Podríamos hallarnos ante una nueva forma de medir la temperatura de los océanos: el uso de ondas sonoras. Al igual que la atmósfera, los mares se calientan progresivamente debido al cambio climático y han absorbido cerca del 90 por ciento del exceso de calor atrapado por los gases con efecto invernadero. Tal alteración contribuye a la elevación del nivel del mar, pone en peligro las especies marinas y afecta a los patrones meteorológicos.
Sin embargo, determinar el calentamiento entraña ciertas dificultades. Las observaciones realizadas desde barcos solo proporcionan una foto fija de una porción minúscula del océano en un momento determinado, mientras que las observaciones por satélite no penetran lo suficiente en las profundidades marinas. El mapa térmico más detallado del océano es el obtenido por Argo, una red de flotadores autónomos distribuida en el mar desde principios de siglo. Los dispositivos descienden cada 10 días hasta profundidades de 2.000 metros para medir temperaturas y otros parámetros. Pero solo existen unos 4.000 flotadores y no pueden tomar muestras de las regiones más profundas de los océanos.
Ahora, los científicos del Instituto de Tecnología de California y la Academia de Ciencias de China creen haber hallado un modo de observar el calentamiento oceánico de una forma más amplia. En un artículo publicado el pasado 18 de septiembre en Science, los investigadores comparan las velocidades de las ondas sonoras generadas por distintos terremotos submarinos. Debido a que el sonido se propaga con mayor rapidez en el agua caliente, las diferencias de velocidad pueden indicar cambios de temperatura. «Estoy muy impresionado por los métodos [empleados por los autores del estudio] y por sus logros», afirma Frederik Simons, un geofísico de la Universidad de Princeton, que no participó en la investigación. «Están abriendo la puerta a toda una nueva área de estudio».
La idea de determinar las temperaturas oceánicas mediante sonidos nació en 1979, cuando los oceanógrafos Carl Wunsch y el fallecido Walter Munk propusieron emplear una serie de emisores acústicos marinos y receptores terrestres para medir la velocidad de las ondas sonoras y calcular las temperaturas a partir de los resultados. Su método nunca llegó a proliferar, en parte porque las fuentes acústicas eran caras y en parte por la preocupación de que los ruidos artificiales afectaran a los animales marinos, como las ballenas, que utilizan el sonido para comunicarse.
Wenbo Wu, un investigador postdoctoral del Instituto de Tecnología de California, se inspiró en aquellos estudios. Como geofísico, reparó en que el fondo marino cuenta con su propia fuente regular de sonidos: los terremotos. No se trata de las ondas sísmicas propiamente dichas, que viajan a través de la corteza terrestre, si no de ondas sonoras de baja frecuencia que se propagan por el agua. «Sé que los terremotos son fuentes muy potentes», señala Wu. «Entonces, ¿por qué no intentar aprovecharlos?»
Los investigadores pusieron en práctica su idea cerca de la isla indonesia de Nias, donde la placa Indoaustraliana choca contra la placa de Sunda. Recopilaron datos sonoros de 4.272 terremotos de magnitud 3 o superior entre 2004 y 2016 y hallaron 2.047 pares de terremotos que compartían el punto de origen. Al comparar los seísmos desencadenados en el mismo lugar a lo largo de los años, Wu y sus colaboradores pudieron detectar las meras fracciones de segundo en que se diferenciaban las velocidades de sus correspondientes ondas sonoras. Al modelar tales variaciones, descubrieron que, en las proximidades de Nias, el océano se está calentando unos 0,044 grados Celsius por década —una cifra superior a los 0,026 grados C por década que indican los datos de Argo. Debido a las limitaciones que presentan las otras fuentes de información, Wu considera probable que los nuevos valores sean más precisos. Menos de 0,1 grados C no parece una cifra enorme, pero se trata de variaciones térmicas que tienen lugar en ingentes volúmenes de agua en toda la región oriental del océano Índico. Se precisa una considerable cantidad de calor para calentar tanta agua.
En opinión de Bruce Howe, un oceanógrafo de la Universidad de Hawái en Manoa, que no participó en el estudio, el nuevo método sonoro es prometedor. Los investigadores incluso podrán revisar los datos sismológicos registrados hace décadas para obtener un historial más amplio de las temperaturas oceánicas. Pero hacerlo supondrá una ardua labor, sobre todo porque los sismómetros más antiguos no cronometraban las ondas con tanta precisión como los equipos actuales basados en GPS.
Una forma de captar más ondas sonoras de origen sísmico podría consistir en integrar micrófonos subacuáticos, o hidrófonos, en los equipos de observación oceánica ya existentes. Simons y sus colaboradores han desplegado docenas de hidrófonos flotantes en el océano para un proyecto de observación sísmica llamado Registro Sísmico Móvil en Áreas Marinas por Buceadores Independientes (MERMAID, por sus siglas en inglés). Según el experto, la mayor dificultad estriba en conocer la ubicación precisa de los flotadores a medida que las corrientes los desplazan.
Sin embargo, Wu señala que, superando el desafío, podrían subsanarse las deficiencias de los datos proporcionados por los flotadores de Argo y los satélites. «Realmente necesitamos, en la medida posible, diferentes métodos de obtención de datos», agrega.
Stephanie Pappas
Referencia: «Seismic ocean thermometry», de W. Wu et al., en Science; 369 (6510), páginas 1510-1515, publicado el 18 de septiembre de 2020.
