Un estudi liderat per l'ICM-CSIC i el BSC-CNS revela que la barreja d'aigües superficials i profundes que es produeix a l'hivern actua com una drecera per transportar matèria orgànica fresca a més de 1.000 metres de profunditat, injectant-la directament en la circulació oceànica i nodrint els ecosistemes profunds.
Els processos que capturen carboni de l'atmosfera i l'emmagatzemen a l'oceà profund són crucials per a l'equilibri climàtic. Avaluar aquests mecanismes, però, és sovint complicat perquè es necessiten mesures que vagin des de la superfície fins a grans profunditats.
Ara, un nou estudi publicat a la revista Science Advances i liderat per l'Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) en col·laboració amb el Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) ha permès observar i quantificar un canal de transport clau: els grans enfonsaments d'aigua superficial que es produeixen a l'hivern injecten de manera exprés partícules orgàniques riques en nutrients a més de 1.000 metres de profunditat.
En regions com l'Atlàntic Nord subpolar, el fred i els forts vents de l'hivern refreden l'aigua de la superfície, cosa que fa que es torni molt més densa i pesant, provocant que s’enfonsi ràpidament tot barrejant-se amb aigües profundes. Aquest procés, conegut com a convecció profunda, alimenta els corrents que connecten tots els oceans al llarg dels segles, i ajuda a regular el clima global i l'emmagatzematge de carboni a l'oceà.
El treball demostra que aquesta "cascada submarina" és una drecera mecànica que arrossega cap al fons marí microalgues vives i restes orgàniques molt més ràpidament i a una profunditat superior de què es pensava. Aquest transport és intermitent i d'àmbit regional, però molt més eficient que la sedimentació de partícules per gravetat (el mecanisme de transport dominant).
Robòtica submarina i supercomputació
Per a l’elaboració de l’estudi, l'equip científic va combinar dades reals i simulacions informàtiques molt potents. D’una banda, s’ha analitzat la informació d'una flota de robots submarins autònoms (anomenats boies Biogeochemical-Argo) que naveguen i prenen mesures a la deriva a uns 1.000 metres de profunditat. Gràcies a aquests dispositius, s’han pogut detectar pics sorprenents de clorofil·la a les profunditats dels mars de Labrador i Irminger, coincidint amb els forts episodis de convecció que es van produir entre els anys 2014 i 2017.
"Trobar aquestes concentracions de clorofil·la, típiques de la superfície il·luminada pel sol, a tanta profunditat va ser una gran sorpresa, perquè el més normal seria que es degradés molt abans d'arribar tan avall", explica Martí Galí, investigador de l'ICM-CSIC i autor principal del treball. "Aquestes dades ens permeten quantificar una font fins ara poc coneguda de carboni a l'interior de l'oceà i obren un ventall enorme per utilitzar aquests robots com els ulls de la ciència a l'oceà profund".
Per a calcular la magnitud d'aquesta drecera a escala global, les investigadores i investigadors van fer servir un model informàtic que recrea la física i la biogeoquímica marina. Les simulacions es van executar gràcies als recursos de supercomputació del BSC.
"La història va començar precisament al BSC, on vam veure que havíem de connectar millor aquests grans moviments d'aigua amb els cicles de carboni", recorda Raffaele Bernardello, investigador del BSC i coautor de l'estudi. "Les simulacions han permès estimar que el transport es duplica durant els hiverns més crus i que el carboni no es queda estancat, sinó que una part viatja lateralment i s'emmagatzema lluny de la zona on s'ha enfonsat, allargant el seu efecte positiu per al clima".
Un banquet per a l'oceà profund
D’altra banda, l'estudi indica que, en els anys de fortes barreges hivernals, aquest mecanisme aporta entre el 30% i el 50% de totes les partícules orgàniques que arriben a les capes d'entre 500 i 2.000 metres. A més, en analitzar les propietats de les partícules a 1.000 metres i comparar-les amb les que observen els satèl·lits a la superfície, s'ha vist que el material injectat és molt ric i ple d'energia.
Mª Andrea Orihuela-García, que està acabant la seva tesi doctoral a l'ICM-CSIC vinculada al BSC-CNS, destaca les conseqüències per als ecosistemes profunds:
"Aquest procés no només serveix per a captar carboni de l'atmosfera, sinó que envia energia directament cap avall. Aquests corrents verticals arriben a profunditats on pràcticament no hi ha aliment. Per tant, sospitem que actuen com un autèntic banquet estacional inesperat que nodreix i activa les comunitats de microbis i petits animals que viuen a l’oceà profund”.
Davant d’aquest escenari, l’equip insisteix en la necessitat de continuar investigant en aquesta línia per millorar les observacions d'aquest fenomen i la seva representació en models numèrics, incloent-hi els de l'IPCC. D'altra banda, l'equip remarca que cal mantenir i reforçar els sistemes d'observació de l'oceà amb satèl·lits i robots autònoms — especialment el programa Argo, un esforç internacional, cooperatiu i basat en els principis de la ciència oberta.
Finalment, en un moment en què l'activitat humana està alterant el clima del planeta i amenaça d'afeblir la barreja hivernal a l’Atlàntic Nord (un procés molt important), monitorar l’oceà de manera constant i global -des de la superfície fins a les profunditats- esdevé més important que mai per entendre i predir l'evolució del clima.