Sedimentos de la costa nordeste de Brasil registran cambios bruscos en el transporte de calor del Atlántico

Una investigación muestra que el sistema fundamental para el clima de la Tierra, conocido como AMOC, ya experimentó cambios repentinos en el pasado, impulsados por alteraciones climáticas como las que estamos viviendo actualmente

Por Igor Zolnerkevic  |  Agência FAPESP – El principal sistema que transporta calor de un extremo al otro del océano Atlántico puede experimentar cambios bruscos de intensidad, provocados por cambios climáticos similares a los que estamos viviendo actualmente —incluso cuando ya se encuentra debilitado—, según un nuevo estudio liderado por investigadores de Brasil y Alemania. La Circulación de Retorno Meridional del Atlántico, más conocida por su sigla en inglés AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation), es un enorme sistema de corrientes oceánicas que funciona como una cinta transportadora de calor a través del océano Atlántico. Al llevar aguas cálidas de las regiones ecuatoriales y tropicales hacia las altas latitudes del Atlántico Norte, ayuda a regular el clima en ambos hemisferios, moderando las temperaturas en Europa y en partes de América del Norte, además de influir en los regímenes de lluvias de las regiones intertropicales de África y América del Sur.

El calentamiento global viene debilitando gradualmente la AMOC, pero desde hace décadas los investigadores advierten sobre el riesgo de que la circulación alcance un umbral crítico que desencadene una desaceleración abrupta, alterando radicalmente el clima en varias regiones del planeta. Hasta ahora, las investigaciones indicaban que la circulación podría permanecer en ese estado debilitado y relativamente estable durante miles de años. Sin embargo, un nuevo estudio muestra que la AMOC puede ser mucho más dinámica de lo que se pensaba y que la sociedad debe prepararse no solo para un cambio climático abrupto, sino para una serie de ellos.

Liderado por los investigadores Cristiano Mazur Chiessi, de la Escuela de Artes, Ciencias y Humanidades de la Universidad de São Paulo (EACH-USP), Brasil, y Stefan Mulitza, de la Universidad de Bremen, Alemania, el estudio encontró indicios de dos episodios de gran intensificación de la AMOC ocurridos entre 17.800 y 14.800 años atrás.

Durante este intervalo, conocido como “Heinrich Stadial 1”, la circulación fue, durante la mayor parte del tiempo, mucho más débil que en la actualidad. Sin embargo, el análisis de sedimentos marinos realizado por el equipo germano-brasileño concluyó que la AMOC experimentó dos pulsos abruptos de fortalecimiento a lo largo del período: uno entre 16.500 y 15.800 años atrás y otro, más breve, de unos cien años de duración, alrededor de 15.400 años atrás. Durante este último episodio, la circulación llegó a superar su intensidad actual.

Estos resultados fueron publicados en mayo en la revista Nature Communications.

“Es la primera vez que se demuestra que la AMOC puede experimentar pulsos de fortalecimiento durante períodos en los que se encuentra debilitada”, afirma Chiessi, especialista en paleoceanografía y paleoclimatología (ciencias que estudian el pasado del océano y del clima). “Como escribió uno de los revisores del artículo, esto cambia por completo la forma en que comprendemos la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico.”

El principal motor de la AMOC es el hundimiento de aguas frías y salinas en las proximidades de Groenlandia. Estas aguas profundas se desplazan hacia el sur y vuelven a la superficie principalmente en el océano Circumpolar Antártico, donde los fuertes vientos favorecen su surgencia. Las corrientes superficiales transportan entonces parte de esta agua nuevamente hacia el norte, cerrando el circuito.

Actualmente, el calentamiento global provocado por las emisiones de gases de efecto invernadero está debilitando esta circulación. El derretimiento de los glaciares de Groenlandia, el calentamiento del océano Ártico y el aumento de las lluvias en la región están reduciendo la salinidad y la densidad de las aguas superficiales, dificultando su hundimiento.

Aunque prevén que este proceso puede provocar un gran debilitamiento repentino de la AMOC, los investigadores aún desconocen cuándo y con qué intensidad podría ocurrir. Hasta hace poco, ni siquiera los mejores modelos climáticos evaluados por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) de la Organización de las Naciones Unidas lograban predecir la evolución de la AMOC con suficiente precisión. Sin embargo, en abril de este año, un equipo de investigadores de la Universidad de Burdeos, en Francia, publicó en la revista Science Advances una versión mejorada de estas predicciones, basada en nuevos datos observacionales. Según los investigadores, la AMOC podría debilitarse entre un 43 % y un 59 % hasta 2100, incluso si todos los países cumplen sus compromisos de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.

Un debilitamiento de la AMOC de esta magnitud no ocurre desde el final de la última Edad de Hielo. Durante el Último Máximo Glacial (el período más frío de la última Edad de Hielo), entre 23.000 y 19.000 años atrás, gran parte de Eurasia y América del Norte estaba cubierta por gigantescos glaciares de más de 3.000 metros de espesor, que alcanzaban la latitud de la ciudad de Chicago, en Estados Unidos. El enorme volumen de agua retenido en forma de hielo hizo que el nivel del mar descendiera 120 metros por debajo del actual. Incluso durante ese período, la AMOC tenía una intensidad similar a la de hoy.

Sin embargo, comenzó un largo período de desglaciación cuando cambios climáticos, desencadenados por una variación natural en la órbita de la Tierra, elevaron la temperatura global. Después de unos mil años de derretimiento de los glaciares, la AMOC experimentó una caída abrupta de intensidad, de la cual solo volvería a recuperarse 3.000 años después, al final del evento Heinrich Stadial 1 (HS1).

Chiessi destaca que el hecho de que la AMOC haya tardado mil años en debilitarse repentinamente en el pasado no significa que vaya a tardar el mismo tiempo ahora. “Las condiciones climáticas eran completamente diferentes”, explica. “En ese período, la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera era más baja que la de la era humana preindustrial. Podemos aprender de los acontecimientos del pasado, pero no son análogos perfectos.”

Conchas de foraminíferos vistas al microscopio. Las diferencias de edad entre los bentónicos (a la izquierda) y los planctónicos (a la derecha) revelaron cambios en la AMOC (imágenes: Cristiano Chiessi)

Reconstruyendo el pasado

El estudio analizó una columna de sedimentos marinos recolectada en el Atlántico ecuatorial, a una profundidad de 1.367 metros y a unos 189 kilómetros de la costa de Maranhão, el estado de la Región Nordeste de Brasil, durante un crucero del buque oceanográfico alemán RV Maria S. Merian, en 2012. Durante el evento HS1, al igual que en otros períodos de debilitamiento de la AMOC, las precipitaciones en el Nordeste de Brasil aumentaron considerablemente, mientras que disminuyeron drásticamente en el norte de la Amazonia y en otras regiones situadas más al norte. “La tasa de sedimentación en el lugar donde realizamos la recolección fue alta porque llovió mucho, hubo una intensa erosión y se depositó una gran cantidad de sedimentos”, explica Chiessi. “Esto nos permitió realizar muchos análisis. Es como tener una película con muchos fotogramas por segundo, de altísima resolución.”

Para estimar la intensidad de las corrientes oceánicas del pasado, el equipo de Chiessi y Mulitza decidió utilizar un método sofisticado y costoso, pero muy preciso, denominado datación de la ventilación por radiocarbono. La técnica calcula cuánto tiempo lleva el agua profunda del océano aislada de la atmósfera, lo que permite medir la velocidad de las corrientes.

En cada capa de sedimento, los investigadores identificaron y dataron con carbono 14 (radiocarbono) conchas de dos tipos de microorganismos (ambos denominados foraminíferos). Como este isótopo se produce en la atmósfera y es absorbido por microalgas únicamente en la superficie del mar, la “edad” aparente de estas conchas refleja la profundidad a la que se formaron.

Las conchas de foraminíferos planctónicos (propios de la superficie) presentan una edad más reciente que las de los foraminíferos bentónicos (que viven en el fondo del océano). Esta diferencia de edad se debe a que el carbono 14 solo llega a las profundidades transportado por las aguas superficiales que se hunden en la región de Groenlandia.

Actualmente, el tiempo que esta agua tarda en circular —la denominada “edad de ventilación” de la AMOC— es de 350 años en el Atlántico ecuatorial. Por ello, como concluye Chiessi: “La diferencia de edad entre la concha formada en la superficie y la formada en el fondo es un indicador directo de la intensidad de la AMOC”.

Los análisis realizados por los investigadores Partha Sarathi Jena, durante su posdoctorado en la EACH-USP, e Ines Beese, durante su posdoctorado en la Universidad de Bremen, concluyeron que, inmediatamente antes del evento HS1, la diferencia de edad aparente entre los foraminíferos planctónicos y bentónicos era de 325 años. Durante la mayor parte del evento, la diferencia aumentó hasta 960 años debido al debilitamiento de la AMOC. Sin embargo, durante el primer episodio de intensificación disminuyó a 450 años y, durante el segundo, a 200 años.

El equipo comparó sus resultados con los de otros estudios paleoclimáticos, especialmente con las estimaciones de precipitación durante el HS1 obtenidas mediante el análisis de estalagmitas recolectadas en la Cueva de Jaraguá, en Bonito, estado de Mato Grosso do Sul, y en la Gruta da Paixão, en Andaraí, estado de Bahía. Los dos picos de intensificación de la AMOC identificados coinciden con dos períodos en los que las lluvias intensas dieron paso a un clima más seco en el continente, reduciendo el volumen de agua dulce que llegaba al océano.

Los picos también coinciden con aumentos de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, registrados por estudios de burbujas de aire atrapadas en el hielo de la Antártida durante el HS1. Chiessi y sus colegas sugieren que las dos intensificaciones de la AMOC pueden haber transportado hacia el océano Circumpolar Antártico aguas profundas ricas en dióxido de carbono, que permanecían relativamente estancadas en el Atlántico cuando la AMOC estaba debilitada. Una vez allí, el dióxido de carbono fue liberado a la atmósfera.

Chiessi espera que su trabajo contribuya a mejorar las predicciones sobre la AMOC, con el objetivo de desarrollar sistemas de identificación de señales climáticas que permitan anticipar cambios abruptos permitiendo que la sociedad pueda adoptar medidas tempranas de adaptación. “Necesitaremos mucha resiliencia, pero todavía podemos evitar que ocurra lo peor si actuamos para reducir masivamente las emisiones de gases de efecto invernadero”, considera.

El trabajo se llevó a cabo en el marco del Centro de Investigación en Resiliencia ante Crisis y Desastres Climáticos (CLIMARES), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID, por sus siglas en portugués) de la FAPESP. También recibió apoyo mediante otros tres proyectos financiados por la Fundación (18/15123-4, 23/00355-5 y 25/05117-0).

El artículo Centennial-scale intensifications of the Atlantic Meridional Overturning Circulation during Heinrich Stadial 1 está disponible en: nature.com/articles/s41467-026-73364-x.