Expedición CONTRASTES

La expedición CONTRASTS fue una expedición científica de dos meses en el océano Ártico (julio de 2025 - septiembre de 2025) para investigar el deshielo del hielo marino en tres regímenes: estacional, de primer y segundo año, y plurianual. La expedición se diseñó para comparar estos regímenes en condiciones estacionales similares, aplicando un programa de medición idéntico en cada sitio y repitiendo las observaciones durante varias semanas.

Investigó el derretimiento del hielo marino en tres regímenes de distinta edad y origen en el Océano Ártico Central, con el objetivo de llenar las lagunas de observación de la expedición MOSAiC y mejorar la comprensión de las transiciones de finales de verano y otoño. A diferencia de la expedición MOSAiC, que se centró en un único témpano de hielo a la deriva, CONTRASTS muestreó explícitamente múltiples regímenes de hielo marino para capturar la variabilidad espacial en el sistema de hielo marino del Ártico. ^{[ 1 ]} Durante el viaje, el rompehielos de investigación Polarstern se movió entre múltiples témpanos de hielo que representaban tres regímenes de hielo marino. La expedición investigó las causas del derretimiento del hielo marino en tres regímenes contrastantes de hielo marino en respuesta a las condiciones atmosféricas y oceanográficas. Estos tres regímenes fueron: (1) hielo de primer año a la deriva a lo largo de la zona marginal de hielo , (2) hielo de segundo año y multianual formado en el Ártico ruso, y (3) hielo multianual del norte de Groenlandia y Canadá . Se espera que el régimen 1 domine el Ártico en el futuro, el régimen 2 dominó anteriormente pero ahora a menudo se derrite antes de llegar al Estrecho de Fram , y el régimen 3 era anteriormente más extenso. ^{[ 2 ]} Los regímenes representan el “Ártico futuro”, el “Ártico presente” y el “Ártico pasado”. El trabajo en cada témpano se organizó en torno a estaciones de hielo, con visitas de seguimiento planificadas aproximadamente tres y seis semanas después. Esto se complementó con estaciones autónomas desplegadas al inicio de la expedición, que proporcionaron mediciones continuas durante toda su duración. El período seleccionado en julio y agosto tenía como objetivo llenar los vacíos de observación dejados por la expedición MOSAiC con respecto a las transiciones de finales de verano y otoño. Se programó que los témpanos de hielo fueran inspeccionados por un avión de investigación Polar 6 desde la Estación Nord durante la campaña ICEBird de verano de 2025. ^{[ 3 ]}

La expedición internacional, compuesta por 51 científicos de 14 naciones e institutos de 8 países, fue liderada por el investigador polar y físico de hielo marino Marcel Nicolaus, con Thomas Krumpen como codirector de la expedición, ambos del Instituto Alfred Wegener de Investigación Polar y Marina . ^{[ 4 ]} La campaña también recibió el nombre de PS149 (Cruce Polarstern 149) y ArcWatch-3 para alinearse con campañas anteriores de monitoreo del Ártico.

La expedición se diseñó para investigar la variabilidad del hielo marino ártico comparando tres regímenes distintos de hielo marino bajo condiciones estacionales similares. Un régimen de hielo marino se define como una combinación de región de formación, edad, espesor y condiciones límite atmosféricas y oceánicas. Este enfoque permitió la comparación directa de los procesos que controlan el deshielo del hielo marino bajo diferentes condiciones ambientales. ^{[ 1 ]}

En cada estación de hielo se llevó a cabo un programa de medición idéntico, lo que permitió una comparación directa entre los regímenes. Las estaciones fueron visitadas nuevamente durante un período de aproximadamente seis semanas, lo que permitió observar la variabilidad espacial y temporal durante la temporada de deshielo estival. ^{[ 1 ]}

La expedición estableció una plataforma multidisciplinaria para el estudio de procesos biológicos y físicos. En total, se ocuparon 12 estaciones de hielo durante la expedición, visitándose cada uno de los tres regímenes cuatro veces. ^{[ 1 ]} Los científicos se dividieron en cuatro equipos. El equipo de física del hielo marino centra su trabajo en la caracterización de las propiedades y estructuras superficiales de diferentes regímenes de hielo marino, incluyendo el espesor del hielo y de los estanques de deshielo, así como los balances energéticos. El equipo de física oceánica realiza mediciones mesoescala y locales de la turbulencia en la columna de agua, prestando especial atención a los procesos cercanos a los márgenes y grietas de los témpanos. El equipo atmosférico abarca los procesos de intercambio entre la atmósfera y el hielo. El equipo de ecología y biogeoquímica se centra en la biodiversidad y los ecosistemas, y en cómo los cambios físicos y químicos influyen en ellos durante la temporada de deshielo. ^{[ 4 ]}

La expedición comenzó el 2 de julio de 2025 en Tromsø , Noruega. ^{[ 5 ]} El RV Polarstern transportó la plataforma de investigación francesa Tara Polar Station al hielo marino. ^{[ 6 ]} El 6 de julio, la expedición encontró el primer hielo marino en 82° 11′ N, 20° 00′ E. Tres días después, el 9 de julio, Polarstern llegó a la primera estación de hielo en régimen de hielo 1, que consistía en hielo de primer año. El 19 de julio, la expedición estableció la tercera estación de hielo en régimen de hielo 3, caracterizado por hielo viejo y deformado. El 22 de julio, el témpano de hielo fue inspeccionado por el avión de investigación Polar 6. [ ^{7 ] El} 25 de julio, se volvió a visitar el primer témpano de hielo. Entre el 30 de julio y el 1 de agosto, se volvió a visitar el segundo témpano. Ambos témpanos de hielo habían sufrido cambios significativos, con un derretimiento significativo del hielo basal y lateral. El 5 de agosto, el témpano 1 se desintegró y solo fue accesible para la recuperación de instrumentos. En la tercera visita al régimen 1, los científicos localizaron un nuevo témpano de hielo. Al final de la expedición, los témpanos de los regímenes 2 y 3 habían sido visitados cuatro veces cada uno. ^{[ 8 ]} La expedición concluyó en Longyearbyen , Svalbard, el 1 de septiembre de 2025. ^{[ 9 ]}

Una característica clave de la expedición fue el uso extensivo de sistemas de medición autónomos, que continuaron recopilando datos entre las visitas a las estaciones. Las mediciones combinaron observaciones in situ en el hielo marino, mediciones desde barcos, estudios aéreos y plataformas autónomas. ^{[ 1 ]} Estos instrumentos se utilizaron para cuantificar los procesos clave que controlan el derretimiento del hielo marino, incluyendo el balance de energía radiativa, el flujo de calor oceánico, la turbulencia y la productividad biológica. Los principales instrumentos utilizados durante la expedición incluyeron: ^{[ 11 ]}

• Un mástil de 10 m (33 pies) de altura para monitorear la temperatura y humedad atmosféricas.  
• Una torre para medir la radiación de banda ancha incidente y reflejada y el viento.
• Drones y helicópteros equipados con cámaras ópticas, escáneres láser y radiómetros.
• Mediciones de albedo espectral y de banda ancha utilizando espectrorradiómetros y albedómetros ^{[ 12 ]}
• Dispositivos de sondeo electromagnético para mediciones del espesor del hielo ^{[ 13 ]}
• Instrumentos autónomos, incluyendo boyas de balance de masa de hielo , boyas de nieve y estaciones de radiación.
• Sistemas de imágenes hiperespectrales para estanques de deshielo y hielo marino
• Muestreo mediante perforación de núcleos de hielo y perforación de espesor para determinar el espesor del hielo y propiedades biofísicas clave.
• Un vehículo operado remotamente para mediciones topográficas basadas en radiación y sonar bajo el hielo.
• Redes de plancton para muestreo biológico
• Boyas oceanográficas, incluyendo perfiladores CTD y ADCP , CTD desechables y sensores de microestructura.

Las mediciones y los instrumentos se realizaron principalmente en varios puntos clave ubicados muy cerca del buque, a pocos cientos de metros de distancia entre sí. Estos puntos clave formaron una red de medición coordinada, a menudo denominada "ciudades", que incluía la ciudad meteorológica (met), la ciudad oceanográfica (ocean), el pozo ROV, los puntos de extracción de núcleos, los puntos de turbulencia, las boyas y los puntos de transecto.

En total, la expedición duró 61 días, con 661 horas dedicadas a 12 estaciones de hielo. El Polarstern recorrió 8730 km (5420 millas) durante el viaje desde Tromsø hasta Longyearbyen.  

Los estudios realizados desde helicópteros cubrieron aproximadamente 10 000 km (6200 millas) y 70 horas de vuelo. Se desplegaron o lanzaron 37 estaciones autónomas y 170 globos meteorológicos. Los transectos de espesor de hielo y nieve cubrieron 31 km (19 millas) . El muestreo oceánico incluyó 18 CTD profundos y 174 perfiles de microestructura oceánica. ^{[ 14 ]}    

El muestreo biológico realizado durante la expedición reveló que las algas del hielo estaban casi completamente ausentes en las aguas entre Groenlandia y Svalbard. ^{[ 15 ]} Esta ausencia también se observó en y debajo de los témpanos de hielo durante las mediciones de campo. ^{[ 1 ]} Las comunidades biológicas estaban dominadas por bacterias y zooplancton en los tres témpanos de hielo. ^{[ 2 ]} Durante la expedición se registraron temperaturas del aire de hasta +13 °C a una altitud de 300 m, lo cual es inusualmente alto para el Ártico central. ^{[ 1 ]}

Los primeros resultados mostraron que la progresión del deshielo difería significativamente entre los tres regímenes. El régimen 1 —hielo estacional en la zona marginal de hielo— era delgado y poroso, con grandes charcos de deshielo y un extenso deshielo superficial. El régimen 2, compuesto principalmente de hielo más antiguo con inclusiones de sedimentos , comenzó con menos deshielo superficial, pero gradualmente adquirió características similares a las del régimen 1. El régimen 3, aunque inicialmente en gran parte intacto, mostró un deshielo acelerado con el tiempo, tanto en la superficie como desde abajo. Se observó deshielo superficial antes del deshielo del fondo. El espesor del hielo no deformado era de solo 1,5 m, incluso para el hielo más antiguo. El hielo marino no estaba fuertemente deformado, con una densidad de crestas de presión de solo 5 a 6 crestas por kilómetro. El área investigada experimentó una concentración de hielo históricamente baja de alrededor del 60 % debido a una deriva de hielo fuertemente divergente. ^{[ 14 ]} Durante la expedición, el borde del hielo retrocedió significativamente hacia el norte y la concentración general de hielo marino disminuyó en la región de estudio. El almacenamiento de calor oceánico y la circulación influyeron tanto en el deshielo del hielo marino como en las condiciones atmosféricas, lo que demuestra un fuerte acoplamiento entre el océano y la atmósfera en el sistema ártico. Las observaciones proporcionan información sobre la transición en curso hacia una capa de hielo marino ártico más delgada y estacional. ^{[ 1 ]}

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