos posee una vocalización única, permitiendo que los padres puedan identificar a sus crías y que los miembros de la colonia puedan reconocerse entre sí.

Un proceso colaborativo: el papel decisivo de machos y hembras en la supervivencia del huevo

En su proceso evolutivo, los pingüinos han tomado decisiones arriesgadas. Entre ellas, retrasar su ciclo de reproducción hasta el invierno (de mayo a julio), cuando las condiciones son más duras. Este comportamiento, aunque arriesgado constituye una elección estratégica, pues los pingüinos jóvenes podrán separarse de sus padres a la llegada del verano, cuando los recursos son más abundantes. 

El ciclo de vida del pingüino emperador. Fuente: National Science Foundation (NSF), Zina Deretsky. 

Durante el mes de abril la colonia inicia un viaje de varias decenas de kilómetros hacia la zona de anidamiento, adentrándose en el continente en busca de regiones donde la capa de hielo marino sea de mayor espesor. Una vez allí, llega el momento de lucirse. La proporción de machos en la colonia es inferior al de las hembras, por lo que las opciones de encontrar un buen compañero se reducen. Las danzas y vocalizaciones se reproducen a lo largo de todo el mes de mayo, lo que permite a antiguas parejas reencontrarse o ir en busca de un nuevo amor. La hembra pondrá un único huevo en junio o julio, y será el macho el encargado de incubarlo durante los dos meses posteriores. En este transcurso de tiempo, los padres deberán enfrentarse a todo tipo de desafíos: ausencia de luz solar, tormentas de nieve, fuertes rachas de vientos o repentinas bajadas de temperatura. Deberán permanecer de pie, manteniendo el huevo caliente por encima de sus patas y entre sus plumas para evitar que toque el hielo y se congele. Y todo ello, ¡sin probar bocado! ¿Y qué hacen mientras tanto las hembras? Lo cierto es que producir un huevo gasta mucha energía, por lo que el primer paso es ir buscar comida y reponerse, aunque para ello haya que deshacer los 100-150 km que separan la zona de anidamiento de mar abierto. Las hembras pasan todo ese tiempo alimentándose y almacenando comida en su estómago. Los huevos eclosionan en agosto, momento que coincide con su regreso. Las madres deberán encontrar entre miles de individuos a sus respectivos compañeros. En estos momentos decisivos, en los que los machos han perdido casi la mitad de su peso corporal, tener una ‘voz propia’ se antoja como un imprescindible recurso evolutivo. A partir de aquí, la hembra asume el cuidado del polluelo, alimentándolo a base de regurgitar la comida que ha ido almacenando. Los polluelos pasan juntos los meses de septiembre a octubre, descubriendo y explorando el entorno que los rodea. Para diciembre (inicio del verano antártico), la plataforma de hielo comienza a deshacerse y el mar se abre ante unos jóvenes pingüinos listos para nadar y pescar por sí mismos. 

Los desafíos de una cambiante nueva realidad

Aptenodytes forsteri. Fuente: Ilustración realizada por María Sánchez Urrea (ICM-CSIC).

Las condiciones del hielo en la Antártida están cambiando como consecuencia del cambio climático. Año tras año, el hielo marino aparece más tarde, es más frágil y dura menos a lo largo del invierno austral. Esto representa todo un reto para la reproducción de los pingüinos, ya que necesitan hielo marino estable y firmemente adherido a la costa; también lo es durante crecimiento, puesto que han de desarrollar su plumaje impermeable antes de que el hielo marino empiece a retirarse.

El 2022 es conocido como uno de los años de la historia reciente con mayor pérdida de hielo marino en la Antártida. En algunas regiones al oeste de la Península Antártica, el 100% del hielo marino se había derretido para el mes de noviembre. Este hecho supuso que muchas colonias de pingüino emperador abandonaran la región y no se reprodujeran. Aquellos que lo hicieron, no corrieron mejor suerte y muchos polluelos se ahogaron o murieron de frío cuando el hielo cedió bajo sus pies.

El pingüino emperador suele desplazarse para encontrar lugares de cría más estables, pero esa estrategia no funciona si el hábitat de hielo marino de toda la región se ve afectado. Al ritmo al que nuestro planeta está cambiando, esta especie podría estar en peligro crítico de extinción a finales de siglo.

RETO #4

Queridos exploradores y exploradoras antárticos,

En este reto os hemos presentado a un habitante excepcional de la Antártida: el Pingüino Emperador. Os proponemos algunas preguntas para reflexionar sobre el pasado de los pingüinos y un pequeño juego para ver si sois capaces de reconocer otras especies de pingüinos. 

1. ¿Por qué crees que no hay pingüinos en el Ártico? ¿Podemos encontrar pingüinos en otros lugares además de la Antártida? ¿Puedes nombrar a alguna especie de ave o mamífero que habite en ambos polos?

2. El pingüino emperador suele confundirse habitualmente con el pingüino real. ¿Eres capaz de enumerar algunas de sus diferencias? ¿Te animas a dibujar alguna especie de pingüino y mandarnos el resultado?

3. ¿Qué problemas crees que puede enfrentar esta especie especialmente diseñada para sobrevivir en condiciones extremas en una Antártida cada vez más cálida a consecuencia del cambio climático?

Bibliografía y recursos

 

Libros

  • My Penguin Year: Life Among the Emperors. Lindsay McCrae
  • OCEANARIUM. Loveday Trinick.

Películas/Documentales

  • El viaje del emperador. Luc Jacquet.
  • Planeta Tierra. Episodio 6: Mundos de hielo. BBC.
  • Happy Feet. George Miller

Links

SSSICE-SO Reto 2

RETOS EN EL AULA

Propuesta educativa de la campaña SSSICE-SO

RETO #2 – Historia de la exploración antártica, in a nutshell

 

El océano ha cautivado la imaginación y fascinación del ser humano a lo largo de toda su Historia. Su inmensidad es un reflejo de nuestra curiosidad y anhelo de exploración. El océano es sinónimo de nuestra conexión con la naturaleza; ya sea desde la perspectiva de los amantes de las criaturas extrañas, los interesados en la tectónica de placas, los atraídos por el curso y nacimiento de las masas de aguas, los que buscan en él el remedio a distintas enfermedades, e incluso aquellos que lo han utilizado como inspiración en sus novelas.

“El sol se alzó más. Olas azules, olas verdes, dibujaban rápidos abanicos en la playa, rodeando el hierro vertical clavado en la arena, y dejando aquí y allá, superficiales charcas de luz. Cuando se retiraron, quedó una sutil línea negra en la arena. Las rocas, antes suaves y neblinosas, se endurecieron y quedaron marcadas por rojas grietas.”

 Virginia Woolf, Las olas.

Terra Australis Incognita

El origen de la exploración antártica se inicia, como muchas de las grandes expediciones, por el afán de riqueza y la esperanza de encontrar nuevos y abundantes recursos para su explotación. En el caso de la Antártida, los griegos ya especularon con la existencia de una tierra fértil, incluso tropical. Sin embargo, las sucesivas expediciones a lo largo de los siglos XVIII-XX confirmaron que la llamada Terra Australis Incognita («tierra desconocida del sur») se trataba más bien de un lugar inhóspito, un mundo de hielo en el que gigantes blancos vagaban a la deriva y en el que los fuertes vientos podrían devolverte de nuevo a casa. A pesar de su aparente esterilidad, este continente helado emanaba vida en sus aguas. Exploradores y comerciantes de la época se dieron cuenta de ello y tras haber explotado prácticamente hasta la extinción muchas de las especies de ballenas y focas del Ártico, creyeron que la Antártida podría ser la nueva fuente de aceite que el mundo industrializado necesitaba. Estas capturas redujeron enormemente el número de grandes mamíferos que habitaban en el franco sur. Prueba de ello es la drástica reducción que han sufrido las poblaciones de ballena azul (Balaenoptera musculus), de casi 250.000 ejemplares estimados antes de su explotación hasta los aproximadamente 1.050 individuos listados en la actualidad. Más de 1.100 barcos visitaron las regiones antárticas durante la época de la caza de focas (1780-1892), mientras que los dedicados a la exploración apenas fueron 25. Tuvieron que pasar décadas para que otros intereses más científicos surgieran entre los exploradores antárticos y no fue hasta los años treinta que las distintas naciones empezaron a ser conscientes de la limitación de los recursos del océano y de que quizás se habían excedido en sus capturas. 

Tratado Antártico: cooperación internacional en favor de la conservación

Los siglos XIX-XX fueron siglos difíciles para las poblaciones de focas y ballenas de todo el mundo. La invención del barco de vapor y arpón explosivo hacían que fuese prácticamente imposible escapar de los balleneros. En 1914 llega la Primera Guerra Mundial, y con ella se popularizan los explosivos basados en la glicerina extraída del aceite de ballenas barbadas antárticas. Además, hacia finales del siglo XIX, la caza indiscriminada de focas había llevado al borde de la extinción a once de las 33 especies conocidas de estos pinnípedos marinos. ¿Cómo crees que pudo afectar a las cadenas tróficas la extracción masiva de depredadores?

Al eliminar los eslabones superiores de las cadenas tróficas provocamos efectos en cascada en los niveles más bajos. Por ejemplo, algunas ballenas barbadas antárticas ingieren al día varias toneladas de krill, lo que se traduce en una importante cantidad de heces. El secreto de que una familia de ballenas hambrientas no agote los recursos en cuestión de días está precisamente en la cantidad de nutrientes (como fósforo y hierro) que son liberados al entorno cada vez que defecan. Lo hacen en superficie, fertilizando así las capas superiores en las que prospera el fitoplancton (en la base de la cadena alimenticia), cuyo desarrollo está ligado a la presencia de estos y otros nutrientes. ¿Y de qué se alimenta mayoritariamente el krill? ¡De fitoplancton!

Red trófica marina antártica. Fuente: Imágen cedida por Observando los polos Vanessa Balagué, Clara Cardelús, Magda Vila (eds) Editorial Catarata, ISBN: 978-84-1352-299-9, Páginas: 324, 2021

Como verás, aunque todo este conocimiento no estaba disponible en aquella época, los marineros se dieron cuenta de que cada vez era más difícil encontrar poblaciones de ballenas y focas. Ello abrió un intenso debate sobre el uso y la necesidad de conservar los recursos oceánicos. La Comisión Ballenera Internacional (CBI) fue creada en 1946, aunque algo deficiente en su gestión durante los primeros años, supuso un cambio de paradigma. Hoy en día está conformada por 88 países que se reúnen anualmente para evaluar el estado de conservación de las ballenas, así como la regulación de la caza en aquellos países miembros que siguen practicándola (Islandia, Noruega, y Japón – este último se retiró de la Comisión en 2018). El Tratado Antártico, firmado en 1959 y con entrada en vigor en 1961, surge en el contexto de la Guerra Fría con el fin de evitar una escalada militar en un territorio sin soberanía. El Tratado garantiza el uso de la Antártida exclusivamente para fines pacíficos, promueve la libertad de investigación científica y cooperación internacional para ese fin, así como el intercambio de observaciones y resultados científicos. Pero, ¿por qué el Tratado va más allá, y convierte a la investigación científica en un pilar fundamental?

En 1957 se celebró en Año Geofísico Internacional (AGI), el cual se convertiría en un evento clave en la superación del conflicto político. Centrado en el estudio de la Antártida, el AGI supuso un esfuerzo de coordinación internacional entre los grupos de investigación de aquellos países que reclamaban la soberanía de algunas partes del territorio. Este dio paso a la instalación de las primeras estaciones y abrió el camino a una nueva forma de cooperación que culminaría con la firma del Tratado. Los acuerdos que integran el Sistema del Tratado Antártico son: el Protocolo al Tratado Antártico sobre Protección del Medio Ambiente, la Convención para la Conservación de las Focas Antárticas (CCFA) y la Convención para la Conservación de los Recursos Vivos Marinos Antárticos (CCRVMA).

Pioneras en la exploración antártica

Si miramos de cerca la cronología de la exploración antártica, encontraremos algo parecido a esto…

Cronología de la exploración de la Antártida. Fuente: Imágen cedida por Observando los polos Vanessa Balagué, Clara Cardelús, Magda Vila (eds) Editorial Catarata, ISBN: 978-84-1352-299-9, Páginas: 324, 2021

James Cook, Fabian von Bellingshausen, James Clark Ross, Ernest Shackelton o Roald Amundsen son considerados pioneros en la exploración polar antártica. Sin embargo, te resultará difícil encontrar alguna mujer en un periodo que abarca desde 1497 hasta 1935. ¿Dónde estaban las mujeres en estos 438 años?

La Historia de las mujeres en la exploración polar es la historia de un movimiento que va desde la exclusión hacia la inclusión y está plagada de pioneras que lucharon por formar parte de ella. En la Antártida, pese a la percepción del heroísmo masculino que habían popularizado las publicaciones en torno a la exploración polar, las mujeres lucharon por tener acceso a las primeras expediciones. Marie Stopes, paleobotánica consumada, fue rechazada cuando solicitó unirse a la expedición de Rober F. Scott a bordo del Terra Nova (1912). Las tres mujeres rechazadas por Shackleton para la considerada la mayor expedición de La edad Heroica de la Exploración de la Antártida: la Expedición Imperial Transantártica (1914-1917) a bordo del Endurance, escribirían enfadadas:

“No vemos por qué los hombres deberían tener toda la gloria y las mujeres ninguna, especialmente cuando hay mujeres tan valientes y capaces como los hombres”

Las 1.300 mujeres que aplicaron para la expedición de 1937 de la British Antarctic Expedition fueron todas rechazadas. Hasta mediados del siglo XX las mujeres tuvieron vetada su participación en expediciones polares bajo el paraguas de ciertas políticas institucionales, la alegación de falta de formación y credenciales, o la ‘carencia’ de instalaciones específicas.

“Decía que… no había instalaciones para mujeres en la Antártida, es decir, no había baños separados, no había tiendas, no había peluquerías…”

Janet Thomson, sobre el contenido de las cartas de rechazo que recibían las mujeres

En la década de los 1970, el ritmo al que las mujeres participan en investigaciones polares se acelera. Es una época de cambios en muchos países, tanto a nivel social como cultural. La idea de la igualdad de género comienza a tener un papel relevante y el número creciente de mujeres licenciadas en estudios científicos presiona a las instituciones y abre nuevas oportunidades.

Historias de pioneras. Fuente: Imagen cedida por Oceánicas 2: Pioneras de la oceanográfia, Antònia Calafat y Pablo Lozano (eds) Editorial CSIC, ISBN: 978-84-00-11056-7, Páginas: 64, 2022. 

La nueva era de la investigación polar

El legado de esta historia es evidente en la investigación polar actual. En los últimos años, mujeres de todo el mundo lideran estaciones, equipos de campo, colaboraciones internacionales, incluso han dirigido varias de las principales organizaciones de referencia: el Comité Internacional de Ciencia del Ártico (IASC, Susan Barr), el El Comité Científico para la Investigación Antártica (SCAR, Jenny Baeseman y Chandrika Nath), o el European Polar Board (EPB, Renuka Badhe), entre otros muchos. Sin embargo, continúa habiendo desafíos importantes. La comunidad de investigación polar está trabajando para abordar las disparidades e inequidades de género, la discriminación, así como las narrativas normativas masculinas y occidentalizadas qué alteran nuestra percepción sobre la exploración y la investigación polar e invisibilizan el papel que muchas mujeres y Comunidades Indígenas han desarrollado a lo largo de la historia de la exploración ártica y antártica. 

RETO #2

Queridos exploradores y exploradoras antárticos,

 

Os proponemos un nuevo reto!

1. ¿Habías oído hablar del Tratado Antártico antes? ¿Por qué crees que es importante que exista un acuerdo internacional sobre la Antártida? ¿Qué actividades humanas están prohibidas en la Antártida de acuerdo con el Tratado Antártico? ¿Por qué crees que se prohíben?

2. Reflexiona sobre el papel histórico de la mujer en la ciencia. Busca algún referente femenino del ámbito científico y cuéntanos en unas líneas por qué te inspira su trabajo. Si estáis muy animados, os proponemos hacer un mural de científicas con todas vuestras ideas. 

BibliograFÍa y recursos

SSSICE-SO Reto 1

RETOS EN EL AULA

Propuesta educativa de la campaña SSSICE-SO

RETO #1 – ‘Polaridad terrestre’: Explorando las diferencias y semejanzas entre Polo Norte y Polo Sur 

A continuación, te presentamos una imagen de la vista por satélite del Ártico y de la Antártida.

  1. En un cuaderno o en la pizarra dibuja una línea que divida el panel en dos. A la izquierda, pondremos cómo título ‘SEMEJANZAS’ y a la derecha ‘DIFERENCIAS’. Haced una lluvia de ideas para intentar rellenar ambas mitades. Si habéis utilizado un cuaderno, podéis exponerlo para ver en cuantas coincidís y qué nuevas ideas os aportan vuestros compañeros.

Imagen de los dos polos vistos desde el espacio. Fuente: NASA’s Goddard Space Flight Center

En este reto, vamos a exponer algunas de las diferencias y semejanzas que existen entre el Polo Norte y el Polo Sur. Esperamos que hayas acertado algunas de ellas y que encuentres otras nuevas interesantes. ¡Seguro que nos hemos dejado alguna!

Llamamos Polo Norte y Polo Sur Geográfico al punto en el que los meridianos convergen. En el caso de la Tierra, como es teóricamente una ‘esfera perfecta’, este punto coincide con la posición del eje de rotación terrestre. El Círculo Polar Ártico (Latitud 66° 33′ 45» N) y el Círculo Polar Antártico (Latitud 66° 33′ 45» S) marcan la frontera entre las latitudes polares y las zonas templadas de nuestro planeta. Ambas regiones, como consecuencia de la inclinación del eje de rotación (23,5º), experimentan lo que se conoce como la noche polar y el sol de medianoche. Durante estos eventos, la noche o el día se prolonga más de 24 horas. Por ejemplo, los habitantes de Barrow en Alaska se reúnen cada 18 o 19 de noviembre para ver la última puesta de Sol; deberán esperar 66 días para volver a verlo.

En primer lugar, nos centraremos en algunas de sus diferencias más notables, para posteriormente reflexionar sobre algunos de los aspectos que los hacen semejantes.

DIFERENCIAS

Aspecto y forma

El Ártico es en su mayor parte un océano – el más pequeño del mundo (14 millones de km²) – rodeado por masas de tierra desprovistas de árboles y cubiertas de permafrost. Sobre él se desarrolla la banquisa de hielo, una capa de hielo marino de entre 2 y 3 metros de grosor en continuo movimiento. Si nos encontrásemos en el Polo Norte y el hielo se rompiera bajo nuestros pies, nos hundiríamos hasta una profundidad de unos 4.200 metros. Las tierras que rodean al Ártico pertenecen a distintos países: Estados Unidos (Alaska), Canadá, Dinamarca (Groenlandia), Islandia, Noruega, Suecia, Finlandia y Rusia.

Por el contrario, la Antártida es un continente – el quinto más grande, por delante de Europa y Oceanía -, con una superficie de 14 millones de km². Éste se halla cubierto prácticamente en su totalidad (~98%) por una capa de hielo que puede alcanzar los 4 km de espesor, convirtiéndose así en la mayor reserva de agua dulce congelada de nuestro planeta. Aunque algunos países siguen reclamando territorios, oficialmente la Antártida no pertenece a ningún país y se regula a través de un tratado internacional: el Tratado Antártico.

Imágenes del Ártico (arriba) y de la Antártida (abajo). Fuente: Imágenes cedidas por Observando los polos Vanessa Balagué, Clara Cardelús, Magda Vila (eds) Editorial Catarata, ISBN: 978-84-1352-299-9, Páginas: 324, 2021

Temperatura

En el Ártico, la temperatura media en invierno puede alcanzar los -40ºC (-40ºF) y la mínima absoluta registrada es de -68ºC (-90ºF). En la Antártida, la temperatura media del Polo Sur es de -51ºC (-59.8ºF), y la mínima absoluta registrada de -89ºC (-128ºF). No obstante, en algunas de las islas que la rodean se registran temperaturas por encima del 10ºC durante los meses de verano. La Antártida es conocida por ser el continente más frío, más ventoso y más seco del planeta. Pero si ambos polos se hallan en la misma franja latitudinal, ¿por qué crees que el Polo Sur es más frío?

La respuesta a esta pregunta es compleja e implica varios factores. En primer lugar, la Antártida es el continente con mayor altura promedio sobre el nivel mar (~2 km). El hecho de que la mayor parte del territorio esté elevado es importante, porque en la troposfera – la capa de la atmósfera que está en contacto con la superficie terrestre – la temperatura tiende a disminuir con la altura. Segundo, el Ártico es literalmente un océano congelado en su superficie, mientras que la Antártida es una masa de tierra elevada cubierta de una plataforma de hielo de gran espesor. Aunque el grosor del hielo no afecta a la cantidad de luz que puede reflejar (el llamado albedo), sí es importante dado que funciona como aislante térmico. El hielo grueso tarda más en calentarse o enfriarse en respuesta a variaciones de la temperatura. Sin embargo, zonas del Ártico en las que el hielo marino es más delgado pueden verse afectadas por la transferencia de calor desde el océano subyacente (más cálido). Tercero, el continente antártico está rodeado de masas de agua que circulan en sentido horario, acopladas con la circulación atmosférica. Ello tiene un impacto significativo en el clima y los ecosistemas de la zona. La falta de obstáculos geográficos (como la ausencia de masas de tierra cercanas) provoca que la circulación oceánica adquiera una gran velocidad, promoviendo así el aislamiento de la Antártida y ayudando a mantener estables las bajas temperaturas.

Fauna y Flora

Aunque ambas son regiones extremadamente frías, presentan notables diferencias en su fauna y flora. En el Ártico, la vida silvestre incluye especies como el oso polar, la morsa, el reno, el zorro ártico y una gran variedad de aves marinas. La vegetación es limitada en esta región, y destacan los musgos, líquenes y algunas plantas resistentes al frío. En contraste, la Antártida alberga una biodiversidad más escasa. Su fauna está predominantemente adaptada al medio marino (e.g.: pingüinos, focas, ballenas y aves marinas), mientras que las condiciones extremas y la escasa superficie expuesta han hecho inviable que las plantas superiores prosperen en este entorno. En regiones costeras, encontramos musgos, líquenes y varias especies de algas.

Fauna de la Antártida: (a) morsa (Jay Ruzesky); (b) zorro ártico (Jonatan Pie); (c) reno (Nicolas Lafargue); (d) oso polar (Mathieu Ramus); (e) orca (Bryan Goff); (f) pingüino rey (Martin Wettstein); (g) foca de Weddell (Yuriy Rzhemovskiy); (h) pingüino de Adelia (Tam Minton).

Fotos disponibles en Unsplash.

Población

Debido a las condiciones y la accesibilidad de ambas regiones, encontramos también diferencias en su población. La Antártida carece de una población permanente. Aunque posee numerosas bases científicas distribuidas por todo el territorio, la mayoría de ellas solo opera durante los meses de verano. Por tanto, únicamente encontraremos científicos, personal de apoyo y personal militar transitorio y variable según la estación del año. Por el contrario, el Ártico ha estado habitado por distintas Comunidades Indígenas desde hace miles de años. En la actualidad viven más de 40 grupos étnicos diferentes, entre ellos, los saami de las zonas circumpolares de Finlandia, Suecia, Noruega y el noroeste de Rusia, los nenets, khanty, evenk y chukchi de Rusia, los aleut, yupik y los inuit (iñupiat) de Alaska, los inuit (inuvialuit) de Canadá y los inuit (kalaallit) de Groenlandia. Los orígenes culturales, históricos y económicos varían mucho de un grupo a otro. Sin embargo, una característica común que comparten la mayoría de Comunidades Indígenas del Ártico son algunas de las amenazas que afectan a su cultura y a sus medios de vida, como la industrialización, el cambio social y los problemas medioambientales derivados del cambio climático.

SIMILITUDES

La principal y más importante similitud entre el Polo Norte y el Polo Sur es el papel que ambos desempeñan en la regulación del clima de la Tierra. ¿Cómo? A través de su influencia en el balance radiativo, la circulación oceánica, la absorción de gases y la modulación de los patrones climáticos. Para este reto, nos centraremos en la circulación oceánica.

Circulación oceánica

Las aguas del océano están en continuo movimiento – en forma de fuertes corrientes (e.g.: la corriente del Golfo), de grandes giros visibles desde el espacio o en pequeños remolinos. ¿Cuál es el motor de este movimiento? La respuesta corta es el Sol (y en menor medida la Luna). La respuesta larga es que la circulación oceánica se genera a partir de tres mecanismos principales: los vientos, las diferencias de densidad y las mareas; y que tanto la rotación terrestre como la topografía submarina influencian su dirección e intensidad.

La radiación solar es responsable, directa e indirectamente, de la circulación atmosférica (los vientos) y oceánica. La energía del viento es transmitida hacia las primeras capas del océano debido a la fricción que se produce en la interfase océano-atmósfera. El Sol también es responsable de las variaciones de temperatura y salinidad del agua del mar, que controlan su densidad. Los cambios de temperatura son causados por flujos de calor entre la atmósfera y el océano; mientras que los cambios en salinidad son provocados por la adición (precipitación) o eliminación (evaporación) del agua dulce. Además, en regiones polares, la formación y el derretimiento del hielo también afectan a la salinidad. Cuando un cuerpo de agua superficial se vuelve más denso que el agua subyacente, se genera una situación inestable que lo obliga a hundirse. En una masa de agua, la baja temperatura y/o la elevada salinidad produce un incremento de su densidad. La circulación oceánica vertical inducida por los cambios de densidad, resultado de los flujos de calor y agua dulce, es conocida como la circulación termohalina. Esta suele ser representada de manera esquemática como la ‘Cinta Transportadora Oceánica’ o ‘Cinta Transportador Global’.

Imagen de la Circulación Termohalina. Font: Hugo Ahlenius, UNEP/GRID-Arendal.

Si te fijas en la imagen superior, podrás comprobar la importancia de las regiones polares en la circulación termohalina. En ellas encontramos las llamadas zonas de formación de aguas profundas. Las bajas temperaturas y el incremento de la salinidad – producido por el rechazo de sales durante la formación de hielo marino (rechazo de salmuera) – crean masas de agua muy densas, que se hunden hacia capas más profundas. Cuando esto ocurre, el agua más cálida de los alrededores reemplaza su lugar, hasta que se vuelve lo suficientemente fría y salada como para hundirse. De esta forma, se genera un movimiento de agua cálida en superficie y fría en profundidad que redistribuye el agua, el calor, los nutrientes, el oxígeno y el dióxido de carbono (CO2) en el océano global. Una gota de agua inmersa en la esta circulación tardaría una media de 1.000 años en completar el circuito. 

RETO #1 

Queridos exploradores y exploradoras antárticos, 

Volem acabar aquest repte amb algunes preguntes per a reflexionar sobre el paper vital que tenen les regions polars en la regulació del clima del nostre planeta.

1. En l’última secció hem parlat de la circulació termohalina. Com creus que aquesta pot veure’s afectada amb la dràstica pèrdua de gel marí que està patint l’Àrtic? Alguns estudis i models de predicció climàtica suggereixen que durant el pròxim segle podria produir-se un alentiment de la circulació termohalina. Pensant en la labor de redistribució que duu a terme aquest sistema, com creus que podria veure’s afectat el nostre planeta?

2. Reflexiona sobre el paper dels pols en l’absorció dels gasos. Quin gas es troba contingut en el permagel de l’Àrtic? Per què la concentració d’oxigen en els oceans de latituds altes és superior? Per què es diu que els oceans són els majors embornals de carboni del planeta?

Bibliografía y recursos

Libros

Películas/Documentales

  • The last ice: Salvar el Ártico. National Geographic
  • Seven Worlds, One Planet. Episodio 1: Antarctica. BBC
  • Antártida: un mensaje de otro planeta. Mario Cuesta Hernando
  • Santuario. Álvaro Longoria

Links

El océano es el gran regulador del clima global y lo estamos alterando peligrosamente

El océano es el gran regulador del clima global y lo estamos alterando peligrosamente

Por Josep Lluís Pelegrí (ICM-CSIC)

El océano absorbe la mayor parte del calor y el dióxido de carbono que produce la humanidad. Con ello se calienta, acidifica, desoxigena y saliniza. El 2022 ha dejado sequía en todo el hemisferio norte y fuertes olas de calor. La temperatura del Mediterráneo ha registrado máximos históricos mientras la comunidad científica alertaba que los eventos de mortalidad masiva asociados a olas de calor marinas podrían ser la nueva normalidad en el Mediterráneo. Cuando estas olas de calor en el mar se prolongan durante semanas o meses exponen a las especies y los ecosistemas marinos a condiciones que sobrepasan sus límites de tolerancia. Este hecho no solo impacta en el equilibrio de la vida, ya que el océano es también el mayor regulador del clima de nuestro planeta.

Una de las claves del control climático planetario yace en la circulación global profundacinta transportadora global, una gran corriente que alcanza las regiones abisales del océano en todo el planeta. Esta se origina en aguas superficiales a altas latitudes del Atlántico Norte y alrededor del continente antártico. Cada invierno, estas aguas frías y saladas se hunden, iniciando la cinta transportadora global. En pocas semanas se produce la inyección de 1.500 billones de metros cúbicos de agua hacia las profundidades del océano, a unos 48 millones de metros cúbicos por segundo.

El inicio de esta circulación global viene acompañado, también en invierno, por otro hundimiento de aguas superficiales ocasionado por el viento, en latitudes medias y altas. Estas aguas se sumergen hasta 1.500 m ocasionando que la temperatura y otras propiedades varíen, y realizan un viaje submarino transoceánico, delimitando los grandes giros subtropicales. El resultado es lo que se conoce como circulación termoclina.

La cinta transportadora global y la circulación termoclina pueden imaginarse como el sistema circulatorio de la Tierra. El circuito termoclino recorre los giros transoceánicos, distribuyendo continuamente la energía y regenerando los nutrientes en el sistema. Cada varios años, las aguas regresan a la superficie y se intercambian gases con la atmósfera, como si fuera el circuito pulmonar de nuestro planeta vivo. En contraste, la cinta global tarda cientos e incluso miles de años en recorrer todo el planeta, manteniendo memoria de climas pasados. Además, las aguas frías que se hunden a latitudes altas del Atlántico Norte son eventualmente reemplazadas por el ramal de retorno de la cinta transportadora global, aguas cálidas y ricas en nutrientes provenientes de regiones tropicales y subtropicales. Esto mantiene el clima moderado del norte de Europa y el suministro de nutrientes inorgánicos que sostiene la espectacular floración primaveral del fitoplancton del Atlántico Norte.

 

 

Texto completo de Josep Lluís Pelegrí Llopart (ICM-CSIC) ‘La humanidad está alterando los océanos, principales reguladoresdel cambio climático, en The Conversation.

IMAGEN: Representación esquemática de la cinta transportadora global. / Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC)

@ICMCSIC #OcéanoIlustrado #IlustraCSIC #DécadaOcéanos

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