REPTE #2 – Història de l’exploració antàrtica, in a nutshell

L’oceà ha captivat la imaginació i fascinació de l’ésser humà al llarg de tota la seva Història. La seva immensitat és un reflex de la nostra curiositat i anhel d’exploració. L’oceà és sinònim de la nostra connexió amb la naturalesa; ja sigui des de la perspectiva dels amants de les criatures estranyes, els interessats en la tectònica de plaques, els atrets pel curs i naixement de les masses d’aigües, els que busquen en ell el remei a diferents malalties, i fins i tot aquells que l’han utilitzat com a inspiració en les seves novel·les.

“El sol es va alçar més. Ones blaves, ones verdes, dibuixaven ràpids ventalls a la platja, envoltant el ferro vertical clavat en la sorra, i deixant aquí i allà, superficials tolles de llum. Quan es van retirar, va quedar una subtil línia negra en la sorra. Les roques, abans suaus i boiroses, es van endurir i van quedar marcades per vermelles esquerdes.”

 Virginia Woolf, Les ones.

Terra Australis Incognita

L’origen de l’exploració antàrtica s’inicia, com moltes de les grans expedicions, per l’afany de riquesa i l’esperança de trobar nous i abundants recursos per a la seva explotació. En el cas de l’Antàrtida, els grecs ja van especular amb l’existència d’una terra fèrtil, fins i tot tropical. No obstant això, les successives expedicions al llarg dels segles XVIII-XX van confirmar que l’anomenada Terra Australis Incognita («terra desconeguda del sud») es tractava més aviat d’un lloc inhòspit, un món de gel en el qual gegants blancs vagaven a la deriva i en el qual els forts vents podrien retornar-te de nou a casa. Malgrat la seva aparent esterilitat, aquest continent gelat emanava vida en les seves aigües. Exploradors i comerciants de l’època es van adonar d’això i després d’haver explotat pràcticament fins a l’extinció moltes de les espècies de balenes i foques de l’Àrtic, van creure que l’Antàrtida podria ser la nova font d’oli que el món industrialitzat necessitava. Aquestes captures van reduir enormement el nombre de grans mamífers que habitaven en el franc sud. Prova d’això és la dràstica reducció que han sofert les poblacions de balena blava (Balaenoptera musculus), de gairebé 250.000 exemplars estimats abans de la seva explotació fins als aproximadament 1.050 individus llistats en l’actualitat. Més de 1.100 vaixells van visitar les regions antàrtiques durant l’època de la caça de foques (1780-1892), mentre que els dedicats a l’exploració a penes van ser 25. Van haver de passar dècades perquè altres interessos més científics sorgissin entre els exploradors antàrtics i no va ser fins als anys trenta que les diferents nacions van començar a ser conscients de la limitació dels recursos de l’oceà i que potser s’havien excedit en les seves captures.

Tractat Antàrtic: cooperació internacional en favor de la conservació

Els segles XIX-XX van ser segles difícils per a les poblacions de foques i balenes de tot el món. La invenció del vaixell de vapor i arpó explosiu feien que fos pràcticament impossible escapar dels baleners. En 1914 arriba la Primera Guerra Mundial, i amb ella es popularitzen els explosius basats en la glicerina extreta de l’oli de balenes barbades antàrtiques. A més, cap a finals del segle XIX, la caça indiscriminada de foques havia portat a la vora de l’extinció a onze de les 33 espècies conegudes d’aquests pinnípedes marins. Com creus que va poder afectar les cadenes tròfiques l’extracció massiva de depredadors?

En eliminar les baules superiors de les cadenes tròfiques provoquem efectes en cascada en els nivells més baixos. Per exemple, algunes balenes barbades antàrtiques ingereixen al dia diverses tones de krill, la qual cosa es tradueix en una important quantitat de femta. El secret que una família de balenes famolenques no esgoti els recursos en qüestió de dies està precisament en la quantitat de nutrients (com a fòsfor i ferro) que són alliberats a l’entorn cada vegada que defequen. Ho fan en superfície, fertilitzant així les capes superiors en les quals prospera el fitoplàncton (en la base de la cadena alimentosa), el desenvolupament de la qual està lligat a la presència d’aquests i altres nutrients. I de què s’alimenta majoritàriament el krill? De fitoplàncton!

Com veuràs, encara que tot aquest coneixement no estava disponible en aquella època, els mariners es van adonar que cada vegada era més difícil trobar poblacions de balenes i foques. Això va obrir un intens debat sobre l’ús i la necessitat de conservar els recursos oceànics. La Comissió Balenera Internacional (CBI) va ser creada en 1946, encara que una cosa deficient en la seva gestió durant els primers anys, va suposar un canvi de paradigma. Avui dia està conformada per 88 països que es reuneixen anualment per a avaluar l’estat de conservació de les balenes, així com la regulació de la caça en aquells països membres que continuen practicant-la (Islàndia, Noruega, i el Japó – aquest últim es va retirar de la Comissió en 2018). El Tractat Antàrtic, signat en 1959 i amb entrada en vigor en 1961, sorgeix en el context de la guerra freda amb la finalitat d’evitar una escalada militar en un territori sense sobirania. El Tractat garanteix l’ús de l’Antàrtida exclusivament per a fins pacífics, promou la llibertat de recerca científica i cooperació internacional per a aquest fi, així com l’intercanvi d’observacions i resultats científics. Però, per què el Tractat va més enllà, i converteix a la recerca científica en un pilar fonamental?

En 1957 es va celebrar en Any Geofísic Internacional (AGI), el qual es convertiria en un esdeveniment clau en la superació del conflicte polític. Centrat en l’estudi de l’Antàrtida, el AGI va suposar un esforç de coordinació internacional entre els grups de recerca d’aquells països que reclamaven la sobirania d’algunes parts del territori. Aquest va donar pas a la instal·lació de les primeres estacions i va obrir el camí a una nova forma de cooperació que culminaria amb la signatura del Tractat. Els acords que integren el Sistema del Tractat Antàrtic són: el Protocol al Tractat Antàrtic sobre Protecció del Medi Ambient, la Convenció per a la Conservació de les Foques Antàrtiques (CCFA) i la Convenció per a la Conservació dels Recursos Vius Marins Antàrtics (CCRVMA).

Pioneres en l’exploració antàrtica

Si observem de prop la cronologia de l’exploració antàrtica, probablement ens trobarem amb això…

James Cook, Fabian von Bellingshausen, James Clark Ross, Ernest Shackelton o Roald Amundsen són considerats pioners en l’exploració polar antàrtica. No obstant això, et resultarà difícil trobar alguna dona entre els anys 1497 i 1935. On estaven doncs les dones durant aquests 438 anys?

La Història de les dones en l’exploració polar és la història d’un moviment que va des de l’exclusió cap a la inclusió i està plena de pioneres que van lluitar per formar part d’ella. A l’Antàrtida, per la percepció de l’heroisme masculí que s’havia popularitzat entorn de l’exploració polar, les dones van haver de lluitar per tenir accés a les primeres expedicions. Marie Stopes, paleobotànica consumada, va ser rebutjada quan va sol·licitar unir-se a l’expedició de Rober F. Scott a bord del Terra Nova (1912). Les tres dones rebutjades per Shackleton per a la considerada la més gran expedició de L’edat Heroica de l’Exploració de l’Antàrtida: l’Expedició Imperial Transantàrtica (1914-1917) a bord de l’Endurance, escriurien enfadades:

“No veiem perquè els homes s’haurien d’emportar tota la glòria i les dones cap, especialment quan hi ha dones tan valentes i capaces com els homes.”

I és que resulta que totes les 1.300 dones que van sol·licitar unir-se a l’expedició de la British Antarctic Expedition el 1937 van ser rebutjades. Fins a mitjans del segle XX van tenir vetada la seva participació en les expedicions polars sota el paraigües d’unes certes polítiques institucionals i al·legaven que existia manca de formació, credencials o inclús d’instal·lacions específiques per a elles. 

“Deien que no hi havia instal·lacions per a dones a l’Antàrtida, és a dir, no hi havia banys separats, no hi havia botigues, no hi havia perruqueries…”

Janet Thomson, sobre el contingut de les cartes de rebuig que sovint rebien les dones

En la dècada del 1970, la participació de les dones en la recerca polars s’accelera. És una època de canvis en molts països, tant en l’àmbit social com cultural. La idea de la igualtat de gènere comença a tenir un paper rellevant i el nombre creixent de dones llicenciades en estudis científics pressiona a les institucions i obre noves oportunitats.

La nova era de la recerca polar

El llegat d’aquesta història és evident en la recerca polar actual. En els últims anys, dones de tot el món lideren estacions, equips de camp, col·laboracions internacionals, fins i tot han dirigit diverses de les principals organitzacions de referència: el Comitè Internacional de Ciència de l’Àrtic (IASC, Susan Barr), El Comitè Científic per a la Recerca Antàrtica (SCAR, Jenny Baeseman i Chandrika Nath), o el European Polar Board (EPB, Renuka Badhe), entre molts altres. No obstant aixó, encara continua havent-hi desafiaments importants. La comunitat de la recerca polar està treballant per a abordar les diferències entre gèneres, la discriminació, així com les narratives normatives masculines i occidentalitzades què alteren la nostra percepció sobre l’exploració i la recerca polar, invisibilitzant la tasca que moltes dones i Comunitats Indígenes han desenvolupat al llarg de la història de l’exploració àrtica i antàrtica. 

REPTE #2

Benvolguts exploradors i exploradores antàrtics,

Us proposem un nou repte!

1. Havies sentit parlar del Tractat Antàrtic abans? Per què creus que és important que existeixi un acord internacional sobre l’Antàrtida? Quines activitats humanes estan prohibides a l’Antàrtida d’acord amb el Tractat Antàrtic? Per què creus que es prohibeixen?

2. Reflexiona sobre el paper històric de la dona en la ciència. Cerca algun referent femení de l’àmbit científic i explica’ns en unes línies per què t’inspira el seu treball. Si esteu molt animats, us proposem fer un mural de científiques amb totes les vostres idees.

Bibliografia i recursos

Llibres

• Oceánicas: Pioneras de la Oceanografía 2. Antònia Calafat y Pablo Lozano (Libro descargable en: Libros CSIC: libros electrónicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC))
• Observando los polos. Capítulo 1: Descubrir los polos. Vanesa Balagué, Clara Cardelús y Magda Vila
• The Boudless Sea: A Human History of the Oceans. David Abulafia

Links

• La mujer y la oceanografía – Oceánicas (ieo.es)
• 100 Polar Women 126-150 | WiPS (womeninpolarscience.org)
• Women in Polar Research: A Brief History | The Arctic Institute – Center for Circumpolar Security Studies
• Homeward Bound – STEMM Women in Leadership (homewardboundprojects.com.au)
• Qué países reclaman soberanía en la Antártida y por qué | BBC Mundo – YouTube

REPTE #4 – Residents antàrtics: Els secrets del pingüí emperador

El pingüí emperador és un ocell aquàtic de característiques úniques i una icona de resistència i adaptació a un dels entorns més hostils del nostre planeta. En l’àmbit científic el coneixem com Aptenodytes forsteri, però fora d’ell ha captivat per igual a científics i amants de la naturalesa. Mentre altres espècies opten per abandonar l’Antàrtida durant els mesos més freds i reproduir-se durant la primavera o l’estiu, el pingüí emperador és l’única espècie animal capaç de reproduir-se sota les extremes condicions de l’hivern austral. Cada any repeteix una odissea èpica, travessant el gèlid paisatge antàrtic a la recerca d’aliment i llocs de nidament.

Anatomia de l’Emperador: el resultat de milions d’anys d’evolució

Fact sheet del pingüí emperador. Font: Il·lustració realitzada per María Sánchez Urrea (ICM-CSIC).

Així mateix, tots dos colors juguen un paper important en la regulació tèrmica del seu cos, alguna cosa que el pingüí emperador necessita per a suportar les dures condicions climàtiques. El color fosc del dors absorbeix la calor del sol, ajudant-los a mantenir una temperatura adequada. El color blanc la reflecteix, evitant així un sobreescalfament. A més, posseeixen quatre capes de plomes impermeables en forma d’escates i una gruixuda capa de greix. En un dels llocs més gèlids del planeta, mantenir la calor corporal és vital per a la supervivència. Quines parts del cos dels pingüins creus que perden la major quantitat de calor?

Si el que t’ha vingut al capdavant són el bec i les potes, tens raó. Pel pic, els pingüins perden calor derivada de la respiració; mentre que els seus peus estan en contacte directe amb el gel. Per què llavors no moren congelats? Entre les seves nombroses adaptacions, el pingüí emperador ha desenvolupat un pic capaç de retenir aproximadament el 80% de tota la calor que perd en respirar. A més, en les seves potes i ales té lloc un procés conegut com a vasoconstricció, que consisteix en la disminució del diàmetre dels vasos sanguinis amb la finalitat d’evitar l’excessiva pèrdua de calor.

Els avantatges de la vida en comunitat

Encara que tot aquest equipament pugui semblar-te a priori suficient per a superar l’hivern austral, la veritat és que no ho és. A l’Antàrtida, poden arribar a registrar-se temperatures inferiors a -50 °C i vents de més de 200 km per hora. Per a sobreviure en aquestes condicions, el pingüí emperador ha adaptat el seu comportament, desenvolupant estratègies allunyades de la territorialitat i basades en l’interès comunitari. Per a conservar la calor i acollir-se dels forts vents, els pingüins s’apinyen en densos grups (turtle formations), retreuen el coll i donen l’esquena al vent. D’aquesta manera, redueixen la superfície corporal exposada al fred i creen un microclima a l’interior de la formació. Quan un pingüí dins de la formació s’ha escalfat prou torna al perímetre, permetent que altres membres del grup puguin girar i escalfar-se.

Les colònies de pingüins emperador poden arribar a albergar entre 5.000 i 10.000 individus. Cadascun d’ells posseeix una vocalització única, permetent que els pares puguin identificar a les seves cries i que els membres de la colònia puguin reconèixer-se entre si.

Un procés col·laboratiu: el paper decisiu de mascles i femelles en la supervivència de l’ou

En el seu procés evolutiu, els pingüins han pres decisions arriscades. Entre elles, retardar el seu cicle de reproducció fins a l’hivern (de maig a juliol), quan les condicions són més dures. Aquest comportament, encara que arriscat constitueix una elecció estratègica, perquè els pingüins joves podran separar-se dels seus pares a l’arribada de l’estiu, quan els recursos són més abundants.

Durant el mes d’abril la colònia inicia un viatge de diverses desenes de quilòmetres cap a la zona de nidament, endinsant-se en el continent a la recerca de regions on la capa de gel marí sigui de major gruix. Una vegada allí, arriba el moment de lluir-se. La proporció de mascles en la colònia és inferior al de les femelles, per la qual cosa les opcions de trobar un bon company es redueixen. Les danses i vocalitzacions es reprodueixen al llarg de tot el mes de maig, la qual cosa permet a antigues parelles retrobar-se o anar a la recerca d’un nou amor. La femella pondrà un únic ou al juny o juliol, i serà el mascle l’encarregat d’incubar-lo durant els dos mesos posteriors. En aquest transcurs de temps, els pares hauran d’enfrontar-se a tota mena de desafiaments: absència de llum solar, tempestes de neu, fortes ratxes de vents o sobtades baixades de temperatura. Hauran de romandre dempeus, mantenint l’ou calent per sobre de les seves potes i entre les seves plomes per a evitar que toc el gel i es congeli. I tot això, sense provar mos! I què fan mentrestant les femelles? La veritat és que produir un ou gasta molta energia, per la qual cosa el primer pas és anar a buscar menjar i reposar-se, encara que per a això calgui desfer els 100-150 km que separen la zona de nidament de mar oberta. Les femelles passen tot aquest temps alimentant-se i emmagatzemant menjar en el seu estómac. Els ous fan eclosió a l’agost, moment que coincideix amb el seu retorn. Les mares hauran de trobar entre milers d’individus als seus respectius companys. En aquests moments decisius, en els quals els mascles han perdut gairebé la meitat del seu pes corporal, tenir una ‘veu pròpia’ s’antulla com un imprescindible recurs evolutiu. A partir d’aquí, la femella assumeix la cura del pollet, alimentant-lo a força de regurgitar el menjar que ha anat emmagatzemant. Els pollets passen junts els mesos de setembre a octubre, descobrint i explorant l’entorn que els envolta. Per a desembre (inici de l’estiu antàrtic), la plataforma de gel comença a desfer-se i la mar s’obre davant uns joves pingüins llestos per a nedar i pescar per si mateixos.

Els desafiaments d’una canviant nova realitat

Les condicions del gel a l’Antàrtida estan canviant a conseqüència del canvi climàtic. Any rere any, el gel marí apareix més tard, és més fràgil i dura menys al llarg de l’hivern austral. Això representa tot un repte per a la reproducció dels pingüins, ja que necessiten gel marí estable i fermament adherit a la costa; també ho és durant creixement, perquè han de desenvolupar el seu plomatge impermeable abans que el gel marí comenci a retirar-se.

El 2022 és conegut com un dels anys de la història recent amb major pèrdua de gel marí a l’Antàrtida. En algunes regions a l’oest de la Península Antàrtica, el 100% del gel marí s’havia fos per al mes de novembre. Aquest fet va suposar que moltes colònies de pingüí emperador abandonessin la regió i no es reproduïssin. Aquells que ho van fer, no van córrer millor sort i molts pollets es van ofegar o van morir de fred quan el gel va cedir sota els seus peus.

El pingüí emperador sol desplaçar-se per a trobar llocs de cria més estables, però aquesta estratègia no funciona si l’hàbitat de gel marí de tota la regió es veu afectat. Al ritme al qual el nostre planeta està canviant, aquesta espècie podria estar en perill crític d’extinció a la fi de segle.

REPTE #4

Benvolguts exploradors i exploradores antàrtics,

En aquest repte us hem presentat a un habitant excepcional de l’Antàrtida: el Pingüí Emperador. Us proposem algunes preguntes per a reflexionar sobre el passat dels pingüins i un petit joc per a veure si sou capaços de reconèixer altres espècies de pingüins.

1. Per què creus que no hi ha pingüins a l’Àrtic? Podem trobar pingüins en altres llocs a més de l’Antàrtida? Pots nomenar alguna espècie d’ocell o mamífer que habiti en tots dos pols?

2. El pingüí emperador sol confondre’s habitualment amb el pingüí real. Ets capaç d’enumerar algunes de les seves diferències? T’animes a dibuixar alguna espècie de pingüí i manar-nos el resultat?

3. Quins problemes creus que pot enfrontar aquesta espècie especialment dissenyada per a sobreviure en condicions extremes en una Antàrtida cada vegada més càlida a conseqüència del canvi climàtic?

Bibliografia i recursos

Llibres

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

Pel·licules/Documentals

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

Links

• Las crías de pingüino mueren por el bajo nivel de hielo en la Antártida y aumenta el riesgo de extinción – Infobae

REPTE #3 – SMOS: Un Satèl·lit capaç de mesurar la salinitat de l’oceà

L’accés a Internet, el GPS dels nostres mòbils, la recerca de l’espai, el temps del cap de setmana o l’observació de la Terra comparteixen una mateixa arrel: els satèl·lits artificials. Aquests instruments s’han convertit en elements essencials de la nostra vida quotidiana, han revolucionat la nostra comprensió del món i han impulsat grans avanços tecnològics. En l’actualitat gairebé 5.000 satèl·lits orbiten el nostre planeta, encara que només 2.000 es troben operatius. Els satèl·lits, equipats amb diferents tipus de sensors, són el vehicle a través del qual podem adquirir informació sobre un objecte, àrea o fenomen sense estar en contacte físic amb ell – el que anomenem teledetecció. Aquesta informació es presenta en forma d’energia electromagnètica emesa o reflectida per l’objecte, i és essencial en una àmplia gamma d’aplicacions científiques, ambientals, agrícoles, militars i comercials.

El llançament del Sputnik 1 per la Unió Soviètica el 4 d’octubre de 1957 va marcar l’inici de l’era espacial. Avui dia, els satèl·lits són molt més complexos i exerceixen diverses funcions. Entre els diferents tipus de satèl·lits trobem els satèl·lits de comunicacions, d’observació de la Terra, de navegació i d’astronomia, entre altres. En aquest repte, ens centrarem en els satèl·lits d’observació de la Terra.

Fins fa relativament pocs anys els únics mesuraments que es tenien de les regions polars eren observacions in situ, és a dir, mesures realitzades exactament en el lloc i condicions on un fenomen es desenvolupa. No obstant això, el desenvolupament dels satèl·lits ha obert un món de possibilitats per a l’estudi de fenòmens a gran escala i el monitoratge en superfície de variables com la temperatura, la salinitat, la concentració de clorofil·la, etc.

Aquesta campanya pretén estudiar la salinitat en els voltants del límit de la capa del gel marí antàrtic. L’objectiu és aprofundir en el coneixement dels processos que tenen lloc en aquestes regions a partir de mesuraments in situ, i posteriorment comparar-los amb dades de satèl·lit. I per què específicament aquesta franja? Perquè els satèl·lits capaços de mesurar la salinitat superficial de l’oceà tenen una menor sensibilitat quan la temperatura de l’aigua és molt baixa. Per aquest motiu, reprodueixen pitjor les regions polars afectades pel desglaç. Els satèl·lits no poden travessar la capa de gel, és a dir, no podem saber la salinitat que hi ha per sota. Això implica que, tant a l’Antàrtida com a l’Àrtic, ens trobarem amb grans extensions de superfície oceànica coberta de gel on no tenim dades. Durant el processament de cada imatge s’eliminaran a més molts dels píxels situats en els voltants del gel, perquè bàsicament no ens fiem dels valors a causa de la seva baixa sensibilitat. Això ens deixa una extensió buida fins i tot major, i amb això, ens perdem molts dels processos que ocorren en aquestes regions. Els mesuraments in situ són vitals per a validar les dades que reprodueixen satèl·lits i models. Actualment, només hi ha dos satèl·lits capaços de mesurar la salinitat superficial de l’oceà: el SMAP de la NASA i el SMOS de l’Agència Espacial Europea (ESA); aquest últim serà el que utilitzem en el nostre estudi.

La Missió SMOS: Aprofundint en el Coneixement del Cicle de l’Aigua

La missió SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity: Humitat del sòl i salinitat marina) constitueix una de les missions “Earth Explorers” (Exploradors de la Terra) dutes a terme per l’Agencia Espaial Europea (ESA) en resposta a nombrosos problemes detectats per la comunitat científica. Específicament, el satèl·lit SMOS realitza observacions globals de la humitat del sòl i de la salinitat de la superfície dels oceans. La seva finalitat és aprofundir en el coneixement del cicle hidrològic i els processos d’intercanvi que ocorren en la interfase Terra-atmosfera. Les dades recopilades pel satèl·lit poden ser aplicats en la gestió de recursos hídrics, l’agricultura, la climatologia, la meteorologia, l’oceanografia i la recerca sobre el canvi climàtic. SMOS va ser llançat el 2 de novembre de 2009 i, encara que la missió va ser pensada inicialment només per a tres anys, encara continua operatiu.

Com mesura SMOS la salinitat? Per a mesurar la salinitat SMOS utilitza un radiòmetre. Aquest instrument mesura l’energia de microones emesa per la superfície de la Terra en la banda L, que té una freqüència d’1,4 GHz i una longitud d’ona de 21 cm. A aquesta freqüència, les observacions es veuen menys afectades per la coberta vegetal, la meteorologia o l’atmosfera. In situ, les mesures de salinitat sovint no requereixen instruments tan complexos. Per exemple, durant aquesta campanya farem servir un instrument emprat comunament en oceanografia: el CTD (Conductivity, Temperature, and Depth). El conductímetre és un sensor capaç de mesurar la conductivitat de l’aigua, és a dir, mesurar la capacitat de l’aigua per a conduir el corrent elèctric. Com més gran és la concentració de partícules carregades (ions) en l’aigua, major és la seva conductivitat. En l’aigua de mar, les sals dissoltes incrementen el valor de la conductivitat; a partir d’aquesta relació podem estimar la salinitat de la mostra.

Però per què és important conèixer millor com funciona el cicle de l’aigua i com evoluciona la salinitat en els oceans? Quins processos estan implicats?

Per a respondre a aquestes preguntes, el primer que farem serà repassar el cicle hidrològic. Dins dels relativament estrets marges de temperatura i pressió que es donen en la superfície terrestre, l’aigua és l’única substància coneguda capaç de trobar-se en forma sòlida, líquida i gasosa. Diem cicle hidrològic al procés de circulació de l’aigua entre els diferents reservoris que conformen la hidrosfera, és a dir, descriu on es troba i com es mou l’aigua en el nostre planeta. La quantitat d’aigua disponible és fixa i el Sol alimenta la constant circulació de l’aigua entre la terra, l’oceà, la criosfera i l’atmosfera.

On es troba? En els anomenats reservoris:

• Els oceans són el reservori més gran d’aigua salada i emmagatzemen el 96% de l’aigua total de la hidrosfera. També podem trobar-la en superfície, emmagatzemada en llacs salins.
• L’aigua dolça, en la seva forma líquida, la trobem en llacs d’aigua dolça, embassaments artificials, rius, aiguamolls i en el sòl com a humitat del sòl. En profunditat, apareix en aqüífers subterranis entre les esquerdes i porus de la roca.
• El 2% de l’aigua total es troba continguda en forma sòlida en els casquets polars, les glaceres i els mantells de neu. L’aigua congelada també pot trobar-se en el sòl en forma de permagel.
• L’atmosfera conté menys del 0,001% de l’aigua de la Terra. En ella, l’aigua es troba principalment en forma gasosa com a vapor d’aigua, encara que també és present com a gel i en forma líquida dins dels núvols.

Com es mou? Les diferents formes en les quals l’aigua es mou d’un reservori a un altre es coneixen com a fluxos; durant aquest moviment l’aigua pot canviar d’estat. Els fluxos poden ser de diferent naturalesa. La circulació barreja l’aigua en els oceans i transporta el vapor d’aigua en l’atmosfera. L’evaporació, la precipitació i l’evapotranspiració intervenen en l’intercanvi d’aigua entre l’atmosfera, la superfície terrestre i l’oceà. L’aigua flueix sobre la superfície terrestre a través de l’escolament i el desglaç; i es mou cap al subsòl a través de la infiltració i la recàrrega d’aigua subterrània.

Com ja sabràs, l’aigua dolça – menys d’un 2% de l’aigua total disponible en la Terra – és vital per a la nostra supervivència. El canvi climàtic antropogènic ha provocat canvis detectables en el cicle hidrològic des de mitjan segle XX. S’estima que hi ha una major concentració de vapor d’aigua en l’atmosfera, que les precipitacions són més intenses i apareixen irregularment distribuïdes en el temps i l’espai i que l’extracció d’aigua subterrània per a la irrigació de cultius o el consum genera una resposta en el cicle de l’aigua a escala local.

La Salinitat Superficial de l’Oceà

Quan parlem de salinitat ens referim a la concentració mitjana de sals dissolta en els oceans. Aquesta heterogènia concentració de sals ha dividit als científics durant dècades sobre quina seria la forma més adequada de mesurar-la, de manera que les seves unitats han anat canviant amb el temps. Avui dia solem mesurar-la en PSU (Unitats Pràctiques de Salinitat), que seria l’equivalent a dir que tenim X grams de sals per cada quilogram d’aigua (o directament, no posem unitats). Els mapes globals de salinitat superficial de l’oceà que generen satèl·lits com el SMOS ens permet observar, estimar o quantificar alguns dels processos o fenòmens que ocorren en el nostre planeta.

En el primer repte identifiquem alguns dels processos en els que la salinitat jugava un paper fonamental. Recordem que la salinitat de la superfície de la mar és una de les variables essencials que determinen el patró de circulació oceànica global, que és, al seu torn, un important regulador del clima. Per exemple, les aigües càlides i salades del Corrent del Golf transporten calor des del Carib fins a l’Àrtic. Això permet a Europa gaudir d’un clima més temperat. Així mateix, la salinitat es troba íntimament lligada al cicle hidrològic a través de diversos processos. L’evaporació (E) i la formació de gel condueixen a un increment de la salinitat; mentre que la precipitació (P), l’escolament i el desglaç provoquen un descens. Tant l’evaporació com la precipitació són processos difícils de mesurar en els oceans, per la qual cosa els mapes de salinitat superficial constitueixen una bona eina per a tenir estimacions del balanç E – P, que permet per exemple definir regions o circumstàncies en les quals domina l’evaporació i viceversa. D’altra banda, aquesta variable pot ser utilitzada com a indicador d’esdeveniments climàtics extrems i ajudar en la seva predicció. Per exemple, valors anòmals poden indicar l’aparició del Nen. Finalment, la salinitat afecta directament la vida marina, atès que molts organismes marins són sensibles als seus canvis. Aquests poden influir en la distribució d’espècies, la reproducció i la supervivència d’unes certes formes de vida. Un dels efectes associats al canvi climàtic és l’increment de la descàrrega dels rius derivat d’un augment de les precipitacions i/o de la fusió del gel. Les regions costaneres pròximes a desembocadures experimentaran una baixada de salinitat. Això tindrà efectes sobre la fauna bentònica (fauna que habita en el fons dels ecosistemes aquàtics) o les poblacions de larves que habiten en la columna d’aigua, provocant canvis locals en la xarxa tròfica.

REPTE #3

Benvolguts exploradors i exploradores antàrtics,

Us proposem un nou repte que us permetrà explorar els oceans des del punt de vista de l’oceanografia física. A continuació, et proporcionem mapes de temperatura, salinitat i densitat superficial dels oceans.

1. Descriu els patrons generals que observes en cadascuna d’aquestes variables.

2. Per què creus que la mar Mediterrània té una salinitat tan elevada? Pots identificar el Corrent del Golf? En quina variable?

3. Què creus que està passant en la zona de l’est de l’Índia, Indonèsia, Tailàndia i el sud-est de la Xina?

4. Amb ajuda de la densitat, ets capaç de localitzar les àrees geogràfiques en les quals té lloc el procés de formació d’aigües profundes (que vam veure en el primer repte)?

Bibliografia i recursos

Links

• IPCC Sixth Assessment Report. Capítulo 8: Water Cycle Changes. Disponible en Chapter 8: Water Cycle Changes | Climate Change 2021: The Physical Science Basis (ipcc.ch) Presentation of the Ocean and Climate scientific sheets – Ocean & Climate Platform (ocean-climate.org)
• SMOS – Earth Online (esa.int)
• SMOS 10 años en órbita – YouTube

REPTE #1 – ‘Polaritat terrestre’: Explorant les diferències i semblances entre el Pol Nord i el Pol Sud

Abans de començar, volem proposar-te una activitat. A continuació, et presentem una imatge de la vista per satèl·lit de l’Àrtic i de l’Antàrtida.

1. En un quadern o en la pissarra dibuixa una línia que divideixi el panell en dos. A l’esquerra, posarem com títol ‘SEMBLANCES’ i a la dreta ‘DIFERÈNCIES’. Feu una pluja d’idees per a intentar emplenar totes dues meitats. Si heu utilitzat un quadern, podeu exposar-lo per a veure en quantes coincidiu i quines noves idees us aporten els vostres companys.

En aquest repte, exposarem algunes de les diferències i semblances que existeixen entre el Pol Nord i el Pol Sud. Esperem que hagis encertat algunes d’elles i que trobis altres noves interessants. Segur que ens hem deixat alguna!

Diem Pol Nord i Pol Sud Geogràfic al punt en el qual els meridians convergeixen. En el cas de la Terra, com és teòricament una ‘esfera perfecta’, aquest punt coincideix amb la posició de l’eix de rotació terrestre. El Cercle Polar Àrtic (Latitud 66° 33′ 45” N) i el Cercle Polar Antàrtic (Latitud 66° 33′ 45” S) marquen la frontera entre les latituds polars i les zones temperades del nostre planeta. Totes dues regions, a conseqüència de la inclinació de l’eix de rotació (23,5°), experimenten el que es coneix com la nit polar i el sol de mitjanit. Durant aquests esdeveniments, la nit o el dia es prolonga 24 hores, alguns dies de l’any. Per exemple, els habitants de Barrow a Alaska es reuneixen cada 18 o 19 de novembre per a veure l’última posta de sol; hauran d’esperar seixanta-sis dies per a tornar a veure-ho.

En primer lloc, ens centrarem en algunes de les seves diferències més notables, per a posteriorment reflexionar sobre alguns dels aspectes que els fan semblants.

DIFERÈNCIES

Aspecte i forma

L’Àrtic és en la seva major part un oceà – el més petit del món (14 milions de km²) – envoltat per masses de terra desproveïdes d’arbres i cobertes de permafrost. Sobre el mar hi ha la banquisa de gel, una capa de gel marí d’entre 2 i 3 metres de gruix en continu moviment. Si ens trobéssim en el Pol Nord i el gel es trenqués sota els nostres peus, ens enfonsaríem fins a una profunditat d’uns 4.200 metres. Les terres que envolten a l’Àrtic pertanyen a diferents països: els Estats Units (Alaska), el Canadà, Dinamarca (Groenlàndia), Islàndia, Noruega, Suècia, Finlàndia i Rússia.

Per contra, l’Antàrtida és un continent – el cinquè més gran, per davant d’Europa i Oceania -, amb una superfície de 14 milions de km². Aquest es troba cobert pràcticament íntegrament (~98%) per una capa de gel que pot aconseguir els 4 km de gruix, convertint-se així en la la reserva més gran d’aigua dolça congelada del nostre planeta. Encara que alguns països continuen reclamant territoris, oficialment l’Antàrtida no pertany a cap país i es regula a través d’un tractat internacional: el Tractat Antàrtic.

Temperatura

A l’Àrtic, la temperatura mitjana a l’hivern pot arribar als -40°C i la mínima absoluta registrada és de -68°C (-90ºF). A l’Antàrtida, la temperatura mitjana del Pol Sud és de -51°C, i la mínima absoluta registrada de -89°C. No obstant això, en algunes de les illes que l’envolten es registren temperatures per sobre del 10 °C durant els mesos d’estiu. L’Antàrtida és coneguda per ser el continent més fred, més ventós i més sec del planeta. Però si tots dos pols es troben en la mateixa franja latitudinal, per què creus que el Pol Sud és més fred?

La resposta a aquesta pregunta és complexa i implica diversos factors. En primer lloc, l’Antàrtida és el continent amb major altura mitjana sobre el nivell mar (~2 km). El fet que la major part del territori estigui elevat és important, perquè en la troposfera – la capa de l’atmosfera que està en contacte amb la superfície terrestre – la temperatura tendeix a disminuir amb l’altura. Segon, l’Àrtic és literalment un oceà congelat en la seva superfície, mentre que l’Antàrtida és una massa de terra elevada coberta d’una plataforma de gel gruixut. Encara que el gruix del gel no afecta la quantitat de llum que pot reflectir (l’anomenat albedo), sí que és important atès que funciona com a aïllant tèrmic. El gel gruixut triga més a escalfar-se o refredar-se en resposta a variacions de la temperatura. No obstant això, zones de l’Àrtic en les quals el gel marí és més prim poden veure’s afectades per la transferència de calor des de l’oceà subjacent (més càlid). Tercer, el continent antàrtic està envoltat de masses d’aigua que circulen en sentit horari, acoblades amb la circulació atmosfèrica. Això té un impacte significatiu en el clima i els ecosistemes de la zona. La falta d’obstacles geogràfics (com l’absència de masses de terra pròximes) provoca que la circulació oceànica de l’oceà Antàrtic adquireixi una gran velocitat, promovent així l’aïllament de l’Antàrtida i ajudant a mantenir estables les baixes temperatures.

Fauna i Flora

Encara que ambdues són regions extremadament fredes, presenten notables diferències en la seva fauna i flora. A l’Àrtic, la vida silvestre inclou espècies com l’ós polar, la morsa, el ren, la guineu àrtica i una gran varietat d’ocells marins. La vegetació és limitada en aquesta regió, i destaquen les molses, líquens i algunes plantes resistents al fred. En contrast, l’Antàrtida alberga una biodiversitat més escassa. La seva fauna està predominantment adaptada al medi marí (e.g.: pingüins, foques, balenes i ocells marins), mentre que les condicions extremes i l’escassa superfície exposada han fet inviable que les plantes superiors prosperin en aquest entorn. En regions costaneres, trobem molses, líquens i diverses espècies d’algues.

Població

A causa de les condicions i l’accessibilitat de totes dues regions, trobem també diferències en la seva població. L’Antàrtida manca d’una població permanent. Encara que posseeix nombroses bases científiques distribuïdes per tot el territori, la majoria d’elles només opera durant els mesos d’estiu. Per tant, únicament trobarem científics, personal de suport i personal militar transitori i variable segons l’estació de l’any. Per contra, l’Àrtic ha estat habitat per diferents Comunitats Indígenes des de fa milers d’anys. En l’actualitat viuen més de 40 grups ètnics diferents, entre ells, els saami de les zones circumpolars de Finlàndia, Suècia, Noruega i el nord-oest de Rússia, els nenets, khanty, evenk i chukchi de Rússia, els aleut, yupik i els inuit (iñupiat) d’Alaska, els inuit (inuvialuit) del Canadà i els inuit (kalaallit) de Groenlàndia. Els orígens culturals, històrics i econòmics varien molt d’un grup a un altre. No obstant això, una característica comuna que comparteixen la majoria de Comunitats Indígenes de l’Àrtic són algunes de les amenaces que afecten la seva cultura i als seus mitjans de vida, com la industrialització, el canvi social i els problemes mediambientals derivats del canvi climàtic.

SIMILITUDS

La principal i més important similitud entre el Pol Nord i el Pol Sud és el paper que tots dos exerceixen en la regulació del clima de la Terra. Com? A través de la seva influència en el balanç radiatiu, la circulació oceànica, l’absorció de gasos i la modulació dels patrons climàtics. Per a aquest repte, ens centrarem en la circulació oceànica.

Circulació oceànica

Les aigües de l’oceà estan en continu moviment – en forma de forts corrents (e.g.: el corrent del Golf), de grans girs visibles des de l’espai o en petits remolins. Quin és el motor d’aquest moviment? La resposta curta és el Sol (i en menor mesura la Lluna). La resposta llarga és que la circulació oceànica es genera a partir de tres mecanismes principals: els vents, les diferències de densitat i les marees; i que tant la rotació terrestre com la topografia submarina influencien la seva direcció i intensitat.

La radiació solar és responsable, directament i indirectament, de la circulació atmosfèrica (els vents) i oceànica. L’energia del vent és transmesa cap a les primeres capes de l’oceà degut a la fricció que es produeix en la interfase oceà-atmósfera. El Sol també és responsable de les variacions de temperatura i salinitat de l’aigua de la mar, que controlen la seva densitat. Els canvis de temperatura són causats per fluxos de calor entre l’atmosfera i l’oceà; mentre que els canvis en salinitat són provocats per l’addició (precipitació) o eliminació (evaporació) de l’aigua dolça. A més a més, en regions polars, la formació i la fusió del gel també afecten la salinitat. Quan un cos d’aigua superficial es torna més dens que l’aigua subjacent, es genera una situació inestable que l’obliga a enfonsar-se. En una massa d’aigua, la baixa temperatura i/o l’elevada salinitat produeix un increment de la seva densitat. La circulació oceànica vertical induïda pels canvis de densitat, resultat dels fluxos de calor i aigua dolça, és coneguda com la circulació termohalina. Aquesta sol ser representada de manera esquemàtica com la ‘Cinta Transportadora Oceànica’ o ‘Cinta Transportador Global’.

Si et fixes en la imatge superior, podràs comprovar la importància de les regions polars en la circulació termohalina. En elles trobem les anomenades zones de formació d’aigües profundes. Les baixes temperatures i l’increment de la salinitat – produït pel rebuig de sals durant la formació de gel marí (rebuig de salmorra) – creen masses d’aigua molt denses, que s’enfonsen cap a capes més profundes. Quan això passa, l’aigua més càlida dels voltants reemplaça el seu lloc, fins que es torna prou freda i salada per a enfonsar-se. D’aquesta manera, es genera un moviment d’aigua càlida en superfície i freda en profunditat que distribueix l’aigua, la calor, els nutrients, l’oxigen i el diòxid de carboni (CO₂) en l’oceà global. Una gota d’aigua immersa en aquesta circulació trigaria una mitjana de 1.000 anys a completar el circuit. 

REPTE #1 

Benvolguts exploradors i exploradores antàrtics,

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?

Bibliografia i recursos

Libres

• Observando los polos. Vanessa Balagué, Clara Cardelús, Magda Vila (eds) Editorial Catarata, ISBN: 978-84-1352-299-9, Páginas: 324, 2021.
• Una mirada polar: un viaje visual a los confines de la Tierra. eBook gratuito en: Libros CSIC: libros electrónicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Pel·licules/Documentals

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

Links

• Indigenous Peoples (arcticcentre.org) (contingut en anglès)
• Ocean-Climate Web: Presentation of the Ocean and Climate scientific sheets – Ocean & Climate Platform (ocean-climate.org) (contingut en anglès)
• La Corriente del Golfo Explicada – YouTube (contingut en anglès)