#16. ¿Cómo impactó el frío invierno de 2005 en el Mar Balear?

RosetaEn la primavera de 2005, investigadores del Instituto Español de Oceanografía (IEO), detectaron cambios intensos  en las aguas profundas del Mar Balear. El progresivo calentamiento anual de 0.011ºC que se venía observando desde 1996 y que probablemente se estaba produciendo desde mucho antes, se había interrumpido con una drástica caída de 0.14ºC en un solo año. Esto ocurría en aguas al norte de los canales de las Islas Baleares y al este de la isla de Menorca por debajo de los 1000 metros de profundidad, extendiéndose posteriormente a todo el Mediterráneo occidental.

El fenómeno era relevante puesto que esas aguas profundas constituyen un importante indicador de las tendencias en el cambio global. De hecho el calentamiento y aumento de salinidad de estas masas de agua se atribuyen a cambios en la atmosfera, entre ellos la modificación del régimen de precipitaciones, la mayor frecuencia de inviernos severos, el efecto invernadero y las variaciones en los aportes fluviales.layers 1En líneas generales, el Mediterráneo occidental puede considerarse constituido por cuatro grandes masas de agua, cada una de ellas con un origen diferente y unas propiedades físicas que las caracterizan. A partir de las aguas superficiales se originan las más profundas y cada una de ellas tiene unas características (trazadoras), particulares, fundamentalmente temperatura, salinidad y en consecuencia densidad y oxígeno disuelto. Al modificarse estas características en las aguas superficiales, fundamentalmente por los intercambios con la atmósfera, se hacen más pesadas y se hunden en procesos convectivos de invierno como muestra el gráfico 1.

La capa de aguas superficiales llega a unos 200 metros de profundidad y está constituida por aguas de origen atlántico. Es la llamada Atlantic Water (AW) que, recién llegada del Atlántico a través del estrecho de Gibraltar, fluye hacia el este a lo largo de las costas norteafricanas. Esta AW “reciente” mantiene la temperatura y salinidad propia de las aguas atlánticas (menos de 37.5 partes por mil (ppm) de salinidad y más de 13ºC de temperatura, entre 13 y 28ºC).frente balear 2Al norte del Mediterráneo occidental, frente a las costas europeas encontramos la misma agua atlántica. Desde la costa norteafricana la AW “reciente” asciende hacia el norte y sufre procesos de evaporación que provocan un aumentado de su salinidad (37.5-38.2 ppm) para convertirse en la llamada AW “residente”. Estas dos masas de agua de diferente densidad se reencuentran en el entorno de las Islas Baleares dando lugar a un frente (gráfico 2) que es determinante para la dinámica oceanográfica de la zona. Por debajo de estas masas de agua encontramos otras tres capas o masas de agua, dos intermedias y una profunda (Gráfico 1). El agua intermedia de invierno o Winter Intermediate Water (WIW), de 37.9 a 38.3 ppm de salinidad y 12.5-13ºC de temperatura, tiene su origen en procesos convectivos de invierno, por hundimiento del agua superficial al adquirir mayor densidad. El agua levantina intermedia o Levantine Intermediate Water (LIW), de 38.45-38.80 ppm y 13-13.4ºC, proviene del AW “reciente” que llegó directamente al Mediterráneo oriental, donde sufrió una mayor modificación, para luego regresar al Mediterráneo occidental situándose por debajo de las aguas superficiales. Por debajo de estas dos capas, en la parte más baja de la columna de agua, entre el fondo y los 900-1000 metros de profundidad, aparece el agua mediterránea profunda de invierno, la Winter Mediterranean Deep Water (WMDW), de 38.4-38.48 ppm y 12.7-12.9ºC. Estas aguas, al igual que la WIW, se originan en el Golfo de León y en el Mar Ligur al hundirse la AW superficial después de hacerse más pesada en procesos convectivos de invierno.  Independientemente de estos movimientos verticales de convección, estas masas de agua tienen, en términos generales,  un movimiento horizontal ciclónico, anti-horario, forzado por el efecto coriolis, a lo largo del margen continental de la cubeta mediterránea occidental como se muestra en el gráfico 3.

circulacion 3Asimismo, al hundirse las aguas superficiales, para dar lugar a WMDW, arrastran materia particulada en suspensión, tanto en el cascading que se produce en el margen continental como en los procesos de convección que se producen en mar abierto como podemos ver en el gráfico 1. Esto da lugar a la formación, en esa capa profunda, de altas concentraciones de sedimentos (0.1-1 miligramos por litro) que provocan una mayor turbidez. Es la llamada capa nefeloide o Bottom Nepheloid Layer (BNL), del griego nephos (nube). La amplitud y extensión de esta capa depende de la intensidad de estos procesos de cascading y convección que se producen cada año. En 2005-2006 la BLN llegó a alcanzar una amplitud de unos 1500 metros para luego ir reduciéndose poco a poco hasta unos 100 metros.

Lo que ocurrió en los inviernos 2004-2005 y 2005-2006, fue que la climatología extrema provocó intensos cambios en el Mediterráneo noroccidental. Estos rigurosos inviernos desencadenaron un episodio oceanográfico igualmente extremo. La formación extraordinariamente alta de WMDW dio lugar a una importante anomalía en aguas profundas. Investigadores del IEO observaron esta anomalía en el verano de 2005. Se vio que, alrededor de las islas Baleares, la WMDW alcanzaba profundidades de 600-700 metros, muy por encima de su límite habitual. Posteriormente, otro grupo en el que participaban investigadores de todos los países europeos ribereños observó, en 2005 y 2006, como la anomalía llegaba a cubrir, como podemos ver en el gráfico 4, todo el Mediterráneo occidental. Con posterioridad a estos episodios  la capa de aguas de anomalía ha tendido a disminuir. En 1999 se había observado un fenómeno similar, aunque de menor extensión y en aquel caso desapareció al año siguiente. Pero la anomalía  causada por los eventos de 2005 y 2006 se siguen detectando 10 años después y es ya conocida como la Western Mediterranean Transition (WMT).

BNL 4Si observamos, en el gráfico 5, la estratificación de temperatura y salinidad en años sucesivos, podemos ver como la Isopicna (línea de igual densidad) de 29.11, que se toma como referencia o indicadora de las aguas profundas (WDMW), se desplaza a menor profundidad en 1985, en 1999 y en 2005-2006 y también como, en este último caso, se mantiene elevada en los años posteriores. En el mismo gráfico podemos observar como la estratificación de la temperatura y salinidad en cada caso muestra diferencias significativas.

ciesm 5Estos fenómenos pueden afectar también a las capas de agua situadas por encima de la WMDW, la AW, la LIW y la WIW, y a los ciclos biogeoquimicos que en ellas se desarrollan. Todo ello abre un campo de investigación sobre el que ya se está trabajando.  Otro grupo de investigación, también del IEO, que ha propuesto un nuevo índice capaz de monitorizar la biodiversidad, ha puesto en evidencia una clara respuesta al impacto negativo de la actividad pesquera y sobre todo al de la pesca de arrastre sobre la biodiversidad. Pero además ha detectado impactos indirectos que se concretan en una mayor sensibilidad de la biodiversidad a las fluctuaciones medioambientales en aéreas impactadas por la pesca. De hecho el índice muestra valores mínimos en las Islas Baleares en 2005 y 2006 coincidiendo con los fríos inviernos de 2004-2005 y 2005-2006 y no recupera sus valores “habituales” hasta 2007.

Estos mismos grupos de investigación del IEO, en colaboración con otro grupo de la Universitat de les Illes Balears (UIB), trabajó, entre 2005 y 2012, en el estudio de las relaciones entre las condiciones medioambientales, geomorfológicas e hidrodinámicas y las comunidades de peces y crustáceos marinos del Mar Balear. Con la intención de monitorizar los diferentes escenarios hidrográficos propios de la región, se diseño un índice que se bautizó como índice IDEA. Con este índice se pretende facilitar el estudio del comportamiento de los ecosistemas del mar Balear en cada uno de estos escenarios. En este índice intervienen fundamentalmente el intercambio calórico entre el mar y la atmosfera en el Golfo de León, la temperatura, la salinidad (la densidad) de las aguas superficiales y otros factores como la nubosidad o el régimen de vientos. Estos factores son en definitiva  los determinantes del alcance de los  procesos convectivos que dan lugar a la formación de WIW y WMDW y pueden  indicar de forma indirecta la presencia o no de WIW en el Mar Balear en primavera y verano.

IDEA index 6Valores de este índice por encima de 1 corresponden a años de poca formación de agua intermedia de invierno (WIW) en el Golfo de León, mientras que valores por debajo de 1 corresponden a formación de grandes cantidades de WIW que en su desplazamiento horizontal llegan a las Islas Baleares. En el grafico 6 vemos como en 2005 se alcanzaron los valores más bajos de este índice desde que existen registros y a partir de aquí se están realizando estudios de dinámica hidrográfica de la zona, de flujos de materia orgánica hacia el fondo, de diferencias en la productividad y en las fluctuaciones anuales de abundancia y de biodiversidad en estos escenarios medioambientales. Estos estudios están detectando diferencias de comportamiento y de dinámica poblacional de diferentes especies y comunidades tanto de fondo como pelágicas.

Son pasos en el camino de la comprensión de las consecuencias del clima en los mecanismos oceanográficos y en el funcionamiento de los ecosistemas marinos. Queda mucho camino por recorrer, pero los oceanógrafos y los investigadores marinos siguen avanzando en este ámbito de conocimiento y ya se están articulando modelos predictivos, cada vez más robustos, capaces de pronosticar escenarios de futuro.

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