El cambio climático es una de las mayores amenazas para la humanidad. Esto requiere compromiso, urgencia y ambición de parte de todos los gobiernos, pero principalmente, mucha información y evidencia científica. Chile tiene ventajas comparativas, dadas por su geografía y su gran diversidad de biomas, verdaderos laboratorios naturales, como para asumir este desafío.
Humberto E. González Universidad Austral de Chile, Instituto de Ciencias Marinas y Limnológicas y Centro Investigación en Dinámica de Ecosistemas Marinos de Altas Latitudes (FONDAP-IDEAL).
José L. Iriarte Universidad Austral de Chile, Instituto de Acuicultura y Centro Investigación en Dinámica de Ecosistemas Marinos de Altas Latitudes (FONDAP-IDEAL).
A lo largo de Chile tenemos condiciones comparativas favorables como para asumir el desafío de la observación global del cambio climático (CC): la cercanía geográfica a la Antártica (~1000 km), la distribución geográfica de 8.000 km casi lineales, desde la zona intertropical (17° S) hasta la base Glaciar Unión (69° S), la presencia de variados biomas y condiciones ecoambientales que albergan una gran biodiversidad y una enorme oferta de servicios ecosistémicos para ser considerados verdaderos laboratorios naturales, son parte de estas características (Aguilera & Larraín, 2018).
La gran variabilidad espacial y temporal de las condiciones climáticas e hidrológicas de Chile y en particular de la Patagonia Sur han sido reportadas como áreas de alto significado como reguladoras del clima y circulación oceánica regional y global, pero al mismo tiempo, muy vulnerables al CC. Esto requiere de mediciones continuas, en estaciones de serie de tiempo largas (decadales), complementadas con cruceros científicos, estaciones de monitoreos en sistemas oceánicos y terrestres (incluidas la criósfera y atmósfera), en redes de adquisición de datos tanto nacionales como internacionales (fig.1).
Se sugiere una aproximación integrativa a la observación del océano que considere los gradientes desde los sistemas terrestres a los marinos (criósfera, atmósfera y océano a nivel de cuencas), la consideración de ciclos hidrológicos y biogeoquímicos (por ejemplo, ciclos del agua, carbono, nitrógeno, oxígeno) y las escalas temporales acordes a requerimientos que pueden ir desde lo local (meteorología, estado del tiempo), hasta lo interdecadal (modelos climáticos frente al CC).
Desde los últimos reportes del IPCC (IPCC, 2019) y para tomadores de decisión (Rojas et al., 2019), se concluye la necesidad de continuar recabando investigación científica en los polos y en las grandes zonas subpolares y glaciares de nuestro planeta.
Los glaciares andinos y la región antártica son sistemas aún poco estudiados por su extensión y su variabilidad en las respuestas (biodiversidad, pérdida de masa de hielo, etc.), en el actual escenario de cambio global.
Por otro lado, la conectividad entre sistemas subantárticos y antárticos incluye varias características oceanográficas y climatológicas que se conectan de manera remota no solo con las costas de Chile y su climatología, sino también con el resto de los océanos y otros continentes (teleconexiones).
Desde el Año Polar Internacional (2007) se postula a la Antártica como un «centinela» del CC global. El océano Austral constituye distintos hábitats altamente productivos y de gran valor ecológico, dada su alta diversidad y productividad biológica, y a su vez constituyen sistemas altamente vulnerables a la actividad antrópica. Tanto los ecosistemas terrestres como acuáticos son altamente dinámicos y afectados por fuertes y abruptas fluctuaciones diarias (climatología), sinópticas, esporádicas (ingreso de masas de aire caliente), estacionales (formación de hielo marino,derretimiento), interanuales (El Niño, Oscilación del Sur, Modo Anular del Sur) e interdecadales (Oscilación Decadal del Pacífico).
Los cambios físicos que se están produciendo y los proyectados tendrán efectos significativos sobre los ecosistemas antárticos. Por ello la correcta evaluación del «estado de salud» de estos ecosistemas, además de su comprensión desde un punto de vista sinóptico, es fundamental para su correcto manejo y generación de políticas acorde para su uso sustentable y preservación de sus servicios y patrimonio ecosistémico.
Una adecuada estrategia de adquisición de datos con repositorios de libre acceso, ubicables e interoperables (idealmente en tiempo real), permitiría una eficiente gobernanza de los datos e información científica y una más eficiente transferencia hacia los tomadores de decisión y políticas públicas. En este artículo viajaremos desde una mirada hemisférica (Chile-Antártica), hasta focalizarnos en dos áreas sensibles al CC y de alta relevancia para
el clima mundial y la circulación global de océano: el paso Drake y el oeste de la península Antártica.
El «salto» desde sistemas subantárticos a la Antártica: el paso Drake
La Corriente Circumpolar Antártica (CCA), con un flujo promedio de 141 Sv (> 700 veces el volumen de la descarga del río Amazonas, donde 1Sv=10F mC s-A) y velocidades entre 3 y 30 cm s-A (Koening et al., 2014), constituye una potencial «barrera» al intercambio de organismos del plancton y bentos entre sistemas subantárticos y antárticos.
Si bien existen numerosos mecanismos de transporte de estadios larvales, esporas y cistos de resistencia, propágulos, etc. (en agua de lastre o incrustados en quilla de barcos, adosados a aves o mamíferos, en macroalgas derivantes, etc.), usualmente los rangos de adaptación fisiológica son estrechos y no permiten el establecimiento y reproducciónde estos estadios tempranos o larvales.
El Frente Polar Antártico (FPA) y Frente Sub-Antártico (FSA) ofrecencambios muy bruscos en las condiciones de temperatura superficial del mar (1,4 a 2,3 °C por 100 km) y salinidad (Freeman & Lovenduski, 2016; Chapman et al.,2020) (fig. 2b), que sobrepasan los rangos de adaptación de especies de plancton y bentos.
Sin embargo, el CC ha introducido modificaciones en las condiciones físico-químicas de la Antártica que han posibilitado que especies invasoras puedan instalarse, como el molusco-chorito (Mytilus cf. platensis; Cárdenas et al.,2020) o la macroalga-cochayuyo (Durvillea antarctica; Fraser et al., 2018). Ambas especies son consideradas como»bioingenieras», capaces de transformar el entorno y sustrato, afectando profun-damente la biodiversidad y los procesos ecológicos donde colonizan.
En organismos antárticos (moluscos, peces), cuyos rangos de adaptación a la temperatura y salinidad son estrechos (Nacella concinna, Harpagifer antarcticus), el CC podría afectar substancialmente sus abundancias y la biodiversidad antártica (Navarro et al., 2019; 2020) (fig. 2a).
El avance en el conocimiento actual sobre la Antártica está limitado principalmente por la falta de observacionesprecisas de variables críticas del ecosistema, lo cual se explica por lo vasto del territorio, su lejanía y las dificultades de acceso debido a las particulares condiciones climáticas (especialmente en los meses invernales, períodos en que prácticamente carecemos de información).
Las fuertes variaciones temporales y espaciales en la interacción océano-atmósfera plantean un gran desafío para abordar diversas problemáticas, ya sea técnicas como científicas. Se ha demostrado que los monitoreos temporales discretos (estudios durante período estival) no son representativos, ya que no logran generar una visión característica de la real dinámica (espacial y temporal) de los sistemas subantárticos y antárticos. Esta situación ocurre principalmente en los meses de otoño-invierno, período en el cual se presentan las condiciones extremas en la región, con escasos estudios y, por lo tanto, con menos resultados directos.
Es así como la única manera de enfrentar esta problemática de acceso, identificado como uno de los grandes desafíos para el desarrollo de la ciencia antártica, reside en el despliegue de sistemas autónomos de medición continua, los que, por una parte, permiten el monitoreo permanente y de alta resolución temporal de las condiciones medioambientales y atmosféricas y, por otro lado,su bajo costo en comparación a lo que implica la realización de campañas in situ sinópticas (traslado de científicos, arriendo de buques, etc.) (fig. 2b).
Este tipo de mediciones, además de entregar valiosa información sobre las variables ambientales en períodos donde no existe acceso directo, entrega valiosa información sobre los procesos biogeoquímicos y sus efectos sobre el ecosistema, lo que permite mejorar los modelos climáticos-oceanográficos y ecológicos para así representar de mejor manera la estructura y funcionamiento de los sistemas de altas latitudes.
La península Antártica occidental: amenazas, desafíos y oportunidades
La península Antártica (PA), con sus plataformas de hielo que constituyen una superficie de aproximadamente 1 millón de kmB (NSIDC, 2021), constituye un área altamente vulnerable al CC. Por otro lado, la PA es un «hotspot» de actividades antropogénicas asociadas a ciencia y logística, y otras asociadas a los servicios ecosistémicos que incluyen actividades productivas (turismo, pesca).
Otra característica importante de la PA es su rol en la mitigación del CC a través de la captura, exportación y secuestro de carbono (Boyd et al., 2019). De los 2.5 GtC a-A removidos por los océanos (Friedlingstein et al., 2020), el océano del sur (>35° S) recupera cerca del 40 % (Landschützer et al., 2015).
Una de las amenazas es el afloramiento de agua circumpolar profunda (ACP), agua más cálida, capaz de debilitar las bases de anclaje de estas plataformas flotantes, o causar el desprendimiento de grandes bloques de hielo (fig. 3).
Este calentamiento ha sido más localizado en el oeste de la península Antártica (OPA) y ha contribuido a la disminución de masa de hielo y a la expansión de áreas con cobertura vegetal. Estos efectos han sido relacionados a la disminución de ozono y un incremento de los vientos del oeste, determinado por cambios en la magnitud y localización de las teleconexiones atmosféricas entre altas y bajas latitudes (Turner et al., 2016; Moffat & Meredith, 2018).
En la zona del OPA, así como en el estrecho Bransfield, se han detectado entradas de ACP, que junto a los aportes de agua dulce desde glaciares por deshielo, estarían aportando recursos limitantes de la productividad primaria (hierro) (Arteaga et al., 2020; Hopwood et al., 2019).
Sin embargo, estos escenarios, potencialmente favorables a la productividad y crecimiento de kril (fig. 3), han sido afectados debido a los procesos de calentamiento, acidificación, contaminación, entre otros, lo que ha redundado en un deterioro del ambiente favorable al crecimiento de kril y al funcionamiento de la bomba biológica de carbono (por ejemplo, exportación de carbono en fecas y exuvias de kril) (Cavan et al., 2019).
Las áreas marinas protegidas (AMP) en la Antártica aparecen como una alternativa a la mitigación al CC, sin embargo, son muy reducidas (<2 % de cobertura, Wauchope et al., 2019), lo que ha llevado a los institutos antárticos de Chile y de Argentina a postular una AMP en el oeste de la península Antártica, con la finalidad de proteger sus recursos y servicios ecosistémicos (Cárdenas, 2020).
Un sistema de observación que incluya la instalación de anclajes en zonas oceánicas y costeras (temperatura, salinidad, pCOb, nutrientes, turbidez, flujos de material particulado, etc.), junto a estaciones meteorológicas de medición de parámetros atmosféricos (temperatura, presión y humedad del aire, velocidad y dirección de viento, etc.), así como en la criósfera (cambios en la masa de glaciares y nieves).
Esta red de mediciones permitiría evaluar durante todo el año los principales procesos asociados al CC y reducir la incertidumbre de modelos climáticos predictivos.
Recomendaciones y brechas del conocimiento
El Observatorio de Cambio Climático (OCC) es una oportunidad (tema-país de largo plazo) de tomar un liderazgo global en la observación del CC. Una estrategia/plan de observación continua ambiental (tierra-agua-aire) es altamente complementaria con las metas científicas de nuestro país (esto es, ministerios, academia e institutos tecnológicos públicos), en el sentido de asumir un liderazgo global en esta materia.
Este anhelo tiene su mayor brecha (debilidad) en la reducida capacidad de observación y monitoreo del océano Austral y la Antártica, donde esfuerzos interinstitucionales puedan contribuir con evidencia científica e información de excelencia en océano y atmósfera.
El siguiente paso es organizar la gobernanza de los datos e información científica (por ejemplo, un «Data Observatory»), que permita el eficiente traspaso de evidencia científica a tomadores de decisión.
También es deseable una aproximación integrativa a la observación del océano que considere los gradientes desde los sistemas terrestres a los marinos (criósfera, atmósfera y océano a nivel de cuencas), la consideración de ciclos biogeoquímicos (ciclos del agua, carbono, nitrógeno), las escalas temporales acordes a requerimientos y escalas locales (meteorología, estado del tiempo), hasta interdecadales (modelos climáticos frente al CC).
Finalmente, pensamos que la observación del CC a escala cuasi-hemisférica (17°-69° S) requiere de financiamiento del Estado de Chile y el apoyo a los programas científicos nacionales/regionales, centros de investigación y la logística adecuada de estaciones y bases científicas y el apoyo de plataformas científicas (buques, rompehielos),bases antárticas que permitan el trabajo anual, laboratorios integrados con sistemas de observación intercalibrados y un soporte técnico-especializado que permita la mantención de esta red.
Referencias
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Cavan E., A. Belcher, A. Atkinson, S. Hill, S. Kawaguchi, S. McCornack, B. Meyer, S. Nicol, L. Ratnarajah, K. Schmidt, D. Steinberg, G. Tarling & P. Boyd (2019). The importance of Antarctic krill in biogeochemical cycles. Nature Comm. 10:4742 https://doi.org/10.1038/s41467-019-12668-7.
Chapman C. C., M.-A. Lea, A. Meyer, J.-B. Sallée & M. Hindell (2020). Defining Southern Ocean fronts and their influence on biological and physical processes in a changing climate. Nat. Clim. Change, 10: 109-119. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0705-4.
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Freeman N. M. & N. S. Lovenduski (2016). Mapping the Antarctic Polar Front: weekly realizations from 2002 to 2014. Earth Syst. Sci. Data 8: 191-198. doi:10.5194/essd-8-191-
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