Emergencia climática (VI): El hielo desaparece y el nivel del mar aumenta
The New York Times developed an animation showing the extent of Arctic ice from March 5, 2020 to September 15, 2020, along with the average of minimum ice-extent values from 1981 to 2010, which can be seen in the following link:
In the Arctic the average temperature is increasing more than three times as fast as the global average, impacting the circulation of ocean currents. There, ice has decreased in summer to half the area covered in the same period of 1980, but it is also thinner and may have lost 75% of the volume present then. Ice-free summers could occur in the Arctic Ocean as early as 2035 (1).
Endangered arctic - starving polar bear / Ártico amenazado - Oso polar famélico
This decrease in Arctic ice can have additional negative effects. Below the ice, in the continental zone of the polar circle, exists a layer of permafrost—a permanently frozen layer on or under Earth's Surface that consists of soil, gravel, and sand, usually bound together by ice. Permafrost, that may be present in a quarter of the land of the northern hemisphere, is rich in CO2 and methane that could contribute to the increase of these gases in the atmosphere. Methane has a greenhouse power about thirty times greater than CO2, although its half-life is shorter (which makes it a good target for artificial elimination systems). Losing the frozen white surface (ice) of the poles to be replaced by a darker-colored surface (land or water) implies a reduced ability to reflect sunlight (and its energy) back into space, leading to a vicious cycle aggravating global warming. Another negative effect associated with the loss of surface ice is that in latitudes bordering the Arctic Circle, under the ice is peat (the accumulation of partially decayed vegetation or organic matter that is very rich in carbon and nitrogen), which presents a high frequency of high-intensity fires once the ice has melted away (2,3).
Considering that the current average temperature increase is already 1.1ºC or higher (it reached 1.2ºC in 2020), tipping points could occur very soon, although this does not mean the immediate disappearance of all ice. The rate of ice loss would depend on how much above 1.5 ºC the temperature increases. As a consequence, the rate of sea level rise can also be more or less rapid, with a resultant impact on the adaptive capacity of affected populations.
Satellite observations and mathematical models indicate that the planet has lost 28 trillion tons of ice in just 23 years, between 1994 and 2017. The corresponding volume of water is not far from a trillion small swimming pools, like those in the yards of some homes. This loss affects the Arctic Ocean; Greenland; the Himalayas, sometimes identified as the world’s Third Pole; Antarctica; and glaciers across the planet. Half of glaciers will likely be gone by 2100 even if the increase of average temperature only reaches 1.5 ºC (4). The rate of ice loss accelerated by 57% since the 1990s, with a current annual increase of almost half a centimeter a year (5), and has already led to a rise in the level of the oceans of approximately 35 cm since the middle of the past century (6,7).
Dilatation of the oceans caused by temperature increase also plays a role in the rise of sea level, which could reach 1.1 meters in the year 2100 if the increase in greenhouse gas emissions does not stop (8-10). The global mean sea level increased by 1.4 mm per year over the period 1901-1990 to 3.2 mm per year over the period 1993-2015 (11). We are facing a catastrophic, science-fiction kind of situation—except it is very real. As an example, in Miami, Florida the construction of seawalls has already been proposed to prevent flooding by hurricanes or simply by intense tides (12). In addition, several island states may completely disappear underwater, and in low altitude areas close to the coasts, groundwater will also emerge more frequently (13).
An opposite trend, desiccation, is also taking place. The Caspian Sea is the largest inland body of water on the planet, with a surface of 370,000 km2, almost three quarters of the surface of Spain. This sea could lower its level between 9 and 18 meters by the end of the century (14). Lakes, rivers, and other wetlands may have declined by 70% since 1900. On average, 84% of the vertebrate populations dependent on these bodies of fresh water may have disappeared just between 1970 and 2016 (15).
A possible consequence of global warming that affected the Himalayas in February 2021 was the landslide of 27 million tons of ice and rocks, some more than 20 meters in diameter, from a glacier in Nanda Devi Massif, the second highest mountain range in India. This disaster immediately caused at least 10 deaths and more than 200 missing people. The catastrophe destroyed two dams intended for the production of electricity and increased the water level of the Rishiganga River, a tributary of the Ganges, by more than one meter in a densely populated area (16,17). The social impact of the decrease in ice at this Himalayan Third Pole may be even more dramatic. Rivers of the two most populous countries in the world, China and India, among others, depend on the water generated by that ice.
In January and February 2021, several Russian ships completed their navigation along the Arctic route to Asia for the first time in winter without the need of icebreakers. Previously, the Northeast Passage via Bering Strait had only been used between June and November. Along this route, these ships transported natural gas (essentially methane, a powerful greenhouse agent when it escapes into the atmosphere and a generator of CO2 after burning). This winter navigation feat was immediately hailed as a historic day and a centenary dream. The Northeast Passage winter navigation will allow an increase of Russia’s exported natural gas from 32 million tons in 2020 to 80 million in 2024, and to 130 million in 2035 (18,19)—precisely what the environmental doctors ordered and the planet needs. While it is clear that there is no one free of blame, it also seems evident that climate change does not equally affect all latitudes nor all countries, and some could benefit from it in the short term. Before long, perhaps Alaska, Northern Canada, and Siberia will replace the Caribbean, Thailand, and the Canary Islands as beach destinations.
More about the climate emergency in future posts. These are the links to the previous posts on the Climate Emergency in this web “On Science and Society”:
Versión en español
El New York Times desarrolló una animación que muestra la extensión del hielo del Ártico desde el 5 de marzo de 2020 hasta el 15 de septiembre de 2020, junto con el promedio de los valores mínimos de extensión de hielo de 1981 a 2010 (marcado en línea amarilla), que se puede ver en el siguiente enlace:
En el Ártico, la temperatura promedio está aumentando más de tres veces más rápido que el promedio mundial, lo que afecta la circulación de las corrientes oceánicas. Allí, el hielo ha disminuido en verano a la mitad del área cubierta en el mismo período de 1980, pero también es más delgado y puede haber perdido el 75% del volumen presente entonces. Veranos sin hielo podrían ocurrir en el Océano Ártico ya en 2035 (1).
Esta disminución en el hielo del Ártico puede tener efectos negativos adicionales. Debajo del hielo, en la zona continental del círculo polar, existe una capa de permafrost, una capa permanentemente congelada sobre o debajo de la superficie de la Tierra que consiste en tierra, grava y arena, generalmente unidas por hielo. El permafrost, que puede estar presente en una cuarta parte de la tierra del hemisferio norte, es rico en CO2 y metano que podrían contribuir al aumento de estos gases en la atmósfera. El metano tiene un poder de efecto invernadero unas treinta veces mayor que el CO2, aunque su vida media es más corta (lo que lo convierte en un buen objetivo para los sistemas de eliminación artificial). Perder la superficie blanca congelada (hielo) de los polos para ser reemplazada por una superficie de color más oscuro (tierra o agua) implica una capacidad reducida para reflejar la luz solar (y su energía) de vuelta al espacio, lo que lleva a un círculo vicioso que agrava el calentamiento global. Otro efecto negativo asociado a la pérdida de hielo superficial es que, en latitudes limítrofes con el Círculo Polar Ártico, bajo el hielo se encuentra turba (acumulación de vegetación parcialmente descompuesta, materia orgánica muy rica en carbono y nitrógeno), que presenta una alta frecuencia de incendios de alta intensidad una vez que el hielo se ha derretido (2,3).
Teniendo en cuenta que el aumento de la temperatura media actual ya es de 1,1ºC o superior (alcanzó los 1,2ºC en 2020), los puntos de inflexión podrían ocurrir muy pronto, aunque esto no significa la desaparición inmediata de todo el hielo. La tasa de pérdida de hielo dependería de cuánto por encima de 1,5 ºC aumente la temperatura. Como consecuencia, la tasa de aumento del nivel del mar también puede ser más o menos rápida, con un impacto resultante en la capacidad de adaptación de las poblaciones afectadas.
Observaciones desde satélites y modelos matemáticos indican que el planeta ha perdido 28 billones de toneladas de hielo en sólo 23 años, entre 1994 y 2017. El volumen correspondiente de agua no está lejos de un billón de piscinas pequeñas, como las de algunas viviendas. Esta pérdida afecta al Océano Ártico, Groenlandia, el Himalaya (a veces identificado como el tercer polo del mundo), la Antártida y a glaciares en todo el planeta. La mitad de los glaciares del mundo probablemente desaparecerán para 2100, incluso si el aumento de la temperatura promedio solo alcanza 1.5 ºC (4). La tasa de pérdida de hielo se aceleró en un 57% desde la década de 1990, con un aumento anual actual de casi medio centímetro al año (5) y ya ha llevado a un aumento en el nivel de los océanos de aproximadamente 35 cm desde mediados del siglo pasado (6,7).
La dilatación de los océanos causada por el aumento de la temperatura también juega un papel en el aumento del nivel del mar, que podría alcanzar 1,1 metros en el año 2100 si el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero no se detiene (8-10). El nivel medio mundial del mar aumentó en 1,4 mm por año durante el período 1901-1990 a 3,2 mm por año durante el período 1993-2015 (11). Nos enfrentamos a una situación catastrófica digna de la ciencia ficción, salvo que es muy real. Como ejemplo, en Miami, Florida, ya se ha propuesto la construcción de malecones para evitar inundaciones por huracanes o simplemente por mareas intensas (12). Además, varios estados insulares pueden desaparecer completamente bajo el agua, y en áreas de baja altitud cerca de las costas, el agua subterránea también emergerá con mayor frecuencia (13).
Una tendencia opuesta, la desecación, también está teniendo lugar. El Mar Caspio es la mayor masa de agua interior del planeta, con una superficie de 370.000 km2, casi tres cuartas partes de la superficie de España. Este mar podría bajar su nivel entre 9 y 18 metros para finales de siglo (14). Los lagos, ríos y otros humedales pueden haber disminuido en un 70% desde 1900. En promedio, el 84% de las poblaciones de vertebrados que dependen de estos cuerpos de agua dulce pueden haber desaparecido solo entre 1970 y 2016 (15).
Una posible consecuencia del calentamiento global que afectó al Himalaya en febrero de 2021 fue el deslizamiento de 27 millones de toneladas de hielo y rocas, algunas de más de 20 metros de diámetro, de un glaciar en el macizo Nanda Devi, la segunda cordillera más alta de la India. Este desastre causó inmediatamente al menos 10 muertes y más de 200 personas desaparecidas. La catástrofe destruyó dos presas destinadas a la producción de electricidad y aumentó el nivel del agua del río Rishiganga, un afluente del Ganges, en más de un metro en un área densamente poblada (16,17). El impacto social de la disminución del hielo en este tercer polo del Himalaya puede ser aún más dramático. Ríos de los dos países más poblados del mundo, China e India, entre otros, dependen del agua generada por ese hielo.
En enero y febrero de 2021, por primera vez varios barcos rusos completaron su navegación en invierno por la ruta ártica hacia Asia sin necesidad de rompehielos. Anteriormente, el Paso del Noreste a través del estrecho de Bering sólo se había utilizado entre junio y noviembre. A lo largo de esta ruta, estos barcos transportaban gas natural (esencialmente metano, un poderoso agente de efecto invernadero cuando escapa a la atmósfera y un generador de CO2 después de quemarse). Esta hazaña de navegación invernal fue inmediatamente aclamada como un día histórico y un sueño centenario. La navegación invernal del Paso del Noreste permitirá un aumento del gas natural exportado por Rusia de 32 millones de toneladas en 2020 a 80 millones en 2024, y a 130 millones en 2035 (18,19), precisamente lo contrario de lo que los expertos ambientales recomiendan y el planeta necesita. Si bien está claro que no hay nadie libre de culpa, también parece evidente que el cambio climático no afecta por igual a todas las latitudes ni a todos los países, y que algunos podrían beneficiarse de él a corto plazo. En poco tiempo, tal vez Alaska, el norte de Canadá y Siberia reemplazarán al Caribe, Tailandia y las Islas Canarias como destinos de playa.
Más sobre la emergencia climática en futuras publicaciones. Estos son los enlaces a las publicaciones anteriores sobre la Emergencia Climática en esta web “On Science and Society”:
Image / Imagen
Endangered arctic - starving polar bear / Ártico amenazado - Oso polar famélico. Author / Autor: Andreas Weith. CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Endangered_arctic_-_starving_polar_bear_edit.jpg.
References / Referencias
1. Paul Voosen. Growing underwater heat blob speeds demise of Arctic sea ice. Science. DOI:10.1126/science.abe4945. https://www.sciencemag.org/news/2020/08/growing-underwater-heat-blob-speeds-demise-arctic-sea-ice.
2. Jeff Tollefson. Scientists raise alarm over ‘dangerously fast’ growth in atmospheric methane. Nature. DOI: 10.1038/d41586-022-00312-2; https://www.nature.com/articles/d41586-022-00312-2.
3. Gustaf Hugelius et al. Large stocks of peatland carbon and nitrogen are vulnerable to permafrost thaw. PNAS August 25, 2020 117 (34) 20438-20446; https://doi.org/10.1073/pnas.1916387117.
4. Phoebe Weston. Half of glaciers will be gone by 2100 even under Paris 1.5C accord, study finds. The Guardian. https://www.theguardian.com/environment/2023/jan/05/half-planets-glaciers-gone-2100-even-under-paris-15c-accord-data-finds. Accessed on Marche 20, 2023.
5. Hugonnet, R., McNabb, R., Berthier, E. et al. Accelerated global glacier mass loss in the early twenty-first century. Nature 592, 726–731 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03436-z.
6. Thomas Slater et al. Earth’s ice imbalance. The Cryosphere, 15, 233–246, 2021. https://doi.org/10.5194/tc-15-233-2021.
7. Dangendorf, S., Hay, C., Calafat, F.M. et al. Persistent acceleration in global sea-level rise since the 1960s. Nat. Clim. Chang. 9, 705–710 (2019). https://doi.org/10.1038/s41558-019-0531-8.
8. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, 2019; https://www.ipcc.ch/srocc/; Accessed on June 25, 2021.
9. Jeff Tollefson. World’s oceans are losing power to stall climate change. Nature 574, 17-18 (2019).DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-019-02897-7.
10. Garbe, J., Albrecht, T., Levermann, A. et al. The hysteresis of the Antarctic Ice Sheet. Nature 585, 538–544 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2727-5.
11. Dongxu Zhou et al. Absolute Sea Level Changes Along the Coast of China From Tide Gauges, GNSS, and Satellite Altimetry. JGR Oceans. https://doi.org/10.1029/2022JC018994.
12. Patricia Mazzei. A 20-Foot Sea Wall? Miami Faces the Hard Choices of Climate Change. https://www.nytimes.com/2021/06/02/us/miami-fl-seawall-hurricanes.html. Accessed on June 25, 2021.
13. Grace Mitchell Tada. The Rising Tide Underfoot. Changing sea levels are pushing groundwater into new and problematic places. https://www.hakaimagazine.com/features/the-rising-tide-underfoot/. Accessed on October 11, 2021.
14. Prange, M., Wilke, T. & Wesselingh, F.P. The other side of sea level change. Commun Earth Environ 1, 69 (2020). https://doi.org/10.1038/s43247-020-00075-6.
15. World Wildlife Fund. A Deep dive into freshwater. Living planet report 2020. https://www.wwf.pl/sites/default/files/2020-09/LPR_2020-Deep_dive_into_freshwater.pdf. Accessed on June 25, 2021.
16. D.H. Shugar et al. A massive rock and ice avalanche caused the 2021 disaster at Chamoli, Indian Himalaya. Science 16 Jul 2021: Vol. 373, Issue 6552, pp. 300-306. DOI: 10.1126/science.abh4455.
17. Carolyn Gramling. Scientists have found the origins of a mysterious, deadly flood in India. https://www.sciencenews.org/article/flood-india-landslide-disaster-himalaya. Accessed on July 15, 2021.
18. Gonzalo Aragonés. El gas ruso da un nuevo paso a través del hielo. https://www.lavanguardia.com/economia/20210128/6193859/rusia-gas-norte-artico-comercio-hielo.html; Accessed on July 15, 2021.
19. Antonio Cerrillo. Un carguero cruza por primera vez en febrero el Ártico: nueva alerta climática. https://www.lavanguardia.com/natural/cambio-climatico/20210223/6257941/carguero-cruza-primera-vez-febrero-artico-nueva-alerta-climatica.html. Accessed on July 15, 2021.