Mases de agua del Ártico a partir de 40 años de observaciones hidrográficas

Por qué importan las capas ocultas del Ártico

El Océano Ártico se está calentando y perdiendo hielo marino más rápido que casi cualquier otra región de la Tierra, con consecuencias para el clima, la fauna y el nivel global del mar. Sin embargo, bajo el hielo y las olas, el Ártico no es una masa de agua homogénea. Está compuesto por capas y corrientes diferenciadas, cada una con su propio calor, salinidad y nutrientes. Este artículo explica cómo los científicos han reunido por primera vez 40 años de mediciones para cartografiar y clasificar estas “masas de agua” ocultas en todo el Ártico, y por qué eso importa para comprender el cambio climático futuro.

Diferentes “sabores” del agua ártica

Del mismo modo que la atmósfera se organiza en masas de aire, el océano se organiza en masas de agua: grandes volúmenes de agua que comparten un origen común y características típicas de temperatura, salinidad y química. En el Ártico, aguas superficiales frías y relativamente dulces se sitúan sobre capas más saladas que fluyen desde los océanos Atlántico y Pacífico. Debido a que la región es muy fría, la densidad del agua de mar está controlada más por la sal que por la temperatura; por eso el agua más salina de origen atlántico tiende a hundirse por debajo de la capa superficial más dulce cuando entra por pasos como el estrecho de Fram y el mar de Barents. El agua de origen pacífico que entra por el angosto estrecho de Bering también se hunde bajo la superficie en partes de la cuenca canadiense. En conjunto, estas capas controlan cómo se almacena y transporta el calor y el agua dulce en el Ártico, influyendo en la rapidez del deshielo del hielo marino y en cómo el Ártico, a su vez, afecta al sistema climático global.

Cuarenta años observando un océano remoto

Medir el Océano Ártico es notoriamente difícil por el hielo marino, el clima extremo y la oscuridad invernal. En lugar de confiar en un solo sistema de observación, los autores compilaron datos de alta calidad ya existentes procedentes de diversas fuentes: campañas a bordo de buques, instrumentos fondeados y a la deriva anclados al hielo, y perfiladores autónomos vagamente parecidos a globos meteorológicos submarinos. Se centraron en los primeros 1.000 metros de la columna de agua y en tres propiedades clave: temperatura, salinidad y oxígeno disuelto. Tras eliminar cuidadosamente duplicados y valores atípicos evidentes y promediar los perfiles en intervalos de 10 metros de profundidad, produjeron un archivo coherente a escala de cuenca que abarca desde principios de los años 80 hasta 2024. Aunque algunas regiones y estaciones siguen estando poco muestreadas, este registro combinado ofrece hasta ahora la mejor imagen a largo plazo de cómo ha evolucionado el interior del Ártico.

Enseñar a un ordenador a reconocer capas de agua

Tradicionalmente, los oceanógrafos identifican masas de agua resolviendo un conjunto de ecuaciones que tratan cada observación como una mezcla de unos pocos tipos “puros” de origen —por ejemplo, una capa superficial característica del Ártico, varias variantes de agua de origen pacífico y varias variantes de origen atlántico. Este enfoque, conocido como análisis multiparamétrico de mezclas, requiere tanto un conocimiento detallado de los miembros finales como mediciones de oxígeno además de temperatura y salinidad. Sin embargo, el oxígeno solo está disponible en aproximadamente una de cada diez perfiles en el Ártico. Para superar esta limitación, los autores aplicaron primero el método clásico allí donde se midió oxígeno y luego usaron esos resultados como conjunto de entrenamiento para un modelo de aprendizaje automático basado en random forests. Alimentando al modelo con temperatura, salinidad, ubicación, profundidad y época del año, lo enseñaron a predecir la fracción de cada masa de agua incluso cuando faltaba el oxígeno, aumentando la cobertura utilizable en aproximadamente un orden de magnitud.

Lo que revelan los nuevos mapas

El conjunto de datos resultante, Water Masses of the Arctic (WMA), traza cómo se distribuyen las aguas atlánticas y pacíficas por el Ártico y cómo ha cambiado su influencia a lo largo de las décadas. Los mapas reproducen rasgos conocidos, como el hundimiento de capas atlánticas cálidas desde los mares de paso hacia las cuencas interiores y el aporte de aguas de origen pacífico al Giro de Beaufort en el oeste del Ártico. También captan tendencias generales a menudo denominadas “atlantificación” y “pacificación”: la expansión de aguas atlánticas y pacíficas hacia regiones que antes estaban dominadas por capas frías formadas localmente. En los mares de paso, la fracción de agua atlántica ha aumentado en consonancia con otras pruebas independientes de un incremento del flujo de calor, mientras que en el Giro de Beaufort la fracción y las propiedades del agua pacífica muestran cambios coherentes con una entrada por el estrecho de Bering más cálida y masiva. Los autores subrayan que algunos rasgos superficiales son menos ciertos, tanto porque las aguas superficiales se modifican intensamente por el tiempo y la formación de hielo como porque la cobertura de datos es irregular.

Un nuevo punto de referencia para el cambio ártico futuro

Para comprobar la fiabilidad de su clasificación, el equipo evaluó la sensibilidad de los resultados frente a elecciones sobre los tipos de fuente, a cambios en sus propiedades a lo largo del tiempo y al peso asignado al oxígeno frente a la temperatura y la salinidad. También compararon su esquema guiado por expertos con un método independiente de agrupamiento no supervisado que simplemente reúne puntos de datos con propiedades similares. En estas pruebas, las principales masas de agua y sus trayectorias demostraron ser robustas, y el modelo de aprendizaje automático reprodujo los cálculos tradicionales con alta precisión, incluso cuando se retiraron regiones enteras o años durante el entrenamiento. El producto final WMA, publicado abiertamente junto con código reproducible, ofrece ahora a científicos y modeladores un marco común basado en observaciones para seguir la evolución de la estructura estratificada del Ártico, evaluar qué tan bien la representan los modelos climáticos y, en última instancia, mejorar las predicciones de cómo un Ártico en calentamiento remodelará las condiciones mucho más allá del círculo polar.

Cita: Oglethorpe, K., Lanham, J., Reiss, R.S. et al. Water Masses of the Arctic from 40 Years of Hydrographic Observations. Sci Data 13, 456 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06749-8

Palabras clave: Océano Ártico, masas de agua, entrada atlántica, entrada pacífica, aprendizaje automático