La gran diferencia: una introducción a los gigantes congelados de la Tierra

La Antártida posee aproximadamente el 60% del agua fresca del planeta en sus vastas hojas de hielo, lo que lo convierte en el factor dominante en la comprensión del aumento del nivel mundial del mar. El continente está dividido por las Montañas Transantárticas en dos sistemas criosféricos fundamentalmente distintos: la Hoja de Hielo Antártico Oriental (EAIS) y la Hoja de Hielo Antártico Occidental (WAIS). Mientras comparten una latitud común y un clima extremo, su geología subyacente, tamaño y dinámica física son tan diferentes que se entienden mejor como dos gigantes separados.

La Hoja de Hielo Antártico Este es una capa de hielo terrestre masiva y de alta altitud que descansa sobre todo en roca sobre el nivel del mar. En cambio, la Hoja de Hielo Antártico Occidental se clasifica como una hoja de hielo marina, con su base situada muy por debajo del nivel del mar. Esta única distinción geológica impulsa una profunda divergencia en la estabilidad, la vulnerabilidad al calentamiento de los océanos y la contribución al potencial aumento del nivel del mar. El EAIS contiene suficiente hielo para elevar los niveles mundiales del mar en aproximadamente 58 metros si se derrite completamente, lo que lo convierte en el único reservorio potencial más grande del nivel del mar en la Tierra. El WAIS tiene una vulnerabilidad más inmediata, contribuyendo a un potencial aumento de 3,3 metros de altitud, pero con un riesgo mucho mayor de rápido colapso dinámico durante los próximos siglos.

Extensión geográfica y volumen de hielo

El vasto interior: la Antártida Oriental

Cubriendo aproximadamente 14 millones de kilómetros cuadrados, el EAIS es la mayor masa de hielo en la Tierra. Promedio de más de 2,2 kilómetros de espesor, con espesores máximos superiores a 4,8 kilómetros en Dome Argus (Dome A). Este inmenso volumen equivale aproximadamente a 26,5 millones de kilómetros cúbicos de hielo. El EAIS se caracteriza por varias cúpulas de alta elevación: Dome A, Dome C (Estación de Concordia) y Dome F, que están entre los lugares más fríos y secos de la Tierra. La elevación superficial de Dome A supera los 4.000 metros sobre el nivel del mar. El vasto interior está relativamente aislado de las influencias oceánicas, preservando algunos de los registros climáticos más antiguos del núcleo de hielo continuo, con recientes esfuerzos de perforación dirigidos al hielo tan viejo como 1,5 millones de años. El tamaño y la frialdad del EAIS le dan un carácter lento y estable a corto plazo, pero no es inmune al cambio.

La Cuenca Marina: Antártida Occidental

El WAIS es significativamente menor, cubriendo aproximadamente 2,2 millones de kilómetros cuadrados con un volumen de hielo de unos 3,4 millones de kilómetros cúbicos. Se encuentra dentro de las embajadas del Mar de Ross y del Mar de Weddell, vinculadas por las montañas Transantárticas y la península Antártica. A diferencia de su contraparte oriental, la roca bajo gran parte de la WAIS está deprimida por el peso del hielo sobrevolante, sumergiendo tan profundo como 2,5 kilómetros por debajo del nivel del mar. Esto crea un paisaje subglacial único de profundas cuencas e islas. La hoja de hielo es drenada por corrientes de hielo que se mueven rápidamente, que mueven cientos de metros por año, que fluyen en grandes estantes de hielo flotantes, especialmente la plataforma de hielo Ross, la plataforma de hielo Ronne-Filchner, y los estantes de hielo más pequeños pero críticos.

La roca de abajo: un cuento de dos topografías

La estabilidad de una hoja de hielo está fundamentalmente controlada por la forma y elevación del suelo debajo de ella. La diferencia en topografía subglacial entre la Antártida oriental y occidental es marcada y explica gran parte de sus comportamientos contrastantes.

El EAIS se encuentra principalmente en una gran masa continental. Aunque el hielo es grueso, la roca bajo gran parte del interior está cerca o por encima del nivel del mar. Esta roca de alto nivel actúa como freno natural, proporcionando fricción que ralentiza el flujo de hielo y hace que la hoja sea mecánicamente estable. Incluso si el clima se calienta significativamente, una gran parte del hielo interior de la EAIS no puede colapsar fácilmente porque está físicamente basado sobre el nivel del mar. Hay excepciones, como la Cuenca Subglacial de Aurora y la Cuenca de Wilkes, que están por debajo del nivel del mar. Estas regiones representan posibles vías para una pérdida de hielo más rápida y la inestabilidad de las hojas de hielo marinas, pero contienen una fracción relativamente menor del volumen total de EAIS en comparación con el alto interior.

En la Antártida Occidental, la topografía se invierte. La roca base no sólo está por debajo del nivel del mar, sino que también profundiza en el interior. Esta pendiente retrograda es un factor crítico de desestabilización. Cuando el agua caliente del océano erosiona los estantes de hielo y causa la línea de tierra (el punto donde la hoja de hielo levanta la roca y comienza a flotar) para retroceder, se mueve hacia atrás y hacia abajo hacia el agua más profunda. El agua más profunda significa que el hielo es más grueso, lo que aumenta aún más la tasa de descarga de hielo en el océano. Esta reacción de auto-reforzamiento se conoce como instalación de hoja de hielo marino (MISI). El WAIS es casi totalmente susceptible a este mecanismo.

Estabilidad y mecanismos de cambio

Instalación de hoja de hielo marino en la Antártida Occidental

El WAIS es actualmente la masa de hielo más rápidamente cambiante del continente. Su estabilidad se ve amenazada principalmente por la intrusión de agua profunda Circumpolar caliente (CDW) en la plataforma continental. Este agua, que está varias grados por encima del punto de congelación in situ del hielo, fluye hacia cavidades sub-ice-shelf y derrite los estantes de hielo desde abajo. A medida que estos estantes flotantes de hielo delgados, su capacidad para acallar y retener los flujos de hielo en tierra detrás de ellos disminuye.

El Glaciar de Thwaites, a menudo llamado el “Cristal del Día” por los medios de comunicación, sirve como el primer ejemplo de esta inestabilidad. La Colaboración Glaciar Internacional Thwaites (ITGC) ha documentado que el glaciar está adelgazando y acelerando. La línea de tierra de Thwaites se ha retirado aproximadamente 14 kilómetros desde el decenio de 1990. El glaciar es actualmente responsable de aproximadamente el 4% del aumento mundial del nivel del mar. Los científicos han identificado una cresta geológica natural debajo del glaciar que podría frenar su retiro temporalmente, pero una vez que la línea de tierra se mueve más allá de esta cresta, retroceder a la profunda cuenca interior podría acelerar dramáticamente. Se observan dinámicas similares en el Glaciar de Pine Island, que también ha experimentado un adelgazamiento significativo y una aceleración.

La pérdida de todo el WAIS no es una cuestión de si, sino de cuándo y qué tan rápido, en el contexto del calentamiento global sostenido. Aunque el colapso total es improbable en el siglo XXI, el modelado reciente sugiere que la tasa de pérdida de hielo podría empujar las contribuciones al aumento del nivel del mar desde la Antártida mucho más allá de 1 metro por 2100 bajo escenarios de alta emisión, con la WAIS proporcionando la parte del león.

La estabilidad percibida de la Antártida Oriental

Durante décadas, el EAIS fue considerado como la hoja de hielo “estable”: un gigante frío, inerte, en gran parte, no responde al cambio climático rápido. Aunque esto es cierto para el vasto, interior de alta altitud, la investigación reciente ha desafiado la percepción de la estabilidad completa en los márgenes.

El Glaciar Totten, el glaciar de salida más grande de la Antártida Oriental, drena una región de la Cuenca Subglacial de Aurora que se encuentra debajo del nivel del mar. Las observaciones satelitales han revelado que el Glaciar Totten está perdiendo masa y que el estante de hielo está experimentando un importante derretimiento basal impulsado por el agua caliente del océano accediendo a la cavidad. Esto sugiere que los mismos mecanismos de inestabilidad de las hojas de hielo marinas que amenazan a la Antártida Occidental también trabajan en ciertos sectores de la Antártida Oriental. La Cuenca de Wilkes, otra importante cuenca subglacial en EAIS, también es vulnerable, con suficiente hielo para elevar los niveles del mar de 3 a 4 metros. El consenso actual es que el EAIS está cerca de un estado de equilibrio de masas (pérdida neta ligera o ligera ganancia dependiendo de la región), pero el potencial de cambio dinámico rápido radica en estas cuencas marinas.

Conductores atmosféricos vs. oceánicos

Los mecanismos que impulsan el cambio en la Antártida combinan forzamiento atmosférico y forzamiento oceánico. En la Antártida Occidental, el conductor principal es oceánico: el transporte de CDW caliente sobre el estante es modulado por los vientos, que son ellos mismos influenciados por el Modo Anular Sur (SAM) y el agotamiento del ozono estratosférico. En la Antártida Oriental, la pregunta dominante es cómo el hielo responde a los cambios en el equilibrio de masa superficial. Un ambiente más cálido puede contener más humedad, lo que podría conducir a una mayor nieve sobre el interior. Esto podría compensar parcialmente las pérdidas dinámicas en los márgenes. Sin embargo, una atmósfera de calentamiento también aumenta el riesgo de derretimiento superficial en los estantes de hielo, especialmente en la península Antártica y potencialmente en los grandes estantes de hielo Ross y Ronne-Filchner en el futuro. El colapso de la plataforma de hielo Larsen B en la península en 2002 es un recordatorio de que el calentamiento atmosférico puede desintegrar rápidamente los estantes de hielo a través de la hidrofracción.

Contribución a la elevación del nivel mundial del mar

La observación del equilibrio masivo de estas hojas de hielo es una alta prioridad para la comunidad de ciencias climáticas, dependiendo en gran medida de las misiones satelitales como GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) e ICESat-2, así como CryoSat-2 de ESA y el programa Copernicus Sentinel.

  • Hoja de hielo antártico occidental: El WAIS es actualmente el mayor contribuyente al aumento del nivel del mar desde la Antártida. Está perdiendo aproximadamente 150 a 200 mil millones de toneladas de hielo al año. Esta pérdida no se distribuye uniformemente, sino que se concentra en el Embalaje del Mar Amundsen, hogar de los Thwaites y Glaciares de la Isla del Pino. La tasa de pérdida de hielo de la WAIS se ha acelerado en las últimas dos décadas.
  • Hoja de hielo antártico oriental: El EAIS está actualmente cerca de una contribución neutral al nivel del mar, aunque el margen de incertidumbre es amplio. Algunas regiones, especialmente en las costas de la Tierra de Wilkes y Victoria Land, están perdiendo masa, mientras que el interior está ganando masa debido al aumento de la nieve. En general, la EAIS puede estar contribuyendo a una ligera pérdida neta (con una gran cantidad de miles de millones de toneladas anuales), pero no es actualmente el principal motor de la contribución antártica al aumento del nivel del mar.
  • Península Antártica Aunque a menudo se agrupa con WAIS en discusiones simplificadas, la Península Antártica ha calentado dramáticamente durante el siglo XX. Ha contribuido con una cantidad significativa de pérdida de hielo a través de la aceleración del glaciar tras los colapsos de la plataforma de hielo, aunque su volumen total es pequeño en relación con las principales hojas de hielo.

El sexto informe de evaluación del IPCC (AR6) asigna una confianza muy alta a la afirmación de que el WAIS seguirá perdiendo masa en las próximas décadas. Se prevé que la contribución total del nivel del mar de la Antártida en 2100 se situará entre 0,1 y 0,5 metros en un escenario de baja emisión, y potencialmente superior a 1 metro en un escenario de alta emisión, impulsado principalmente por la dinámica de la WAIS. Más allá de 2100, la imagen se vuelve más alarmante, con un aumento del nivel del mar de varios metros bloqueado por las emisiones actuales.

Implications for Climate Policy and Coastal Adaptation

Comprender la naturaleza bifurcada de la estabilidad de las hojas de hielo antárticas es esencial para una adaptación eficaz del clima. El derretimiento relativamente lento y predecible de una hoja de hielo terrestre (como el interior de EAIS) se puede modelar de forma lineal en respuesta a aumentos de temperatura. Sin embargo, la inestabilidad de las hojas de hielo marinas (MISI) y los posibles procesos de inestabilidad de los acantilados de hielo marino (MICI) en el trabajo de la WAIS introducen comportamientos no lineales, impulsados por umbrales.

Esto significa que las proyecciones de aumento del nivel del mar son inherentemente inciertas. Un colapso de la WAIS durante varios siglos es una posibilidad realista, incluso bajo el calentamiento moderado. Para las comunidades costeras, ello requiere un cambio de paradigma en la planificación de la resiliencia y la adaptación, alejándose de las evaluaciones del riesgo de inundaciones estáticas hacia una planificación dinámica basada en escenarios que represente la posibilidad de un aumento abrupto del nivel del mar.

Los registros de Paleoclimate proporcionan un punto de referencia crítico. Durante la época de Pliocene, hace aproximadamente 3 a 5 millones de años, los niveles de CO2 atmosféricos eran similares a los de hoy (unos 400-450 ppm), y las temperaturas globales fueron 2-4 grados Celsius más altas. La evidencia geológica sugiere firmemente que el WAIS fue significativamente menor o completamente ausente durante este período, contribuyendo varios metros al nivel del mar. Esto proporciona una clara analogía histórica para lo que puede estar almacenado bajo emisiones continuas.

Conclusión: Dos hojas de hielo, un futuro compartido

Las Hojas de Hielo Antártico Este y Oeste representan dos extremos de un espectro de estabilidad criosférica. El EAIS es un enorme embalse de hielo de alto nivel que se aísla en gran medida del rápido cambio oceánico, aunque sus profundas cuencas subglaciales tienen una vulnerabilidad latente. El WAIS es una hoja de hielo marino mucho más pequeña pero críticamente inestable directamente expuesta a los océanos de calentamiento y susceptible a un colapso rápido e irreversible a través del mecanismo de instalación de capas marinas.

Actividades de vigilancia actuales de instituciones como National Snow and Ice Data Center and research led by the British Antarctic Survey seguir perfeccionando nuestra comprensión de estos sistemas. El destino del WAIS, en particular el Thwaites Glacier, será un motor primario del nivel mundial del mar en nuestras vidas y los siglos a seguir. Si bien el EAIS puede parecer estable hoy, su contribución a largo plazo no puede ser ignorada, como se destaca en el IPCC AR6 Grupo de Trabajo I reporte. El límite geológico de las Montañas Transantárticas separa dos hojas de hielo muy diferentes, pero su respuesta a un mundo de calentamiento está profundamente interconectada, subrayando la urgencia de la observación continua, la investigación y la acción climática para mitigar los impactos más graves.