Clima
oceánico: los mares mexicanos ante el cambio climático
global
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Artemio
Gallegos García*
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INTRODUCCIÓN
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HA TRANSCURRIDO POCO MÁS de un siglo desde las primeras
advertencias sobre el aumento en la concentración de bióxido
de carbono atmosférico (CO2) debido a la quema de combustibles
fósiles pudiera alterar las propiedades ópticas
de la atmósfera (Arrhenius 1896 y Callendar 1938) e inducir
cambios en las componentes de la ecuación del equilibrio
termodinámico de la Tierra, particularmente la que se refiere
a la temperatura media global de la capa límite de la troposfera
baja.
En la década de 1950, algunos científicos —entre
los que destacaron Carl Gustav Rossby y Roger Revelle— revivieron
el tema de la creciente concentración del CO2 y alentaron
la realización de estudios analíticos que condujeron
a las primeras estimaciones detalladas de este problema (Revelle
y Suess 1957, Bolin y Eriksson 1959). Tales trabajos germinales
estimularon una línea de investigación geofísica
de suprema importancia y de contundente actualidad —el estudio
del clima terrestre y del cambio climático global—
con la que al paso del tiempo se constata que la enérgica
actividad desarrollista del conglomerado humano perturba la “evolución
natural” de la atmósfera, del mar y de la tierra,
a tal grado que pone en riesgo su propia supervivencia en éste
nuestro planeta.
El tiempo transcurrido desde entonces ha atestiguado la emergencia
vigorosa de las Ciencias Ambientales y el desarrollo de investigaciones
teóricas y empíricas específicas, y la realización
de extensos programas nacionales e internacionales de observación,
registro y medición de muy diversas variables ambientales
relacionadas con el clima terrestre; su evolución, variabilidad
y predicción a escalas local, regional y global.
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EL
CLIMA
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La
más obvia manifestación del clima en algún
lugar de nuestro planeta, escogido al azar, es el carácter
de los cambios en las condiciones ambientales que suceden en ese
punto geográfico. De esta manera emergen y se identifican
los acontecimientos locales del estado atmosférico cotidiano
—el ‘tiempo’ diario— de cuya estadística
acumulativa resultan las definiciones de temporadas (‘lluvias’,
‘sequía’, ‘nevadas’, etc.) y las
condiciones meteorológicas promedio que distinguen a las
estaciones del año en ese lugar. Típicamente, en
un periodo de varias décadas, estos cambios se dan regularmente
y casi siempre en el mismo orden. Éstos se repiten año
con año en la misma sucesión y con expresiones ambientales
distintivas de cada época, aunque debe destacarse que en
muchos lugares son notorias algunas manifestaciones anómalas
entre estaciones similares, una o más veces en una década.
Existen en la literatura científica muy diversas descripciones
coherentes del clima terrestre (SCOPE 1986 y Schneider 1989),
comúnmente conocidas como ‘modelos del Sistema Climático
Global’. Refiriéndose a éstos de manera muy
resumida, todos afirman que el Sol es la fuente principal —y
prácticamente única— de energía del
Sistema Climático Global (SCG), y que la radiación
solar se distribuye y se absorbe de manera heterogénea
y diferencial en la biosfera terrestre, creando persistentes gradientes
generalizados, lo suficientemente intensos como para generar e
impulsar movimientos atmosféricos y oceánicos de
redistribución de energía, momentum y masa, que
tienden a debilitar o eliminar a tales gradientes para establecer
un estado de equilibrio termodinámico y de homogenei- dad
total, que el SCG alcanzaría sólo después
de que desaparezca el forza- miento externo de la radiación
solar.
Algunos modelos del SCG enfatizan el origen y las características
distintivas de las estaciones; otros se esfuerzan en destacar
el ciclo regular anual del clima; unos cuantos enfocan una descripción
que explique la ocurrencia de las manifestaciones anómalas
en la sucesión de los ciclos anuales y también hay
los que acentúan su descripción en las variaciones
de muy largo plazo, como son las glaciaciones (ver el capítulo
Investigaciones de los glaciares y del hielo de los polos de L.
Vázquez, en esta sección) y otros cambios milenarios
de escala geológica (Kraus 1982).
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EL
OCÉANO Y EL CLIMA GLOBAL
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Otro
aspecto fundamental que los modelos del SCG tienen en común
es que todos ellos establecen, como premisa elemental, que el
océano juega un papel central en la evolución del
clima por su capacidad para almacenar, transportar y liberar enormes
cantidades de calor latente. En efecto, todos parten del hecho
de que el océano es el que conduce y modula el SCG mediante
tres procesos básicos de interacción océano-
atmósfera: (1) la absorción y emisión de
radiación electromagnética (fundamentalmente se
absorbe radiación solar y se emite radiación infrarroja);
(2) la evaporación y precipitación del agua, y (3)
los flujos de momentum, flotabilidad y calor.
Al océano se le considera, en todos los modelos, como una
especie de ‘volante inercial’ del SCG en virtud de
que el clima terrestre está dominado por la intensidad,
duración, ubicación y extensión geográficas
de las tasas de transferencia de energía, momentum y masa
entre el océano y la atmósfera. Tales condiciones
físicas determinan el carácter, la frecuencia, las
dimensiones y la fuerza de los meteoros que constituyen el tiempo
meteorológico y contribuyen de manera acumulativa a las
singularidades y a la identidad del clima local.
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EL
CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL
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En
principio, todo intento para abordar el problema del cambio climático
global debe tener como base el conocimiento preciso del estado
actual de la circulación atmosférica y oceánica
en nuestra región, la caracterización física
de las fuerzas que producen tales circulaciones y los cambios
que tales fuerzas sufrirán como consecuencia del calentamiento
global. Para ello es necesario, desde el punto de vista metodológico,
detectar e identificar los cambios estadísticamente significativos
en la circulación regional de la atmósfera y del
océano que pudieran asociarse claramente al calentamiento
global.
Para el caso del océano, infortunadamente y a pesar de
que durante los últimos 30 años se ha avanzado notablemente
en el conocimiento de la estructura hidrográfica regional
de los mares de México, no existe suficiente información
oportuna y contemporánea de la circulación regional
del océano, ni en cantidad ni en calidad, para abordar
el problema únicamente de esta manera. La situación
para el caso de la atmósfera no es muy distinta.
MODELOS NUMÉRICOS
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La
modelación numérica del movimiento del océano
es una disciplina fundamental en la investigación oceanográfica
moderna. Es una metodología en permanente desarrollo y
expansión, siguiendo de cerca los avances más recientes
en tecnología cibernética y en algoritmos numéricos.
No existe área de las Ciencias del Mar que no haya sido
tocada con las técnicas de la modelación numérica,
y el tema de la circulación oceánica es sin duda
el que más a fondo ha sido abordado: así lo corrobora
la gran familia de modelos de circulación oceánica.
Hoy en día existen modelos que se pueden usar para imitar
la circulación del océano a escala global, o bien
para remedar el flujo de las corrientes en una bahía de
unos cuantos kilómetros de extensión.
Los modelos numéricos se usan para examinar la física
de los procesos dinámicos y termodinámicos de tendencia
al equilibrio que ocurren en el océano, en un amplio rango
de escalas de tiempo y espacio. En particular, con los modelos
de circulación del océano se intenta reproducir
corrientes y transferencias de calor, masa y momentum bajo diversas
condiciones de forzamiento, entre otras por viento y por flujos
de flotabilidad. Además de tener ahora una mejor resolución
espacial y temporal, muchos modelos actuales admiten procedimientos
de asimilación de información e incorporan datos
in situ (hidrografía, altimetría satelital, nivel
del mar, precipitación, nubosidad, radiación solar,
temperatura de la superficie del mar, etc.).
El
beneficio de tales avances se refleja ahora en reproducciones
más parecidas a las observaciones oceanográficas.
En resumen, los modelos numéricos actuales de la circulación
del océano son herramientas muy útiles para la predicción
y, en consecuencia, tienen una gran aplicación en los estudios
sobre los impactos del cambio climático global.
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ESCENARIO
DEL CLIMA
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La
Tierra, durante el último millón de años,
ha completado ocho ciclos glaciales, oscilando de manera irregular
entre un periodo ‘glacial primordial’, cuando las
condiciones ambientales promedio del planeta son de frío,
sequedad o lluvias escasas, gran extensión de los hielos
polares y glaciares y el consecuente descenso del nivel del mar,
y un periodo ‘interglacial húmedo’, caracterizado
por condiciones ambientales medias de gran humedad y precipitación
intensa, calor persistente, ausencia o presencia escasa de hielo
polar y glaciar y un elevado nivel del mar (Broecker 1982). El
clima actual se encuentra entre tales condiciones extremas, pero
de manera inexorable avanza hacia alguna de ellas. Superpuestas
sobre estas milenarias oscilaciones de escala global, existen
otras fluctuaciones climáticas de mucho más corta
duración y de menor extensión geográfica.
Un ejemplo es el periodo que dura alrededor de 400 años
(de 800 a 1200 d. C.), conocido como el ‘Pequeño
Medioevo Cálido’, cuando el nivel medio del mar estuvo
casi medio metro por arriba de su valor actual y la temperatura
media ambiental fue 1°C más cálida que ahora.
Sin duda ha sido ése el periodo más caliente de
los últimos 2000 años, y fue más claramente
percibido en las costas de la región del Atlántico
del norte (Williams y Wigley 1983). Cambios en el clima regional
como éste podrían dispararse a causa de un aumento
en la concentración de gases invernadero en la atmósfera,
y son dichos cambios futuros los que demandan la atención
de nuestra sociedad actual.
El ciclo hidrológico de la Tierra se sustenta en la capacidad
del océano para almacenar, transportar y liberar enormes
cantidades de calor, y debido a esta virtud tiene una influencia
determinante en el clima y su variabilidad. Sin embargo, el océano
se subordina a los cambios que ocurren en la atmósfera,
particularmente a las fluctuaciones en el régimen de vientos
sobre la superficie del mar, a los procesos de evaporación-precipitación
marina y a la radiación neta sobre el océano. Este
hecho nos permite indagar sobre las condiciones oceánicas
que prevalecerían en una Tierra más caliente si
se conocen con un nivel razonable de certidumbre la distribución
geográfica y la intensidad media de los vientos dominantes,
régimen de precipitación-evaporación y radiación
neta sobre la superficie de nuestro planeta.
Diversos estudios sobre paleoclima y sobre el clima reciente (Butzer
1964, Lamb 1964, Harris y Fairbridge 1967, Kellog 1977, Palutikof
et al.1984, y Jones y Wigley 1990) proporcionan elementos para
reconstruir de manera razonable la distribución geográfica
de vientos dominantes, evaporación, precipitación,
radiación neta y presión atmosférica a nivel
del mar, bajo condiciones típicas de una Tierra más
caliente, lo mismo que de una más fría. Bajo esta
premisa se puede intentar entonces la descripción de la
circulación oceánica en las condiciones ambientales
imaginadas.
Circunscribimos
nuestro interés en la circulación del océano
en una Tierra más caliente, en virtud del inminente calentamiento
global (ver el capítulo El ciclo global del carbono, de
V. Jaramillo, en esta sección).
Así, los resultados de las reconstrucciones sugieren
que en una Tierra con temperatura ambiental promedio más
alta:
-
El calentamiento en verano sobre los continentes es más
pronunciado, lo cual es causa a su vez de que las presiones
atmosféricas a nivel del mar sean más bajas
que las actuales, la radiación neta sea mayor, la evapo-transpiración
más intensa, y ocurra una intensificación en
las circulaciones tipo monzón entre tierra y mar, en
la troposfera baja. Además, aumenta el contraste entre
las condiciones meteorológicas promedio sobre tierra
y sobre mar, que se traduce en una mayor precipitación
a lo largo de la franja costera y, consecuentemente, decrece
la precipitación tierra adentro.
-
Durante los veranos, los gradientes térmicos y de presión
atmosféri- ca a nivel del mar entre tierra y mar son
mucho más acentuados que los que se desarrollan durante
el invierno. Así, la interacción entre centros
de alta y baja presión atmosférica resulta en
una conversión de energía potencial disponible
a energía cinética más violenta y efectiva.
Este proceso se manifiesta en la intensificación de
los vientos dominantes y, consecuentemente, se ejerce un mayor
esfuerzo del viento sobre el océano.
-
Los inviernos muestran una diferencia muy débil entre
los centros semi-permanentes de alta y de baja presión
atmosférica (a nivel del mar). Los mecanismos que mantienen
la circulación atmosférica se tornan laxos y
la radiación neta estimula movimientos convectivos
endebles. En consecuencia, los desplazamientos relativos latitudinales
de masas de aire húmedo tropical y de aire seco subtropical
provocan ciclones y anticiclones en latitudes medias que inducen
débiles vientos dominantes.
En
la suposición de tales condiciones atmosféricas
típicas de una Tierra más caliente, la circulación
del océano, por lo menos de su estrato superficial (0 -1000
m), debe responder a un forzamiento atmosférico con fuertes
contrastes entre invierno y verano. Pero la inercia dinámica
y térmica del océano hace que éste responda
al forzamiento con un retraso de dos a cuatro meses. Así,
los impulsos atmosféricos de verano se manifiestan en el
océano plenamente hasta mediados o fines de otoño
y su señal persiste hasta la primavera o principios del
verano siguiente, según la magnitud del flujo de energía
que la atmósfera haya cedido al océano —principalmente
por efecto del viento— el verano anterior. De esta manera,
un invierno suave no establecería condiciones propicias
para la disipación de la energía cinética
de las corrientes marinas de superficie, y el forzamiento atmosférico
del verano siguiente sería más eficaz que el anterior.
Por el contrario, si se da un invierno crudo y prolongado, la
disipación de las corrientes marinas superficiales sería
más drástica y el forzamiento del verano siguiente
tendría condiciones iniciales poco favorables para el restablecimiento
de corrientes superficiales de magnitud similar al verano anterior.
Esta
línea de pensamiento conduce a proponer escenarios posibles
de la circulación oceánica en una Tierra más
caliente. Así, por ejemplo, una sucesión de inviernos
suaves favorece la intensificación de las corrientes marinas,
en tanto que la sucesión de inviernos crudos y prolongados
debilitaría el movimiento del estrato superficial del mar.
El punto que se debe enfatizar es que en una Tierra más
caliente, la variabilidad de la circulación superficial
del océano es básicamente el resultado de la magnitud
y rapidez con que se den los cambios verano-invierno en el forzamiento
atmosférico, así como de su extensión y ubicación
geográfica. Tales cambios: (1) determinan la posición,
rapidez y dirección de las corrientes marinas superficiales;
(2) establecen la localización, extensión y frecuencia
de episodios de surgencia eólica; (3) definen la localización,
extensión y frecuencia de episodios de sedimentación-erosión
y de inundación costera; (4) controlan la magnitud y variabilidad
de los transportes de volumen, masa y calor a través de
estrechos, pasos y canales entre cuencas oceánicas, y (5)
gobiernan la generación, desplazamiento y disipación
de los movimientos de mesoescala en el océano (anillos,
vórtices, filamentos, ondas largas de muy baja frecuencia,
etc.). En resumen, el inminente calentamiento del SCG inducirá
cambios en la circulación superficial de los mares, por
lo que la manifestación de tales cambios y sus posibles
efectos deben anticiparse con toda oportunidad.
¿Qué
se requiere para que esto sea posible?
RECOMENDACIONES
La
medición y el registro regularizado de variables físicas,
químicas y biológicas de los mares de México
es una actividad de primordial importancia para cubrir las demandas
básicas de cualquier estudio serio del impacto potencial
del cambio climático global en la región marina
y continental de México. La observación sistemática
es necesaria para conocer, medir y describir de manera apropiada
la variabilidad oceánica que pudiera identificarse como
una manifestación regional del cambio climático
y para advertir posibles impactos de carácter ambiental
(ver el capítulo La variabilidad climática en los
registros instrumentales de México, de E. Jáuregui,
en la sección III).
¿Qué
variables marinas, en qué lugares y con qué frecuencia
se deben registrar y medir para detectar cambios significativos
y de probables efectos de las condiciones oceánicas de
los mares de México a causa del cambio climático?
Las
variables oceánicas que se deben registrar de manera sistemática
son:
-
Hidrográficas físicas, químicas y biológicas:
temperatura, salinidad, oxígeno disuelto, nutrientes
(nitratos, fosfatos, etc.), clorofila y productividad primaria.
-
De superficie: nivel del mar, temperatura del aire, presión
atmosférica, radiación incidente, emitida y
neta; nubosidad, evaporación, precipitación
y temperatura de la superficie del mar.
-
Cinemáticas: perfiles de la velocidad del agua de mar
(corrientes marinas, mínimo de la superficie hasta
1000 m de profundidad) registrados con tecnología moderna
[ADCP’s (perfilador acústico dopler de corriente),
anclajes de correntímetros, flotadores rastreados con
satélite, etc.].
-
De condición de frontera: viento y esfuerzo del viento
sobre el mar, descarga de ríos y batimetría
de alta resolución, particularmente en la zona de transición
de la plataforma continental.
Los
lugares donde se considera conveniente realizar observaciones
y registros de manera regular y programada, son estrechos, pasos
y canales y aquellos identificados como áreas de surgencia
persistente. Específicamente, se debe medir en la boca,
en la parte media y en el extremo interior del Golfo de California;
también a lo largo de por lo menos 10 transectos (al menos
de 250 km de longitud) perpendiculares a la costa mexicana del
Pacífico, uniformemente espaciados, desde la frontera con
Estados Unidos hasta la frontera con Guatemala.
El Golfo de Tehuantepec es un área de singular interés
en virtud de que se conecta meteorológicamente con el Golfo
de México durante la temporada de ‘nortes’.
Esta señal es muy rica en información climática.
En el Golfo de México es necesario realizar observaciones
y registros en el Canal de Yucatán, en por lo menos 10
transectos (de al menos 250 km de longitud) perpendiculares a
la franja costera, espaciados de manera regular desde Tampico
hasta Chetumal; uno de éstos desde Tuxpan, Veracruz, hasta
el Arrecife de Alacranes, sobre la Plataforma de Yucatán.
Además, se deben hacer las observaciones y mediciones marinas
pertinentes para la detección y seguimiento de los anillos
anticiclónicos que se generan intermitentemente en el Golfo
de México.
Hay
también, en la frecuencia, magnitud e intensidad de éstos,
una señal climática muy importante.
Las observaciones sistemáticas que se realicen deben ser
tales que la resolución espacial y temporal de las series
de tiempo que de ellas resulten, permitan identificar con claridad
señales oceánicas estacionales, anuales, interanuales
y decadales. Ello implica, por ejemplo, que si se ‘siembran’
anclajes de correntímetros, éstos se mantengan en
servicio por un periodo de al menos tres años.
El registro sistemático y regular del nivel del mar, que
debería efectuarse en todos los puertos de México,
es una señal de importancia fundamental para el estudio
del clima oceánico y del cambio climático. Sus fluctuaciones
de muy baja frecuencia (o largo plazo), una vez filtradas las
mareas, están correlacionadas con cambios en la presión
atmosférica a nivel del mar (efecto del barómetro
invertido), con la expansión térmica del agua de
mar y con los cambios en las corrientes marinas. La instrumentación
científica para registrar y medir el nivel del mar es asequible
y se puede instalar en casi cualquier lugar de la costa o en aguas
someras. Todo proyecto de investigación integral del cambio
climático que se precie sensato debe examinar la variable
‘nivel del mar’ con todo detalle (Gallegos et al.
1993).
Los acervos históricos nacionales de información
meteorológica y oceanográfica existentes en la actualidad
deben someterse a un nuevo análisis, si es que ya antes
han sido analizados, para extraer de ellos la máxima información
posible relativa al cambio de clima en la región mexicana
y alimentar con ella a los modelos numéricos del clima
más confiables. Los productos contribuirán, seguramente,
a una predicción más acertada de los impactos potenciales,
adversos o benéficos, que el cambio climático imponga
en México.
CONCLUSIONES
La
circulación superficial del océano es una condición
de frontera para los sistemas de corrientes marinas sobre la plataforma
continental que afectan el equilibrio del agua dulce versus agua
de mar de los ecosistemas costeros y modifican la ubicación
y magnitud de los procesos costeros de sedimentación y
erosión (Hendry 1993). La circulación superficial
del océano es también determinante en la distribución
de huevos y larvas y en los patrones de migración de especies
marinas de importancia comercial; luego entonces, es un factor
importante en la localización y comportamiento de las áreas
de pesca. Más aún, los planes de contingencia para
derrames marinos de sustancias contaminantes y el trazado de rutas
óptimas para la transportación marítima se
diseñan sobre la base de la mejor información regional
posible de las condiciones meteorológicas y ambientales,
incluyendo a las corrientes marinas. Luego entonces, es necesario
conocer los cambios esperados en la circulación oceánica
con el propósito de estar preparados para atenuar los impactos
socioeconómicos negativos y para administrar los beneficios
regionales que pueda traer consigo el cambio climático
en México, principalmente en la zona costera.
Es por ello urgente e indispensable conocer, describir y entender
la variabilidad de las condiciones oceanográficas de los
mares mexicanos e indagar sobre sus tendencias a escalas climáticas.
La caracterización de la estructura espacio-temporal del
clima oceánico es crucial para la oportuna detección
de cambios significativos en la circulación del estrato
superficial de los mares mexicanos.
Si
bien los modelos numéricos y la paleoclimatología
son herramientas útiles para reconstruir escenarios posibles
del clima regional, éstas no sustituyen de manera alguna
los indispensables programas de observación, medición
y registro sistemático de las variables ambientales elementales
del SCG. En tanto estos programas, obligatorios e ineludibles,
no se lleven a cabo de manera apropiada, será imposible
hacer predicciones razonables y plausibles sobre los impactos
potenciales que en México —sus tierras y sus aguas
marinas— tendrá el inminente cambio climático
global.
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Notas
* Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM.
