Sobre el calentamiento del Mar de Alborán y sus consecuencias

Recientemente se ha publicado un artículo en la revista PNAS [www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0805801106] en el que los autores sugieren que la prolongación de las condiciones de verano en el Mediterráneo podría ser la causa del aumento de los episodios de muerte masiva de organismos bentónicos (cuyo hábitat es el fondo marino). Los autores basan su argumentación en dos observaciones. La primera de ellas es que hay una tendencia al aumento de la diferencia de temperatura entre la superficie y la profundidad de 80 m (que es el margen relevante para estos organismos) para el periodo de 1974 a 2006. Esto implica que progresivamente se “ha hecho más difícil” la mezcla vertical de la columna de agua que se produce a finales de verano debido al cambio de las condiciones atmosféricas. La mezcla del agua de superficie con agua más profunda permite que nuevos nutrientes alcancen la capa de agua donde se recibe luz suficiente para que pueda crecer el fitoplancton y con él, el resto de organismos planctónicos, que constituyen el alimento del bentos. La segunda observación está basada en los efectos, simulados en el laboratorio, de las condiciones de verano prolongadas sobre el crecimiento de un organismo bentónico tomado como modelo. La conclusión de este experimento es que la mortalidad de este organismo se dispara después de 49 u 84 días de experimentación, dependiendo de que el mismo se cultive en condiciones de suficiencia o no de alimento, respectivamente. A ambas observaciones se une el hecho de que la frecuencia de estos episodios de muerte masiva podría estar incrementándose en los últimos años, aunque hay que señalar al respecto que los datos manejados por los autores recogen registros para el sector noroeste del Mediterráneo únicamente desde el año 1983 (probablemente porque no hay datos previos). A su vez, para algunos de estos episodios la coincidencia con una anomalía climática significativa no se ha descrito (así lo expresan los propios autores en la Tabla S1 de su artículo).
Temperatura y salinidad obtenida en una estación localizada frente a las costas de Málaga desde los años 1992 a 2008. Los valores mostrados corresponden a la serie temporal de tendencias (una vez restado el ciclo estacional). La línea representa la tendencia lineal promediada para todo el período (la pendiente es la tasa de cambio por año que se indica en el texto).

En el mar de Alborán, los registros de temperatura en superficie que venimos tomando desde 1992 en estaciones localizadas en su sector norte (frente a las costas de Málaga), muestran efectivamente una tendencia al aumento para el periodo 1992-2008. Dicho aumento ha sido de entre 0.06 y 0.02 ºC/año (esto es, de la misma magnitud que el calculado para otras zonas del Mediterráneo). En paralelo, para el mismo periodo encontramos una disminución de la salinidad de entre 0.008 y 0.019 unidades/año. La disminución de la salinidad indica una disminución progresiva de la influencia del agua mediterránea de superficie en nuestra área de estudio (como se ha comentado previamente, la influencia del chorro de agua atlántica que penetra a través del estrecho de Gibraltar se refleja en nuestra zona en valores de salinidad del agua superficial menores que los del agua mediterránea, salvo cuando las condiciones atmosféricas favorecen que el agua mediterránea ascienda hasta la superficie). Por lo tanto, la disminución de la salinidad podría indicar una disminución de la frecuencia o la intensidad con la que el agua mediterránea más profunda alcanza la superficie. Normalmente, esta agua atlántica de superficie tiene una mayor temperatura que el agua mediterránea que aflora esporádicamente, por lo que el aumento progresivo de la temperatura podría ser otra cara del mismo hecho. No hay duda de que estos cambios están relacionados con la variabilidad climática, aunque es menos claro si pueden considerarse una consecuencia directa del calentamiento de la atmósfera. Los cambios en la intensidad del afloramiento de agua mediterránea dependen de variados mecanismos, que van desde el régimen de vientos hasta la magnitud de los flujos de agua de entrada y salida a través del estrecho de Gibraltar. La manera en que las condiciones atmosféricas controlan estos mecanismos, así como la forma en que operan simultáneamente apenas si se conoce. Independientemente de sus causas, las tendencias mostradas en salinidad y temperatura deberían en principio resultar también en una tendencia hacia la disminución del grosor de la capa superficial de mezcla, esto es, una mayor estratificación de la columna de agua, lo cual también podría llevar aparejado una prolongación de las condiciones típicas de verano en el mar de Alborán (aunque no disponemos de datos concluyentes en este sentido).

De la lectura del artículo publicado en PNAS se desprende que no es posible todavía establecer plenamente una relación causa-efecto entre calentamiento global y mortalidad del bentos, aunque todo apunta a que ambos hechos podrían estar relacionados. Por otro lado, los datos obtenidos en Alborán muestran que el error estándar asociado a las tendencias calculadas para el calentamiento del agua superficial y la disminución de su salinidad dentro del período mostrado es relativamente alto (véase el intervalo de la tasa de cambio por año que se ha presentado anteriormente). Además, nuestra experiencia muestra que dicha tasa depende del periodo de tiempo considerado (por ejemplo, en el artículo publicado por nuestro grupo en 2007, [Progress in Oceanography 74: 273-293] en el que el análisis se llevó acabo con los datos recogidos en el intervalo de tiempo 1994-2002, no se encontró ninguna tendencia significativa en la temperatura). Por lo tanto, y dada también la incertidumbre sobre cuál es el mecanismo subyacente que explica este calentamiento en nuestra área de estudio, no es posible afirmar que las tendencias observadas se vayan a mantener constantes durante las próximas décadas. No obstante, utilizando estos valores sí es posible hacer proyecciones sobre cuál podría ser la temperatura promedio en los próximos años, si bien es obvio que la incertidumbre asociada a estas proyecciones es necesariamente muy alta (debido al alto error estándar). En resumen, en ambos casos nos encontramos con datos que apuntan en el sentido de que la temperatura en la superficie del Mediterráneo está aumentando y que este hecho podría repercutir en la estructura hidrológica de la columna de agua, lo cual a su vez podría afectar a los ecosistemas marinos, una de cuyas manifestaciones podría ser la ocurrencia de episodios de muerte masiva de invertebrados bentónicos.

El uso y la comparación de nuestras series de datos nos permite hacer inferencias estadísticas sobre el comportamiento esperable de las variables a estudio, así como las posibles relaciones causa-efecto, de igual forma que nos permite estimar el grado de incertidumbre asociado a estas predicciones y relaciones causa-efecto. Nos movemos por tanto en el terreno de la incertidumbre y probabilidad más que en el de la evidencia. Así lo reconocen implícitamente de alguna forma los autores del artículo publicado en PNAS, al haber escogido con suma prudencia su título, a saber, “Global warming-enhaced stratification and mass mortality events in the Mediterranean”. Sin embargo, el titular de prensa con el que se dio cuenta de la publicación de estos resultados se formuló de la siguiente manera: “El alargamiento del verano marino provoca episodios de muerte masiva de invertebrados en el Mediterráneo”. A su vez, en el subtítulo se dice “Han demostrado [refiriéndose a los investigadores] que el calentamiento global provoca episodios de mortalidad masiva en invertebrados”. De la sola lectura de la nota de prensa uno concluiría por tanto que la relación causa-efecto entre los dos fenómenos (calentamiento global y muerte masiva) queda plenamente establecida, además de dar por sentado que ambos fenómenos se están produciendo.
Hay ejemplos prácticamente a diario de esta diferencia entre la forma en que los resultados son comunicados dentro de la comunidad científica y la forma en que trascienden al público en general (normalmente carente de matices y sin una mención explícita al grado de incertidumbre asociado). Las posibles consecuencias de esta diferencia para la imagen y utilidad pública de la investigación las dejo a la imaginación de los lectores de este blog (o quizás más adelante a un nueva entrada en el mismo).

JM Mercado

Sobre la variabilidad en el mar y la utilidad de nuestras predicciones

La campaña de investigación oceanográfica que realizamos en el mes de mayo a bordo del Buque García del Cid, comenzó el día 8 con un ligero viento de poniente. Esa noche zarpamos hacia la estación más costera situada en la radial de Marbella, donde comenzamos a muestrear a primera hora de la mañana. El viento fue intensificándose conforme avanzó el día lo que nos obligó a “replegarnos” a media tarde hacia puerto, a espera de que el temporal de viento amainase. A los tres días, pudimos visitar y muestrear esa misma estación y nos encontramos con que las condiciones habían cambiado sustancialmente. Así, la temperatura en superficie había descendido desde 17.6 hasta 15.6 ºC y la salinidad aumentado desde 36.6 hasta 37.0. De igual forma la concentración de clorofila había aumentado unas 10 veces mientras que la abundancia de células de fitoplancton se había multiplicado por cinco. En la zona de estudio, la temperatura fluctúa en promedio unos 4ºC desde invierno a verano (que es cuando la Tª promediada es más alta). La salinidad también describe un ciclo estacional con una amplitud de 0.4 unidades de otoño a primavera. Así pues, en apenas 72 horas nos encontramos con que la temperatura y salinidad habían variado de forma significativa en relación a como cabría esperar que lo hicieran en promedio durante todo el ciclo estacional

Estos cambios relativamente rápidos tienen su origen en el efecto de los vientos de poniente que alejan el agua superficial de la costa (hacia el interior del Mar de Alborán). El vacío generado por el arrastre de esta masa de agua es compensado por el afloramiento de agua más profunda y fría, que además está cargada de nutrientes, lo que explica que se estimule rápidamente el crecimiento del fitoplancton. Según nuestra experiencia en la zona de estudio (que no es poca), estos episodios de vientos de poniente que modifican de forma sustancial las condiciones en una estación dada son relativamente frecuentes, de hecho durante algunas campañas oceanográficas son un “inconveniente” a la hora de interpretar los resultados. Por tanto, lejos de ser considerados como excepcionales deben contemplarse como una características del propio sistema. Siendo así, cabe afirmar que nuestra área de estudio (al menos en lo que se refiere a las zonas costeras) se define mejor por su variabilidad que por sus valores “promediados”; dicho en términos matemáticos, la varianza es probablemente mejor descriptora del sistema que la media. Este hecho nos plantea varias cuestiones prácticas que deberían ser tenidas en cuenta en el estudio y seguimiento de nuestras áreas marinas:
(1) La primera de ellas es en relación con el diseño de los muestreos que se están desarrollando por diferentes instituciones, dentro de diferentes programas de monitorización del medio marino. Así, cabe preguntarse si la periodicidad de los mismos es o no adecuada para describir la variabilidad del sistema.
(2) La segunda cuestión es en relación con los modelos que se vienen utilizando para predecir el efecto del cambio global (entendido como el conjunto de factores que están resultando alterados debido a la actividad humana, incluyendo el cambio climático). La mayoría de las predicciones se realizan sobre el comportamiento medio del sistema, y es muy infrecuente encontrar modelos predictivos que den también información sobre cómo se verá afectada la variabilidad (varianza) del sistema. Así pues, en zonas como la nuestra (que son precisamente mejor definidas por su variabilidad) la utilidad de los modelos que predicen cómo puede cambiar el comportamiento medio del sistema es realmente muy limitada. Sin duda habría que impulsar el uso de modelos matemáticos basados en la varianza más que en la media.
Muy probablemente, estas críticas pueden extrapolarse al estudio de otras muchas áreas costeras y de mar abierto (si no a todo el océano), así como seguramente al estudio del clima y a las predicciones que se publican profusamente.

JMMercado