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Altimetría oceánica: midiendo el aumento del nivel de mar

La superficie de los océanos puede parecer constante pero, por múltiples motivos, lejos está de serlo. Desde hace más de 40 años se registran estos cambios a través de instrumental satelital. Preocupa el marcado aumento del nivel del mar de las últimas décadas.

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Se estima que cada 25 milímetros de aumento del nivel del mar se traduce en 2.5 metros de playa perdida en las costas.

La superficie de los océanos no es constante alrededor del planeta. Desde un barco, un avión o una playa podrá parecerlo, pero lo cierto es que el agua del océano se acumula en picos y valles, pudiéndose encontrar más alto en algunas costas que en otras, con variaciones que pueden ir de los 2 a 3 metros.

Hay muchas razones por las que la superficie del océano es irregular. La fricción entre el viento y el agua hace que se acumulen olas. El efecto de la gravedad de la Luna y el Sol hace que las mareas suban y bajen. La rotación de la Tierra (efecto Coriolis) y el flujo de las corrientes también acumulan agua en vastas corrientes. La presión atmosférica empuja y tira de la superficie del agua. Los continentes, las islas e incluso los montes submarinos ejercen un tirón gravitacional que atrae el agua a su alrededor.

Sumado a estos efectos naturales, la mano del hombre aporta lo suyo a través del calentamiento global antropogénico que en los últimos 140 años ha inducido a un aumento de 21 a 24cm en el nivel medio del mar.

Además, el agua de mar con diferentes temperaturas y salinidades puede ser más o menos densa, llenando más o menos volumen. Esta es una diferencia bien conocida entre el Pacifico y el Atlántico, presentando el primer océano un nivel medio más elevado (alrededor de 20cm).

Medir a través del tiempo

Durante más de cuatro décadas, los científicos han utilizado instrumentos satelitales conocidos como altímetros de radar para monitorear la topografía de la superficie del océano. Este instrumental envía continuamente pulsos de ondas de radio (microondas) que rebotan en la superficie del océano y se reflejan hacia el satélite. El instrumento calcula el tiempo que tarda la señal en regresar y, al mismo tiempo, rastrea la ubicación precisa del satélite en el espacio. A partir de esto, los científicos pueden derivar la altura de la superficie del mar directamente debajo del satélite.

Antes de la era satelital, las mediciones de altura de mar se basaban en mareógrafos costeros, aunque esta forma de medición presenta muchas limitaciones. Sin embargo, las lecturas de los mareógrafos son muy importantes para corroborar actualmente lo que observan los satélites.

Desde 1992, hubo cuatro misiones de referencia en cuanto a medición de la altura de nivel de mar: TOPEX / Poseidon (1992-2006), Jason-1 (2001-2013), Ocean Surface Topography Mission / Jason-2 (2008-2019) y Jason-3 (2016 al presente). Estas mediciones proporcionan un registro de topografía oceánica unificada y la cobertura equivalente a medio millón de mareógrafos.

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Tendencias globales en el nivel del mar según lo observado entre 1993 y 2018. Fuente: earthobservatory.nasa.gov

El mapa de arriba muestra las tendencias globales en el nivel del mar según lo observado desde 1993 hasta 2018 por estas cuatro misiones de referencia. Hay variaciones espaciales en la tasa de aumento del nivel del mar, y muchas partes del océano aumentan más rápido (tonos rojos y naranjas) que la tasa global.

Lo desafíos de este tipo de mediciones

Detectar unos pocos milímetros de cambio en medio del movimiento dinámico del océano es un enorme desafío. El satélite tiene que sensar hacia abajo a través de 1300 kilómetros de atmósfera. Si bien las nubes no son un problema para el radar, la cantidad de humedad en el aire ralentiza la señal de radio y puede hacer que el océano parezca más alto o más bajo de lo que realmente es. Para compensar esto, los ingenieros han construido instrumentos en los satélites para medir el vapor de agua y tener en cuenta sus efectos.

Otro desafío es conocer la altura exacta del satélite. Para ello, cada uno tiene reflectores que pueden hacer rebotar señales láser desde estaciones terrestres para medir la altitud. Los satélites también tienen receptores Doppler y del Sistema de Posicionamiento Global para localizar mejor la ubicación. El objetivo es saber exactamente qué tan lejos está el satélite del centro de la Tierra en cualquier momento.

Incluso, los científicos tienen que tener también en cuenta otro tipo de cuestiones para minimizar el error tales como patrones y oscilaciones (como El Niño y La Niña) que pueden durar meses, años o décadas, agregando cambios en el comportamiento del agua.

Números desalentadores

Los resultados obtenidos desde que comenzaron las misiones satelitales de referencia en 1992 indican que el nivel medio del mar aumentó 95 milímetros y que esta tasa se está acelerando.

Si bien unos pocos milímetros de agua más alta pueden parecer insignificantes, los científicos estiman que cada 25 milímetros de aumento del nivel del mar se traduce en 2.5 metros de playa perdida en las costas. También significa que las mareas altas y las marejadas ciclónicas pueden aumentar aún más, provocando más inundaciones costeras, incluso en días soleados. Algunas estimaciones sugieren que los mares podrían subir otros 650 milímetros para el año 2100 si las capas de hielo y los glaciares de la Tierra se siguen derritiendo y sus aguas se siguen calentando.