El canvi climàtic impacta en la producció biològica a la mar Mediterrània

En poc més de vint anys, el desplaçament cap al nord del corrent en jet subtropical —un flux d’aire a gran altitud— causat pel canvi climàtic ha reduït prop del 40 % la producció primària a la Mediterrània nord-occidental. Aquesta reducció tan notable —la més alta descrita fins ara— afecta la base de la xarxa tròfica marina i podria impactar de manera significativa en els recursos vius, la salut dels ecosistemes i la dinàmica marina en aquesta regió de la Mediterrània. 

Aquesta és una de les conclusions més destacades d’un article publicat a la revista Progress in Oceanography que té com a autors principals Júlia Crespín i Miquel Canals, de la Facultat de Ciències de la Terra de la Universitat de Barcelona, i Jordi Solé, de l’Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) de Barcelona i el Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF). Els experts Miquel Canals i Jordi Solé són director i membre, respectivament, de la Càtedra UB d’Economia Blava Sostenible. 

La producció primària dels oceans consisteix en la síntesi de matèria orgànica pels organismes fotosintètics (fitoplàncton), que capturen el diòxid de carboni (CO2) de l’atmosfera i alliberen oxigen (O2). L’efecte del desplaçament persistent del corrent en jet sobre la producció primària podria afectar la pesca i les economies local i regional a mitjà i llarg termini. La reducció de la producció primària també pot alterar el cicle del carboni a l’oceà —menys fitoplàncton significa menor absorció de CO2 per part de l’oceà—, i això podria accentuar els efectes del canvi climàtic.

Aquesta recerca és pionera en l’establiment d’una connexió sistemàtica entre el desplaçament cap al nord del corrent en jet subtropical i la disminució de la producció primària marina. A banda de l’impacte biològic, els autors alerten que la modificació dels patrons dels vents també podria alterar la temperatura superficial i subsuperficial de les aigües marines a mitjà i llarg termini —entre altres paràmetres— i canviar de manera significativa la dinàmica oceanogràfica de la Mediterrània nord-occidental.

Corrents d’aire molt ràpids que circulen a gran altitud 

El corrent en jet o jet stream subtropical és un flux d’aire a gran altitud que transporta fred i calor a gran velocitat, regula el clima regional i modula la posició i la intensitat dels vents de superfície, especialment els del qu­adrant nord, com ara la tramuntana i el mestral. A causa del canvi climàtic, aquest corrent s’ha anat desplaçant progressivament cap al nord i ha provocat la variació dels patrons atmosfèrics a la Mediterrània nord-occidental.

«La circulació atmosfèrica superficial i la dinàmica marina associada són els processos més afectats pel desplaçament cap al nord del corrent en jet. Els vents del nord impulsen l’aflorament d’aigües fondes riques en nutrients, de manera que l’alteració del seu comportament ha afeblit considerablement aquest aflorament i, per tant, ha reduït l’aportació de nutrients cap a la superfície del mar», explica Miquel Canals, catedràtic del Departament de Dinàmica de la Terra i de l’Oceà.

«L’arribada d’aigües fondes als nivells superficials de la columna d’aigua és essencial per nodrir el fitoplàncton, que és la base de la xarxa tròfica marina. En conseqüència, l’afebliment de l’aflorament a escala regional ha impactat directament en la producció primària marina i n’ha causat una disminució de fins al 40 % en poc més de dues dècades», apunta l’expert. 

Com afecta el canvi climàtic a la producció primària? 

En estudis publicats l’any 2022 s’havien reportat disminucions del 22 % de la producció primària marina en aigües profundes de la Mediterrània espanyola, «però no es va relacionar amb el fenomen dels corrents en jet», detalla la investigadora de la UB Júlia Crespín, primera autora de l’article. 

«A banda d’això, diversos treballs tracten la relació entre el canvi climàtic i la producció primària marina amb resultats certament contradictoris: mentre que alguns apunten a una disminució de la producció primària, d’altres n’indiquen un augment».

«També cal tenir en compte que la Mediterrània és una conca tancada amb característiques atmosfèriques i oceanogràfiques molt específiques, les quals poden fer que l’impacte detectat sigui més accentuat», indica Crespín. «Per tant, dependrà de recerques futures escatir si hi ha situacions comparables en altres indrets del món en què el corrent en jet també s’estigui desplaçant de manera persistent». 

En el marc de l’estudi, els autors han analitzat diverses variables clau per entendre l’afectació sobre els processos atmosfèrics i marins de la migració continuada cap al nord del corrent en jet. 

L’expert Jordi Solé (ICM-CSIC) detalla que, en concret, han analitzat «la posició del corrent en jet a l’àrea d’estudi (per conèixer la localització i la intensitat dels fluxos atmosfèrics associats), l’aflorament d’Ekman (un moviment de masses d’aigua cap a la superfície induït pels vents, que és crític per a l’arribada d’aigües fondes als nivells superficials de la columna d’aigua), l’esforç dels vents del nord sobre la superfície marina (factor determinant per a la formació i el manteniment de l’aflorament a la zona d’estudi) i la concentració de clorofil·la integrada en profunditat, així com la seva mesura via satèl·lit, que són indicadors de la quantitat de fitoplàncton i, per tant, de la producció primària marina».

«Amb aquestes variables —indica Solé—, hem pogut establir relacions entre els canvis en l’atmosfera i la resposta biològica de l’oceà superficial, la qual cosa ens ha ajudat a comprendre millor de quina manera el corrent en jet acaba afectant la producció primària marina».

Noves perspectives sobre els vents i la dinàmica oceànica 

Diversos estudis havien descrit els efectes del canvi global sobre l’oceà i l’intercanvi de nutrients, i com l’augment de la temperatura o l’estratificació de l’aigua afecten la producció primària marina. Un dels dilemes per a la comunitat científica gira al voltant dels efectes dels vents associats als afloraments (upwelling-favourable winds). Segons alguns estudis, els vents augmentaran amb el canvi climàtic i impulsaran l’ascens d’aigües profundes riques en nutrients. Ara bé, d’altres postulen l’efecte contrari, és a dir, l’escalfament de les capes superficials de l’oceà intensificarà l’estratificació de la columna d’aigua, i això farà disminuir la freqüència, la intensitat i l’eficiència dels processos d’aflorament i la disponibilitat de nutrients a la superfície.

«El nostre estudi aporta una nova perspectiva en mostrar que, si més no a la Mediterrània nord-occidental, el desplaçament del corrent en jet cap al nord està afeblint els mecanismes i les interaccions que impulsen l’aflorament, i això ha contribuït a una disminució significativa de la producció primària marina», detallen els autors. 

«Considerem que el canvi en el patró de vents és el factor que condiciona el comportament de l’ecosistema, més enllà de dicotomies sobre la seva intensificació o l’efecte de la temperatura. Així doncs, apuntem a un factor totalment nou que se centra especialment en el comportament dinàmic, tant de l’atmosfera com de l’oceà (i la seva interacció), com a clau per entendre’n l’evolució futura». 

En aquest context, la Mediterrània nord-occidental es presenta com un escenari clau per estudiar aquests efectes i entendre millor les possibles trajectòries futures dels ecosistemes marins en altres regions del món.

Dels boscos continentals als ecosistemes marins

L’estudi del paper dels corrents en jet sobre l’evolució climàtica i ecosistèmica de la Terra està guanyant cada cop més protagonisme. Aquesta línia de recerca obre una nova dimensió molt rellevant per entendre millor com funciona el nostre planeta i quines són les interaccions determinants del canvi global, però també les determinades pel mateix canvi global. Aquest fenomen no es limita al medi marí: afecta des dels boscos fins als ecosistemes marins, tal com detallen estudis sobre els efectes dels canvis en la posició del corrent en jet en la producció i el creixement dels arbres dels boscos europeus (Nature Communications, 2022, i Nature, 2024).

«Mai no s’havia disposat de tantes dades com en els nostres dies ni d’eines tan potents com les actuals per gestionar-les, analitzar-les i interpretar-les. En aquest context, és decisiu continuar la recerca en aquesta línia de treball, tot combinant dades d’observació in situ, de sensors remots com els instal·lats en satèl·lits i de models climàtics d’alta resolució, per entendre millor els mecanismes físics i biològics implicats, les interaccions creades, la variabilitat interanual i els efectes potencials que generin». 

«També caldrà aprofundir en l’estudi de la variabilitat interanual i dels mecanismes que expliquen per què alguns anys aquesta connexió és més forta que d’altres, així com explorar com aquesta mena de canvis poden afectar altres regions marines d’arreu del món. Al nostre entendre, és una línia de treball que promet grans avenços els propers anys», conclou l’equip.