la programa argo constituye una revolución en la historia de la observación de los océanos, fundamental para el estudio del cambio climático. Se apoya en un ejército de más de 4.000 flotadores perfiladores que flotan constantemente en el océano y miden su temperatura y salinidad (y, a veces, propiedades biogeoquímicas como el oxígeno, el pH o la concentración de clorofila).
Estos robots autónomos, capaces de sumergirse desde la superficie hasta una profundidad de 2000 metros, brindan a los científicos una descripción sólida de la mitad del volumen del océano global. Pero, ¿cómo atravesar los misterios del abismo? Gracias a una nueva generación de flotadores, llamados flotadores Deep Argo, que pueden descender a 4.000 o incluso 6.000 metros de profundidad.
Ahora están siendo desplegados por científicos como parte de la misión insignia. “Un Argo” que tiene como objetivo, durante los próximos veinte años, mapear y estudiar el océano global y sus mares marginales, en todas las profundidades e integrando la medición de parámetros biogeoquímicos, esenciales para monitorear la evolución de la salud de los ecosistemas marinos o comprender mejor el ciclo del carbono. .
Soportar la presión del fondo marino
Para sondear tales profundidades, los investigadores e ingenieros tuvieron que superar una serie de desafíos tecnológicos. La presión bajo 2.000 metros de columna de agua es realmente muy alta -a 4.000 metros de profundidad es 400 veces mayor que en la superficie- y allí la señal del calentamiento global es muy atenuada. Por lo tanto, tuvieron que mejorar el rendimiento de los sensores o incluso adaptar el sistema hidráulico que permitiera que el flotador bajara o subiera en la columna de agua, mientras limitaba la energía a bordo necesaria para el funcionamiento autónomo durante varios años.
Los únicos otros dispositivos capaces de medir las propiedades físicas y biogeoquímicas de las profundidades del océano son las rosetas de “bathysonde”, un conjunto de sensores y botellas de muestreo colocadas al final de un cable electroportador que los investigadores desenrollan en lugares específicos de los buques oceanográficos. Estas mediciones precisas y de alta resolución ocasionales serán un activo considerable para verificar y posiblemente corregir los datos transmitidos sobre el agua por los flotadores Deep Argo.
Deep Argo, el termómetro del abismo
Los flotadores Deep Argo pronto permitirán cuantificar con precisión el aumento de la temperatura promedio del océano global entre la superficie y el fondo del océano, pero también identificar las regiones y las capas oceánicas más afectadas por el cambio climático en curso.
Se estima que el océano global absorbe más de 90% exceso de calor generado por las actividades humanas, debido a una capacidad de almacenamiento aproximadamente 1000 veces mayor que la de la atmósfera.
Por lo tanto, el océano amortigua significativamente el calentamiento atmosférico y el desequilibrio climático. Por otro lado, este almacenamiento de calor hace que casi la mitad de aumento actual del nivel del mar. De hecho, cuanto más aumenta la temperatura del agua, más se mueven y ocupan espacio las moléculas que la componen, y más ocupa un gran volumen. Además, el calentamiento acentúa la estratificación del océano al aumentar el contraste de temperatura entre las capas superficiales cálidas y las capas frías profundas. Esta estratificación afecta a ciertos mecanismos clave para la regulación del clima, como la mezcla de masas de agua y la circulación oceánica a gran escala, la transferencia de gases entre el océano y la atmósfera, e incluso la producción biológica primaria.
Almacenamiento de calor, ¿a qué profundidad?
Las primeras estimaciones de las rosetas “bathysonde” revelan que el océano por debajo de los 2000 metros de profundidad garantizaría 10 a 15% de este almacenamiento, y que es el Océano Austral el que mostraría el mayor calentamiento hasta el momento. Pero aún persisten fuertes incertidumbres, porque el costo de estas mediciones profundas por barcos las hace relativamente raras y bastante dispersas. Solo los flotadores Deep Argo podrán proporcionar acceso a mapas geográficamente detallados y temporalmente continuos de las temperaturas del agua por debajo de la marca de los 2000 metros, y permitirán a los científicos elaborar presupuestos de calor globales y regionales adecuados.
En la cuenca de Brasil, por ejemplo, una flota de 35 boyas perfiladoras Deep Argo desplegadas por un equipo estadounidense ya ha permitido cuantificar con precisión una calentamiento abisal continuo, posiblemente inducida por una desaceleración en el suministro de agua fría desde el sur a esta región. Ser capaz de explicar tales cambios de temperatura en el abismo, en particular mediante la disociación de las causas antropogénicas y los movimientos naturales del océano, es un gran desafío al que Deep Argo contribuirá en gran medida.
Mapeando las carreteras del abismo
Deep Argo también tiene como objetivo caracterizar la circulación oceánica a gran escala a través de sus trayectorias de deriva a 2000 metros o 3000 metros de profundidad, o a través de sus mediciones de temperatura y salinidad.
Esto permitirá comprender mejor lo que sucede con el calor almacenado al aprehender, entre otras cosas, el transporte y la circulación de las dos grandes masas de agua que bordean las grandes cuencas oceánicas: las aguas profundas del Atlántico Norte, formadas alrededor de Groenlandia, y Agua del fondo antártico, formada en las plataformas continentales de la Antártida. Ambos participan en la gran “cinta transportadora” de las corrientes oceánicas, generadas en parte por las diferentes densidades del agua de mar. Esta circulación oceánica, conocida como “termohalina”, juega un papel activo en la regulación del clima al vincular la superficie -y por lo tanto la atmósfera- y las grandes profundidades, y al redistribuir lentamente propiedades clave, como el calor, el oxígeno o el carbono, a lo largo de miles de kilómetros. .
La simple trayectoria de un flotador Deep Argo ya puede romper ciertos prejuicios, al revelar rutas oceánicas profundas aún insospechadas. Uno de los flotadores perfiladores de Deep Argo desplegado por Ifremer entre 2015 y 2017 en la zona de fractura de Charlie Gibbs en el Atlántico Norte, por ejemplo, se ha unido directamente al talud continental de Terranova en Canadá, en lugar de tomar una ruta más “clásica”, hacia Islandia y Groenlandia.
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A más largo plazo, cuando la red de flotadores perfiladores de Deep Argo haya logrado una cobertura global, homogénea y sostenible, finalmente podría ver la luz un mapa de la circulación profunda, como el que resulta de los flotadores de primera generación a la deriva a 1.000 metros de profundidad. , o derivados de datos de altimetría satelital para la capa superficial.
Esto representaría una fuente colosal de información y validación para los modeladores oceánicos y climáticos, que todavía luchan por representar numéricamente las corrientes de aguas profundas y los complejos procesos dinámicos que las gobiernan.
Deep Argo para predecir mejor “el océano que hará”
El programa también debería enriquecer el mundo de la modelización oceánica y climática. De hecho, las mediciones mejorarán el realismo de las simulaciones oceanográficas operativas, para predecir “cómo será el océano” de una estación a otra o de un año a otro.
Cuantas más observaciones tengan los científicos, con mayor precisión podrán modelar la dinámica de los océanos profundos y su impacto en la superficie del océano y otros componentes del sistema climático, como la atmósfera. Investigadores de Mercator Ocean International también han demostrado que al agregar las observaciones de 1200 flotadores a una simulación digital del océano, podemos reducir los errores en un 50% sobre la estimación de las variaciones globales y regionales de temperatura y salinidad”.
Hoy en día, alrededor de 200 flotadores perfiladores de Deep Argo permiten medir el océano global, entre la superficie y el fondo. Con el despliegue de una quincena de flotadores por año durante la próxima década, Francia contribuirá, junto con Europa, a la aceleración de la misión OneArgo, cuyo objetivo es mantener 1.200 flotadores Deep Argo en funcionamiento en todos los océanos.
El creciente número de publicaciones científicas innovadoras basadas en estos nuevos robots autónomos ofrece una idea del alcance del conocimiento y los beneficios sociales por venir.
Marine Bollard (Euro-Argo) es coautor de este artículo.
La versión original de este artículo fue été publicado en La conversaciónun sitio de noticias à dédié para el intercambio de ideas entre expertos académicos y el público en general.
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