Los océanos son una parte importante del sistema Tierra. La tasa de cambio del contenido calorífico de los océanos es un indicador del calentamiento global, puesto que representa una gran proporción del calor que se acumula en el sistema climático. La expansión térmica fruto del calentamiento de los océanos, combinada con la fusión del hielo terrestre, eleva el nivel del mar, lo que afecta a las zonas costeras. Los cambios en la química oceánica asociados al aumento de las concentraciones de CO2 en la atmósfera están alterando el pH de los océanos.

 

 

 El contenido calorífico de los océanos es un parámetro fundamental del cambio climático, puesto que es un indicador de la acumulación de calor en el sistema Tierra. Los cambios en la composición atmosférica provocados por la actividad humana causan un desequilibrio radiativo en la parte superior de la atmósfera —el desequilibrio energético de la Tierra— que está impulsando el calentamiento global. Debido a la gran capacidad calorífica del océano, la mayoría de ese calor acumulado (en torno a un 90 %) se almacena en los océanos del mundo. En consecuencia, el océano se está calentando, lo que tiene efectos de gran alcance en el sistema climático de la Tierra. Por ejemplo, el aumento del contenido calorífico de los océanos contribuye en más de un 30 % a la elevación del nivel medio del mar observada a escala mundial a raíz de la expansión térmica del agua marina. El calentamiento de los océanos está alterando las corrientes oceánicas y modificando indirectamente las trayectorias de las tormentas. Las consecuencias del calentamiento de los océanos también se extienden a la criosfera de la Tierra, dado que las plataformas de hielo flotante pierden grosor y las capas de hielo disminuyen.El calentamiento de los océanos aumenta su estratificación y, junto con la acidificación y la desoxigenación de sus aguas, puede provocar cambios drásticos en el ensamblaje de los ecosistemas y la biodiversidad, la extinción de poblaciones, la decoloración coralina, distintas enfermedades infecciosas, cambios etológicos (también en la reproducción) y una redistribución de los hábitats. Las mediciones históricas de la década de 1940 se basaban principalmente en técnicas a bordo de buques, lo que limitaba la disponibilidad de las observaciones de la temperatura subsuperficial a escala mundial y en profundidad. Por lo tanto, las estimaciones a escala mundial del contenido calorífico de los océanos se limitan a menudo al período de 1960 en adelante, y a una integración vertical desde la superficie hasta los 700 m de profundidad. Con el despliegue de la red Argo de flotadores perfiladores autónomos, que alcanzó su objetivo de cobertura en 2006, actualmente es posible medir de forma rutinaria los cambios en el contenido calorífico de los océanos hasta una profundidad de 2 000 m21 (figura1).

 

 En 2019, el contenido calorífico de los océanos en los primeros 700 m (en una serie de mediciones que comienza en la década de 1950) y los primeros 2000 m (en una serie de mediciones que comienza en 2006) siguió aumentando hasta llegar a niveles sin precedentes o casi sin precedentes, y el promedio del año superó los niveles máximos anteriores, que se alcanzaron en 2018. En la última cuarta parte del decenio, y en comparación con la serie histórica de absorción de calor desde 1960, la ganancia de calor de los océanos a nivel mundial ha aumentado en la capa superior (0-700 m), y el calor ha sido secuestrado en las capas más profundas del océano (0-2 000 m). 

 

 

 De manera análoga a las olas de calor en zonas terrestres, el calor extremo puede afectar a la capa próxima a la superficie de los océanos con una serie de consecuencias para la vida marina y para las comunidades que dependen de esas masas de agua. Los datos satelitales de temperatura de la superficie del mar se pueden utilizar para vigilar las olas de calor marinas. En ese caso, las olas de calor marinas se clasifican de la siguiente manera: moderadas, cuando la temperatura de la superficie del mar está por encima del percentil 90 de la distribución climatológica durante 5 días o más fuertes, si la diferencia respecto a la media a largo plazo duplica con creces la diferencia entre el percentil 90 y la media a largo plazo; severas, si esa diferencia es más de 3 veces mayor, y extremas, si es más de 4 veces mayor. 

 

En cuanto a 2019 (figura 2), el número de días con olas de calor marinas promediado para el conjunto de los océanos fue de aproximadamente 55 días por píxel, es decir, casi 2 meses de temperaturas inusualmente cálidas. En una mayor parte del océano se registraron olas de calor marinas clasificadas como fuertes (41 %) si se compara con la parte en la que se experimentaron olas de calor moderadas (29 %), mientras que en el 84 % del océano se produjo al menos una ola de calor marina. En amplias zonas del noreste del Pacífico, las olas de calor fueron de categoría severa. Entre 2014 y 2016, la temperatura de la superficie del mar en la zona también fue inusualmente alta y la masa de aguas con temperaturas superiores a la media recibió el apodo de “la mancha caliente” (blob).24,25 Otra zona de consideración es el mar de Tasmania, donde ha habido una serie de olas de calor marinas en los veranos de 2015/2016 y 2017/2018, y nuevamente en 2018/2019. A finales de 2019, una ola de calor marina extrema afectó también a la zona al este de Nueva Zelandia. Los fenómenos climáticos, como las olas de calor marinas y las crecidas, estuvieron relacionados con una amplia mortalidad en las principales comunidades que conforman los hábitats marinos a lo largo de más del 45 % del litoral continental de Australia entre 2011 y 2017. 

 

 

 

En 2019, el nivel del mar siguió aumentando (figura 3, izquierda) y su nivel medio a escala mundial alcanzó el valor más alto desde que se dispone de registros altimétricos de alta precisión (enero de 1993). Se estima que la tasa media de aumento es de 3,24 ± 0,3 mm año−1 para el período de 27 años, pero la tasa ha aumentado durante ese tiempo.

La mayor pérdida de masa de las capas de hielo es la principal causa de la subida acelerada del nivel medio del mar a escala mundial ,lo que se suma a los aumentos constantes fruto de la expansión de las aguas oceánicas originada por el calentamiento. La variabilidad interanual (figura 3, derecha) del aumento del nivel del mar se debe principalmente al fenómeno de El Niño-Oscilación del Sur . Durante los episodios de El Niño, el agua de las cuencas fluviales tropicales en la superficie terrestre se transfiere al océano por los cambios en la precipitación y la escorrentía (como sucedió en 1997, 2012 y 2015). Durante los episodios de La Niña sucede lo contrario: hay una transferencia de agua del océano a la superficie terrestre (por ejemplo, en 2011). La elevación del nivel del mar no es uniforme en todas las regiones. 

 

En la figura 4 se presentan las características de la tendencia espacial desde enero de 1993 hasta mayo de 2019. Las tendencias regionales más acusadas en el hemisferio sur se registran al este de Madagascar, en el océano Índico; al este de Nueva Zelandia, en el océano Pacífico; y al este del río de la Plata/América del Sur, en el Atlántico Sur. En el hemisferio norte, también se observa un perfil alargado hacia el este en el Pacífico Norte. El perfil nítido que se observaba en el Pacífico tropical occidental durante los dos primeros decenios del registro altimétrico se está desvaneciendo ahora,  lo que da a entender que no era una señal a largo plazo. Las tendencias no uniformes del nivel del mar están dominadas por las variaciones geográficas del contenido calorífico de los océanos, pero también dependen de los procesos que afectan a la atmósfera, la geosfera y la criosfera. 

 

 

 En el decenio 2009-2018, los océanos absorbieron alrededor del 23 % de las emisiones anuales de CO2,  lo que contribuye a mitigar los efectos del cambio climático. Sin embargo, el aumento de las concentraciones atmosféricas de CO2 altera la química del océano, dado que el CO2 reacciona con el agua de mar disminuyendo su pH y aumentando la acidez del océano. Este proceso se denomina acidificación de los océanos. El cambio de pH está relacionado con otras alteraciones en la química de los carbonatos que disminuyen la capacidad de calcificación de algunos organismos marinos, como los mejillones, los crustáceos y los corales. El conjunto de esos cambios afecta a la vida marina, al disminuir su capacidad potencial de crecimiento y reproducción. Las observaciones de fuentes de mar abierto durante los últimos 20 a 30 años ponen de manifiesto un descenso evidente del pH medio, con una reducción del valor medio de pH oceánico en superficie a nivel mundial de 0,017-0,027 unidades de pH por decenio desde finales de los años ochenta. En las aguas costeras, los cambios en la química de los carbonatos causados por la acidificación antropógena de los océanos son más difíciles de distinguir, debido a la complejidad del medioambiente y a los distintos factores que influyen en él. Esos cambios repercuten en los servicios oceánicos que se concentran en la costa, y que son de importancia para el bienestar de las personas, como la pesca y la acuicultura, el turismo y el ocio. Los marcados patrones estacionales y la variabilidad del pH son evidentes en las últimas actividades de vigilancia llevadas a cabo en el océano Austral en torno a Nueva Zelandia (figura 5), lo que pone de relieve la necesidad de realizar observaciones sostenidas a largo plazo con una alta resolución temporal y espacial.

 

 

 

Tanto las observaciones como los modelos numéricos indican que el oxígeno está disminuyendo actualmente en alta mar y en las zonas oceánicas costeras, incluidos los estuarios y los mares semicerrados. Desde mediados del siglo pasado, se estima que ha habido una disminución de entre el 1 % y el 2 % (es decir, de 2,4 Pmol a 4,8 Pmol o de 77 000 a 145 000 millones de toneladas) en el inventario de oxígeno oceánico mundial. Sin embargo, las observaciones realizadas en el océano a 200 m de profundidad ponen de relieve que los cambios presentan diferencias en función de la cuenca oceánica de que se trate, y que la mayor pérdida de oxígeno disuelto del océano se registró en el hemisferio norte durante los últimos decenios (figura 6). 

 

Se espera que la expansión prevista del 7 % de la superficie preindustrial con niveles mínimos de oxígeno (<80 µmol kg−1) hasta el año 2100 altere la diversidad, la composición, la abundancia y la distribución de la vida marina. En varios estudios recientes se determinó además que la desoxigenación, junto con el calentamiento y la acidificación de los océanos, representa una importante amenaza para los ecosistemas oceánicos y el bienestar humano. Incluso se reconoce ahora que los arrecifes de coral son vulnerables a una gran pérdida de oxígeno.