Las olas de calor marinas provocan un inesperado aumento de la absorción de CO₂ en regiones polares

Cuando el océano se calienta, su capacidad para disolver dióxido de carbono suele disminuir. Por eso, resulta sorprendente que algunas regiones marinas absorban más CO₂ precisamente durante episodios de temperaturas excepcionalmente elevadas. Una nueva investigación ha identificado este comportamiento en los mares polares y subpolares, donde la pérdida de hielo y determinados procesos biológicos pueden modificar la respuesta del océano al calentamiento.

El estudio, publicado en la revista Nature Communications, examinó el intercambio de carbono entre el océano y la atmósfera durante las olas de calor marinas registradas entre 1985 y 2020. Los investigadores encontraron que, en las zonas costeras afectadas por estos episodios, la absorción neta de CO₂ fue mayor de lo esperado, un resultado impulsado principalmente por regiones de altas latitudes.

Sin embargo, este fenómeno no significa que las olas de calor marinas sean beneficiosas para el planeta. El hallazgo revela que los procesos físicos y biológicos pueden producir respuestas diferentes según las características de cada región oceánica.

Cuando el mar experimenta una ola de calor

Las olas de calor marinas son periodos durante los cuales la temperatura del agua supera de manera persistente los valores habituales para una determinada región y época del año.

Estos episodios pueden modificar los ecosistemas, alterar la distribución de las especies y afectar procesos esenciales para el funcionamiento del océano.

Uno de ellos es el intercambio de dióxido de carbono con la atmósfera.

El océano constituye uno de los principales sumideros naturales de carbono del planeta. Absorbe parte del CO₂ atmosférico, aunque también puede devolverlo al aire dependiendo de las condiciones físicas, químicas y biológicas del agua.

La temperatura desempeña un papel importante en este equilibrio: cuanto más caliente está el agua, menor suele ser su capacidad para mantener disuelto el CO₂.

Sin embargo, el intercambio de carbono no depende únicamente de la temperatura. Las corrientes, el hielo marino, los nutrientes y la actividad de organismos microscópicos también pueden modificarlo.

Para comprender mejor estas interacciones, los científicos analizaron qué sucede durante las olas de calor en los mares situados sobre las plataformas continentales, las extensiones submarinas relativamente poco profundas que rodean los continentes.

Un resultado que parece contradecir lo esperado

El equipo dirigido por Zhentao Hu, del centro de investigación alemán Helmholtz-Zentrum Hereon, examinó cuatro conjuntos de datos que reconstruyen el intercambio de CO₂ entre el océano y la atmósfera.

La investigación abarcó 45 regiones de plataforma continental distribuidas por el planeta y utilizó registros de temperatura superficial del mar para identificar los meses afectados por olas de calor.

Los resultados mostraron que, durante esos meses y en las zonas afectadas, la absorción neta de CO₂ fue un 11,0 ± 1,6 % mayor que el valor de referencia esperado sin la anomalía asociada al episodio.

La cifra no significa que todos los océanos absorbieran un 11 % más de carbono durante los 36 años estudiados.

De hecho, al comparar la anomalía acumulada con toda la absorción de CO₂ de los mares de plataforma continental durante 1985–2020, el incremento representa aproximadamente el 0,62 %.

El análisis también reveló un contraste importante: mientras el conjunto de los mares de plataforma presentó una mayor absorción neta, las olas de calor tendieron a reducirla en el océano abierto.

¿Por qué regiones del mismo planeta responden de forma tan diferente ante un aumento de temperatura?

El hielo marino y el papel de los organismos microscópicos

Los investigadores encontraron que buena parte del aumento de absorción procedía de mares polares y subpolares, especialmente de regiones con hielo marino estacional.

En estos lugares, una ola de calor puede acelerar la reducción de la cubierta de hielo, dejando una mayor superficie de agua expuesta a la atmósfera y a la luz solar.

Esta combinación puede favorecer la actividad del fitoplancton, un conjunto de organismos microscópicos que realizan fotosíntesis y constituyen la base de numerosas redes alimentarias marinas.

Al crecer, el fitoplancton utiliza carbono inorgánico disuelto en el agua para producir materia orgánica. Este proceso puede reducir la concentración superficial de carbono disponible y favorecer la entrada de más CO₂ desde la atmósfera.

Para investigar este mecanismo, los científicos utilizaron el modelo biogeoquímico oceánico ICON-Coast, que permite estudiar conjuntamente la circulación del agua, los procesos biológicos y el ciclo del carbono.

Las simulaciones mostraron que, durante los meses afectados por olas de calor, la superficie de agua libre de hielo aumentó aproximadamente un 30 % en las regiones polares y subpolares analizadas.

El modelo también indicó un incremento de la producción biológica, favorecido por la mayor disponibilidad de luz y las temperaturas superficiales más elevadas.

Estos resultados sugieren que la actividad del fitoplancton contribuyó al aumento de absorción de CO₂, aunque el modelo no reprodujo completamente todos los cambios observados en el intercambio de carbono.

No todos los mares reaccionan de la misma manera

La respuesta fue muy diferente en algunas regiones tropicales y en zonas dominadas por grandes corrientes oceánicas.

Allí, el aumento de temperatura tendió a disminuir la capacidad del agua para disolver CO₂, favoreciendo una menor absorción o una mayor liberación de este gas hacia la atmósfera.

En determinadas regiones tropicales, las simulaciones también mostraron que las olas de calor pueden reducir la disponibilidad de nutrientes y limitar la producción biológica.

Por el contrario, en algunos mares de latitudes elevadas, la pérdida de hielo y el aumento de la actividad del fitoplancton pueden compensar temporalmente el efecto físico del calentamiento.

Esta diferencia explica por qué una misma clase de fenómeno climático puede provocar cambios opuestos en el ciclo del carbono dependiendo de dónde ocurra.

El estudio demuestra la importancia de analizar las características regionales del océano en lugar de asumir que todas las zonas marinas responden de manera uniforme.

¿Significa que las olas de calor ayudan a combatir el cambio climático?

No. Una mayor absorción de CO₂ durante determinados episodios no implica que el calentamiento oceánico sea beneficioso ni que compense sus consecuencias ambientales.

El estudio examinó cambios en el intercambio de carbono entre el mar y la atmósfera, pero no demostró que el carbono adicional absorbido permanezca almacenado durante largos periodos en las profundidades del océano.

Además, las estimaciones se obtuvieron mediante reconstrucciones basadas en observaciones y modelos científicos. En las regiones polares todavía existen importantes dificultades para conseguir mediciones continuas durante todas las estaciones.

Los investigadores también reconocen que los resultados pueden variar según los criterios utilizados para identificar una ola de calor marina y las características de los conjuntos de datos analizados.

Por tanto, será necesario continuar mejorando las observaciones y los modelos para comprender cómo evolucionará este fenómeno a medida que aumenten las temperaturas globales.

Una nueva pieza para comprender el ciclo del carbono

El descubrimiento muestra que la relación entre el calentamiento oceánico y la absorción de CO₂ es más compleja de lo que podría parecer.

Aunque el aumento de temperatura reduce la solubilidad del gas en el agua, otros procesos pueden modificar temporalmente el balance, especialmente en los mares polares donde el hielo, la luz solar y la actividad biológica están estrechamente relacionados.

Comprender estas interacciones permitirá mejorar las estimaciones del ciclo global del carbono y estudiar con mayor precisión cómo responden los océanos frente a los fenómenos climáticos extremos.

El hallazgo no convierte a las olas de calor marinas en una solución para el cambio climático. Más bien, pone de manifiesto que incluso los cambios aparentemente contradictorios pueden revelar procesos fundamentales sobre el funcionamiento de nuestro planeta.