miniaturadeimagen| Mapa topográfico de los mares nórdicos y cuencas subpolares con circulación esquemática de corrientes superficiales (curvas sólidas) y corrientes profundas (curvas discontinuas) que forman una porción de la circulación de vuelco meridional del Atlántico. Los colores de las curvas indican temperaturas aproximadas. La circulación de vuelco meridional del Atlántico (conocida como AMOC, siglas en inglés de Atlantic meridional overturning circulation) es el componente zonalmente integrado de las corrientes superficiales y profundas en el océano Atlántico. Se caracteriza por un flujo hacia el norte de agua cálida y salada en las capas superiores del Atlántico, y un flujo hacia el sur de aguas más frías y profundas que forman parte de la circulación termohalina. Estas "extremidades" están unidas por regiones de vuelco en los mares nórdicos y de Labrador y el océano Austral. El AMOC es un componente importante del sistema climático de la Tierra y es el resultado de impulsores atmosféricos y termohalinos.
Descripción general El flujo superficial hacia el norte transporta una cantidad sustancial de energía térmica desde los trópicos y el hemisferio sur hacia el Atlántico norte, donde el calor se pierde en la atmósfera debido al fuerte gradiente de temperatura. Al perder su calor, el agua se vuelve más densa y se hunde. Esta densificación vincula la rama cálida de la superficie con la rama de retorno profunda y fría en las regiones de convección de los mares Nórdico y de Labrador. Las ramas también están vinculadas en regiones de surgencia, donde una divergencia de las aguas superficiales provoca la succión de Ekman y un flujo ascendente de aguas profundas.
AMOC consta de celdas superiores e inferiores. La celda superior consta del flujo de superficie hacia el norte, así como el flujo de retorno hacia el sur de las aguas profundas del Atlántico norte (NADW). La celda inferior representa el flujo hacia el norte del denso agua del fondo antártico (AABW), que baña el océano abisal.Buckley, Martha W., and John Marshall. "Observations, inferences, and mechanisms of the Atlantic Meridional Overturning Circulation: A review." Reviews of Geophysics 54.1 (2016): 5–63.
AMOC ejerce un control importante sobre el nivel del mar del Atlántico norte, particularmente a lo largo de la costa noreste de América del Norte. El debilitamiento excepcional de AMOC durante el invierno de 2009-2010 ha implicado una subida del nivel del mar de 13 cm a lo largo de la costa de Nueva York.Goddard, Paul B., et al. "An extreme event of sea-level rise along the Northeast coast of North America in 2009–2010." Nature Communications 6 (2015): 6346.
Puede haber dos estados estables del AMOC: una circulación fuerte (como se ha visto en los últimos milenios) y un modo de circulación débil, como lo sugieren los modelos de circulación general acoplados atmósfera-océano y los modelos de sistemas terrestres de complejidad intermedia. Sin embargo, varios modelos del sistema terrestre no identifican esta biestabilidad.
Relación entre AMOC y clima
El transporte neto de calor hacia el norte en el Atlántico es único entre los océanos del mundo y es responsable del calor relativo del hemisferio norte.Buckley, Martha W., and John Marshall. "Observations, inferences, and mechanisms of the Atlantic Meridional Overturning Circulation: A review." Reviews of Geophysics 54.1 (2016): 5–63. AMOC transporta hasta el 25% del transporte de calor global atmósfera-océano hacia el norte en el hemisferio norte.Bryden, Harry L., and Shiro Imawaki. "Ocean heat transport." International Geophysics. Vol. 77. Academic Press, 2001. 455–474. En general, se cree que esto mejora el clima del noroeste de Europa, aunque este efecto es objeto de debate.Rossby, T. "The North Atlantic Current and surrounding waters: At the crossroads." Reviews of Geophysics 34.4 (1996): 463–481.Seager, Richard. "The Source of Europe's Mild Climate: The notion that the Gulf Stream is responsible for keeping Europe anomalously warm turns out to be a myth." American Scientist 94.4 (2006): 334–341.Rhines, Peter, Sirpa Häkkinen, and Simon A. Josey. "Is oceanic heat transport significant in the climate system?." Arctic–subarctic ocean fluxes. Springer, Dordrecht, 2008. 87–109.
Además de actuar como una bomba de calor y un disipador de calor de alta latitud,Chen, Xianyao, and Ka-Kit Tung. "Global surface warming enhanced by weak Atlantic overturning circulation." Nature 559.7714 (2018): 387.Morrison, Adele K., Thomas L. Frölicher, and Jorge L. Sarmiento. "Upwelling in the." Physics today 68.1 (2015): 27. AMOC es el sumidero de carbono más grande del hemisferio norte, secuestrando aproximadamente unas 0,7 PgC al año.Gruber, Nicolas, Charles D. Keeling, and Nicholas R. Bates. "Interannual variability in the North Atlantic Ocean carbon sink." Science 298.5602 (2002): 2374–2378. Este secuestro tiene implicaciones significativas para la evolución del calentamiento global antropogénico, especialmente con respecto a la disminución reciente y futura proyectada del vigor de AMOC.
Disminución reciente Las reconstrucciones paleoclimáticas apoyan la hipótesis de que AMOC ha sufrido un debilitamiento excepcional en los últimos 150 años en comparación con los 1500 años anteriores,Thornalley, David JR, et al. "Anomalously weak Labrador Sea convection and Atlantic overturning during the past 150 years." Nature 556.7700 (2018): 227. así como un debilitamiento de alrededor del 15% desde mediados del .Caesar, Levke, et al. "Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation." Nature 556.7700 (2018): 191. Las observaciones directas de la fuerza del AMOC han estado disponibles solo desde 2004 desde el sistema de amarre in situ a 26 °N en el Atlántico, dejando solo evidencia indirecta del comportamiento anterior del AMOC.Smeed, David, et al. "The North Atlantic Ocean Is in a State of Reduced Overturning." Geophysical Research Letters 45.3 (2018):1527–1533. Si bien los modelos climáticos predicen un debilitamiento de AMOC en escenarios de calentamiento global, la magnitud del debilitamiento observado y reconstruido está fuera de sintonía con las predicciones del modelo. La disminución observada en el período 2004-2014 fue un factor 10 más alta que la predicha por los modelos climáticos que participan en la Fase 5 del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados (CMIP5).Srokosz, M. A., and H. L. Bryden. "Observing the Atlantic Meridional Overturning Circulation yields a decade of inevitable surprises." Science 348.6241 (2015): 1255575.Roberts, C. D., L. Jackson, and D. McNeall. "Is the 2004–2012 reduction of the Atlantic meridional overturning circulation significant?." Geophysical Research Letters 41.9 (2014): 3204–3210. Si bien las observaciones del flujo de salida del mar de Labrador no mostraron una tendencia negativa entre 1997 y 2009, este período es probablemente un estado atípico y debilitado.Fischer, Jürgen, et al. "Interannual to decadal variability of outflow from the Labrador Sea." Geophysical Research Letters 37.24 (2010). Además de una subestimación de la magnitud de la disminución, el análisis del tamaño de grano ha revelado una discrepancia en el momento modelado de la disminución de AMOC después de la Pequeña Edad de Hielo.
Un estudio de febrero de 2021 en Nature GeoscienceCaesar, L., McCarthy, G.D., Thornalley, D.J.R. et al. "Current Atlantic Meridional Overturning Circulation weakest in last millennium". Nat. Geosci. 14, 118–120 (2021). https://doi.org/10.1038/s41561-021-00699-z informó que el milenio anterior había visto un debilitamiento sin precedentes del AMOC, una indicación de que el cambio fue causado por acciones humanas. Su coautor dijo que AMOC ya se había desacelerado en aproximadamente un 15%, y ahora se ven impactos: «En 20 a 30 años es probable que se debilite aún más, y eso inevitablemente influirá en nuestro clima, por lo que veríamos un aumento en las tormentas". y olas de calor en Europa, y el nivel del mar sube en la costa este de los Estados Unidos».
Regiones de vuelco
Convección y flujo de retorno en los mares nórdicos Las bajas temperaturas del aire en las latitudes altas provocan un considerable flujo de calor del aire del mar, lo que provoca un aumento de la densidad y la convección en la columna de agua. La convección del océano abierto ocurre en penachos profundos y es particularmente fuerte en invierno cuando la diferencia de temperatura entre el mar y el aire es mayor.Marshall, John, and Friedrich Schott. "Open‐ocean convection: Observations, theory, and models." Reviews of Geophysics 37.1 (1999): 1–64. De los 6 sverdrup (Sv) de agua densa que fluyen hacia el sur sobre la dorsal Groenlandia-Escocia (GSR por sus siglas en inglés), 3 Sv lo hacen a través del estrecho de Dinamarca formando el Agua de Desbordamiento del Estrecho de Dinamarca (DSOW). A su vez, 0,5-1 Sv fluyen sobre la dorsal Islandia-Feroe y los 2-2,5 Sv restantes regresan a través del canal Feroe-Shetland; estos dos flujos forman el agua de desbordamiento de Islandia-Escocia (ISOW). La mayor parte del flujo sobre la dorsal Faroe-Shetland fluye a través del canal Faroe-Bank y pronto se une al que fluía sobre la dorsal Islandia-Faroe, para fluir hacia el sur en profundidad a lo largo del flanco oriental de la cresta Reykjanes. A medida que ISOW desborda el GSR arrastra turbulentamente aguas de densidad intermedia como el agua en modo subpolar y el agua de mar de Labrador. Esta agrupación de masas de agua luego se mueve geostróficamente hacia el sur a lo largo del flanco este de Reykjanes, a través de la zona de fractura de Charlie Gibbs y luego hacia el norte para unirse a DSOW. Estas aguas a veces se conocen como agua de desbordamiento de los mares nórdicos (NSOW). NSOW fluye ciclónicamente siguiendo la ruta de superficie del SPG (giro subpolar) alrededor del Mar de Labrador y además arrastra el Agua de Mar de Labrador (LSW).
Se sabe que la convección está suprimida en estas altas latitudes por la capa de hielo marino. El hielo marino flotante cubre la superficie, reduciendo la capacidad de que el calor se mueva del mar al aire. Esto a su vez reduce la convección y el flujo de retorno profundo de la región. La capa de hielo estival del Ártico ha experimentado un retroceso dramático desde que comenzaron los registros satelitales en 1979, lo que equivale a una pérdida de casi el 30% de la capa de hielo de septiembre en 39 años. Las simulaciones de modelos climáticos sugieren que la pérdida rápida y sostenida de hielo del Ártico en septiembre es probable en las proyecciones climáticas futuras del .
Convección y arrastre en el mar de Labrador