La Oscilación Ártica (AO) y sus efectos en la banquisa

En la entrada de ayer nos referíamos a los índices de circulación atmosférica AO/NAO y a su papel en la variabilidad de la extensión de la banquisa en el mar Báltico, señalando que sus efectos podían rastrearse también en el conjunto del Ártico y su hielo marino.

Recordemos que la AO mide la diferencia de presión entre el Ártico y las latitudes medias. El estado neutro de esta oscilación reflejaría la diferencia media, y se correspondería en invierno con algo como lo que vemos en este mapa (presión media en invierno en el Ártico en el período 1958-2000): un centro de altas presiones (el anticiclón de Beaufort) sobre el sector Pacífico del Ártico, mientras que en el mar de Barents y en buena parte del sector atlántico dominan las bajas presiones con centro en torno a Islandia:

Cuando hablamos de AO/NAO positivas (AO+), la diferencia de presión entre el Ártico y las latitudes medias es mayor de lo habitual, y encontramos en el Ártico presiones más bajas. Por contra, hablamos de AO/NAO negativas (AO-) cuando la diferencia es menor y encontramos en el Ártico presiones más altas de lo habitual. Algo así:

¿Y qué efectos tiene esto sobre la banquisa ártica? Antes de nada, para ello debemos conocer cuáles son los movimientos principales de la banquisa ártica, íntimamente relacionados con el campo de presión y los vientos originados por el patrón de circulación atmosférica que veíamos en la primera imagen. En este mapa podemos observar esos dos movimientos, el Giro de Beaufort, y la Deriva Transpolar:

El Giro de Beaufort hace recircular el hielo en el interior del Ártico, permitiéndo que gane espesor durante años sucesivos. Por contra, la Deriva Transpolar expulsa el hielo del Ártico a través del estrecho de Fram (entre Groenlandia y las islas Svalbard) hacia las aguas más templadas del Océano Atlántico, donde el hielo irremediablemente termina por derretirse.

Con AO/NAO+, la Deriva Transpolar se ve fortalecida, acelerada y desplazada algo hacia el oeste, con lo que apunta directamente hacia el estrecho de Fram, expulsando grandes cantidades de hielo a través del mismo. Además, las bajas atlánticas penetran más en el Ártico vía los mares de Barents y Kara, arrastrando con ellas vientos templados del suroeste que hacen subir las temperaturas y limitan la formación de hielo, así como favoreciendo la llegada de agua templada atlántica hasta el Océano Ártico, lo que opera en el mismo sentido de reducción del hielo. Todo esto es un proceso con memoria, pues el estado de NAO/AO durante el invierno determinará en buena medida la fuerza del flujo de agua atlántica hacia el Ártico en los meses siguientes.

Por el contrario, con AO/NAO- la mayor presencia de altas presiones en el Ártico tiende a fortalecer el Giro de Beaufort, que empuja hacia el este a la Deriva Transpolar reduciendo el campo de acción de la misma. Así se limita la expulsión de hielo, sobre todo multianual, hacia el Atlántico, y se favorece la recirculación del mismo en el interior del Ártico. Además, la fase negativa de la AO mantiene a raya el flujo de agua templada atlántica que se cuela en el Ártico a través del mar de Barents y de la corriente del oeste de las Svalbard. En realidad no sólo disminuye el flujo de agua atlántica que entra en el Ártico, sino que el agua superficial ártica y la banquisa se pueden incluso ver arrastradas hacia el S/SW, principalmente hacia el mar de Barents. Esto se deja notar también en verano, ralentizándose el deshielo debido a la mayor extensión del agua superficial ártica en el límite con el Atlántico y a la menor presencia de agua atlántica (cálida y de más salinidad) dentro del Ártico.

Todo esto resulta en un proceso acumulativo, pues los efectos se hacen sentir con más fuerza no por un invierno aislado, sino por ciclos de inviernos con predominio de uno u otro patrón circulatorio. Así, los ciclos de inviernos con AO- favorecen la acumulación de hielo multianual en el Ártico, lo que redunda en veranos con más hielo. Por contra, los ciclos de inviernos con AO+ favorecen la expulsión del hielo multianual del Ártico y su sustitución progresiva por hielo de menor edad, que se derrite más fácilmente en verano.

En esta gráfica tenemos los valores de la AO invernal para el período 1950-2008:

Se puede observar en ella como en las décadas de los 50 y 60 predominaba claramente la AO negativa. En los 70 y 80 comienzan a aparecer algunos inviernos con AO positiva, pero no es hasta 1989 cuando se produce el auténtico cambio de patrón, con una brusca transición a AO+ y el predominio de este estado desde entonces durante las dos siguientes décadas.
Ya este brusco tránsito a una fuerte AO+ en 1989-1990 produjo una gran expulsión de hielo multianual a través del estrecho de Fram (entre Groenlandia y las Svalbard) hacia el Atlántico, donde este hielo se derrite.

La persistencia de este patrón durante los años siguientes habría provocado drásticos cambios en la composición del hielo ártico, pues la mayor parte del hielo multianual, más grueso y firme, habría abandonado el Océano Ártico, dejando en su lugar hielo de formación anual, de mucho menor espesor y más débil, que se derrite mucho más fácil en verano. Este cambio de patrón podría por tanto haber influido notablemente en la disminución del hielo marino ártico observada en las dos últimas décadas.

Esta imagen publicada en el National Geographic resume bien varios de los aspectos que hemos comentado. La parte de arriba corresponde a la fase positiva o cálida (AO+) y la parte de abajo a la fase negativa o fría (AO-). En los mapas pequeños de la derecha se representa la presencia de agua atlántica en el interior del Ártico, siendo mucho mayor con AO+. Los mapas grandes muestran la distribución geográfica de anomalías cálidas (naranja) y frías (azul) con cada uno de los dos patrones. Regionalmente, el mapa superior muestra como AO+ enfría Groenlandia y el este de Canadá, con más banquisa en esta zona, y calienta Eurasia y los mares de Barents y Kara. El mapa inferior, correspondiente a AO-, muestra una distribución regional de las anomalías inversa a la anterior:

Tras dos décadas de predominio de AO+, este invierno 2009-2010 ha irrumpido con el valor más negativo para la AO desde que hay datos, en 1950.
De momento dejaremos esta imagen mostrando las anomalías de presión en el trimestre invernal 2009-2010, en la que se observa como las presiones han sido mucho más altas de lo habitual sobre el Ártico, sobre todo en el sector Atlántico del mismo:

Lo mismo pero con un mapa de las anomalías en la altura del geopotencial a 500hPa:

En próximas entradas trataremos de rastrear con mayor concrección cuáles han sido los efectos de esta AO- del invierno 2009-2010 en la deriva y los movimientos del hielo ártico, en la distribución regional de las anomalías de extensión de la banquisa, etc.
Tras los últimos inviernos con AO negativa (1996 y 2001) los veranos correspondientes se caracterizaron por mostrar extensiones bastante altas de la banquisa ártica. También será interesante comprobar cómo responde este próximo verano (aunque habrá más factores en juego).
Iremos desarrollando y siguiendo todos estos aspectos en futuras entradas.

Fuentes:
ERA 40
Antón Uriarte: El hielo del Ártico
NCEP/NCAR
On the Response of Sea Ice to the Arctic Oscillation
National Geographic, marzo 2000
El Ártico a examen