La meteorología se lleva a cabo en Antártica: conoce el rol de esta ciencia y cómo se ejecuta en isla Rey Jorge

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Patricio Quezada. La LVI Expedición Científica Antártica (ECA56) organizada por el Instituto Antártico Chileno (INACH), respaldó la logística de diferentes proyectos de diferentes disciplinas. Una de ellas, la ciencia física de la meteorología, que reunió a tres científicas de diferentes partes del mundo: Países Bajos, Irán & Chile. Una de las misiones del Tratado Antártico firmado en 1959 es la colaboración científica internacional, y Chile es parte de los 29 países con participación consultiva. Durante esta estadía conocimos la ejecución del estudio atmosférico llevado a cabo en la estación TARP-02, plataforma científica con diferentes instrumentos de medición atmosférica.

El itinerario diario se dividía en dos salidas a terreno, por lo que se organizaban los lugares donde los grupos debían asistir con el apoyo de equipo de logística. En el primer día de trabajo para los científicos con estadía en Base Profesor Julio Escudero, el jueves 20 de febrero 2020, acompañamos a las científicas Maaike Weerdesteijn, realizando Doctorado en Geociencia Polar y Modelamiento de la Tierra en Universidad de Oslo, Noruega; Sahar Dehnavi, realizando Doctorado en Teledetección y en Geociencia en Universidad de Hannover, Alemania; y Alejandra Reyes, Meteoróloga de la Oficina de Servicios Climatológicos de la Dirección Meteorológica de Chile.

Durante esta expedición, el grupo monitoreó la Estación TARP-02, instalada en el año 2015 por el Grupo de Investigación Antártica de la Universidad de Santiago de Chile en isla Rey Jorge, a 250 metros de la Base Escudero (pueden buscar más información en https://www.usach.cl/news/extension-del-agujero-ozono-la-mas-pequena-2002); y realizaron un estudio dentro de los laboratorios sobre la radiación solar en la nieve y  de material particulado, que influye en el aceleramiento de su derretimiento.

Maaike Weerdesteijn, Alejandra Reyes y Sahar Dehnav sobre la plataforma TARP-02. Se pueden apreciar dos instrumentos ubicados a la derecha de la fotografía: el Piranómetro que mide la radiación de onda corta, proveniente del sol. Y el Pirgeometro, que mide la radiación de onda larga, emitida desde la tierra. Estas mediciones son transportadas hacia el interior de la instalación TARP-02, almacenadas en computadoras que mediante conexión de internet se envían estos datos diariamente a la Universidad de Santiago de Chile y a la Nasa.

Las observaciones atmosféricas realizadas durante una serie de tiempo son muy importantes para considerar y asesorar las medidas frente al cambio climático. Ya desde hace unos años atrás, la WMO (World Meteorological Organization) ha organizado reuniones en diferentes países con el propósito de realizar observaciones atmosféricas e investigación sobre el clima. Por ejemplo, desde el siglo XIX, se han firmado diferentes acuerdos ambientales en distintas naciones para controlar la cantidad de contenido de Ozono y la depleción de la capa de ozono. Dos de ellos: Protocolo de Montreal, firmado en 1987 (https://www.undp.org/content/undp/es/home/sustainable-development/environment-and-natural-capital/montreal-protocol.html) , y el Acuerdo de Paris, firmado en 2015 (https://unfccc.int/es/process-and-meetings/the-paris-agreement/que-es-el-acuerdo-de-paris). El propósito de estos protocolos es eliminar gradualmente la producción de sustancias dañinas, como los CFC, y bajar las emisiones de carbono, ambos responsables del agotamiento de la capa de ozono. De esta misma manera, si se realizan observaciones de largo plazo en la Antártica, y se trata de mantener a la naturaleza lo menos cambiada posible, al menos los cambios que son influenciados por la actividad humana, podremos lograr evaluar las condiciones atmosféricas del lugar.

El debilitamiento de la capa de ozono es uno de los factores que más ha incidido en el aumento de la radiación ultravioleta en Antártica. Para determinar la estructura cualitativa y los valores de la radiación en Antártica, Maaike, Alejandra y Sahar, obtuvieron datos para estudiar los efectos de la radiación UV sobre el carbono negro presente en la nieve. Se recolectaron muestras de nieve en distintos puntos de la península Antártica. Uno de los fenómenos influyentes en este estudio es el albedo, que es el cociente entre la radiación reflejada y la radiación incidente. Por la gran extensión cubierta por blancos hielos, el continente antártico refleja casi el 95% de la radiación solar que recibe, un mecanismo de retroalimentación energético entre el hielo y albedo. El hielo aumenta el albedo, por lo que temperatura disminuye y aumenta la formación de hielo. Esta radiación reflectada, genera un aporte energético que influye en las condiciones atmosféricas de todo el mundo. Por lo que el incremento de temperaturas, la presencia de partículas provenientes de contaminación carbónica, la disminución de la nieve y glaciares, entre otras, podrían disminuir el albedo, modificando el balance energético del planeta tierra, y así aumentando la cantidad de energía sin reflectar. Para lograr esta investigación atmosférica se requiere un trabajo científico que pueda medir las radiaciones en la atmósfera y las diferentes partículas presentes como aerosoles, o humo.

El equipo llegó hasta glaciar Collins para extraer muestras de nieve.

Por lo tanto, no solo se requiere un conocimiento de química y física, sino que también matemáticas. Las mediciones en tierra mejoran las observaciones satelitales y sus productos. Los satélites pueden proporcionar información sobre diferentes cuantidades de la atmósfera, considerando varios modelos de transferencia atmosférica o de radiación. Estos modelos requieren de las observaciones in situ para su validación, por lo que la estación TARP-02 en Antártica se considera una de las estaciones mundiales con este propósito. Este tipo de estaciones terrestres no solo es beneficioso para generar de mejor manera los modelos atmosféricos y sus simulaciones, sino que también es un requisito para la validación de estos productos. Datos para el modelamiento atmosférico: datos observados in situ, re-imágenes, radiosonda y hasta reanálisis.

Estación Tarp-02 en isla Rey Jorge
Fotografía por Maaike W.

Conversamos con Alejandra Reyes.

¿Por qué es importante y relevante realizar estudios meteorológicos en Antártica? Los estudios meteorológicos son importantes debido a que se puede determinar si las condiciones atmosféricas son normales o distintas, para saber si existen cambios en la temperatura, precipitaciones (líquidas o sólidas), además del mismo comportamiento de la atmósfera.

¿Qué eventos extremos se pueden producir en Antártica si ya es una zona de condiciones meteorológicas extremas? Se pueden observar varios eventos extremos. Uno que es peligroso y en la cual se toman medidas como no trabajar en el exterior es la ventisca, que se caracteriza por ser un viento muy intenso, junto a la caída de nieve, generando reducción de la visibilidad, bajas temperaturas y una sensación térmica muy baja, siendo peligroso para el ser humano. Otros eventos extremos son las altas temperaturas y los eventos de ola de calor, como ejemplo, entre el 7 al 9 de febrero se observó una ola de calor, con temperaturas entre los 6.6 a 7 °C, siendo más altas que la temperatura umbral diaria para la fecha que es de 5.2°C, por lo que se considera ola de calor.

¿Se puede diferenciar los conceptos cambio climático y calentamiento global? El calentamiento global y cambio climático no son lo mismo y una publicación realizada en el Blog de la DMC explica qué es cambio climático y calentamiento global: http://blog.meteochile.gob.cl/2019/08/14/juntos-pero-no-revueltos-variabilidad-climatica-cambio-climatico-y-calentamiento-global-2/

¿Cómo podrían relacionarse con el estudio meteorológico?

Para determinar si bahía Fildes está presentando un enfriamiento o calentamiento, el mismo material particulado, qué efecto se observa, si se determina un mayor número de carbono negro en la nieve, el efecto de mayor absorción de radiación, etc.

¿Cómo pueden aportar los datos de TARP-02 para la ciencia?

Los datos de la estación meteorológica y de radiación son un gran aporte para la ciencia, sobre todo para la red mundial. Cualquier estación meteorológica es importante, pero las estaciones e instrumentos radiativos que estén en zonas extremas, y que además son muy escasos, permiten a fututo comprender la circulación local, si existen cambios de la zona en donde está emplazado TARP-02 (Transportable Antarctic Research Platform 02).

¿Existe relación entre TARP-02 y los datos del tiempo (por ejemplo, cuando dan un pronóstico, cuál es su diferencia)? El pronóstico es una cosa y los datos que se obtienen de TARP-02 es otra. Primero, el pronóstico, como lo dice su palabra te dice las condiciones que se esperan para un par de horas, días o meses (dependiendo del pronóstico), mientras que, en TARP-02 se obtienen datos observados, son observaciones a partir de los instrumentos que componen TARP-02.

¿Cómo funciona el rol de la meteorología con los vuelos que entran y salen de Antártica? Para cada vuelo, ya sea a cualquier lugar del mundo, debe existir una planificación de vuelo, y una de las principales cosas a considerar son las condiciones meteorológicas. Dependiendo de las condiciones meteorológicas que hay y/o se esperan en el aeropuerto (o aeródromo) de partida y llegada, además de las condiciones que habrá en la ruta de vuelo; es si el vuelo se puede realizar o no, y si no se puede realizar, se debe esperar a que las condiciones estén óptimas para un vuelo seguro.

Maaike Weerdesteijn, Sahar Dehnavi, Alejandra Reyes extrayendo muestras de nieve desde el glaciar Collins. Fueron acompañadas por Jeremy Donaire, quien realiza tesis para obtener su grado en Geología de la Universidad de Andrés Bello.