Tal día como hoy...

...en 1978, el artículo de síntesis del Mid-Ocean Dynamics Experiment era aceptado para su publicación el 15 de enero, tras haber sido recibido el julio anterior y revisado en diciembre de 1977. Redactado por W. Simmons en nombre del MODE Group, un colectivo de oceanógrafos teóricos, experimentales y numéricos de instituciones de Estados Unidos y el Reino Unido, el artículo apareció en Deep-Sea Research como "The Mid-Ocean Dynamics Experiment." Sintetizaba los resultados de una campaña de campo que había tenido lugar casi cinco años antes, al suroeste de Bermuda, y que se había propuesto responder a una pregunta que la oceanografía física aún no podía contestar con certeza: ¿eran los energéticos remolinos de mesoescala que John Swallow había vislumbrado por accidente en 1959 un rasgo real, estructurado y ubicuo del océano abierto, o una curiosidad aislada?

El descubrimiento que motivó el MODE había sido casi accidental. Los flotadores de Swallow rastreados desde barcos cercanos a 41°N, 14°W en 1958, y cerca de Bermuda en 1959 y 1960, habían revelado movimientos energéticos de unos 200 kilómetros de diámetro, desplazándose hacia el oeste a unos pocos centímetros por segundo y ocupando toda la columna de agua. La observación expuso también una verdad incómoda: la instrumentación oceanográfica de la época era, en palabras del propio artículo, decepcionantemente inadecuada para medir esos movimientos de forma sistemática. Se necesitó más de una década para desarrollar y perfeccionar las matrices de correntómetros de larga duración y las mediciones de densidad de alta resolución que un verdadero estudio de remolinos requeriría. El MODE fue el resultado de esa década de desarrollo instrumental, finalmente aplicado a una franja de océano bien elegida.

El experimento se desarrolló en etapas. El MODE-0, una campaña preliminar de fondeos y trabajo hidrográfico, se llevó a cabo desde el otoño de 1971 hasta el invierno de 1972. El acontecimiento principal, el MODE-1, tuvo lugar entre marzo y mediados de julio de 1973, en una región situada en general dentro de un círculo de 300 kilómetros de radio centrado en 26°N, 69°40'O, un área elegida por su topografía variada: una llanura abisal plana al oeste que ascendía hacia el talud continental, y un relieve del fondo marino más abrupto al este. Seis buques de investigación y una extraordinaria diversidad de instrumentos se desplegaron simultáneamente: matrices de correntómetros y registradores de temperatura-presión fondeados, estaciones hidrográficas y CTD repetidas, flotadores de flotabilidad neutra a la deriva a 1.500 metros y rastreados acústicamente a larga distancia mediante el sistema SOFAR que la invención de Swallow había hecho posible, y perfiladores de velocidad acústicos y electromagnéticos. Un estudio complementario más pequeño, llamado MINIMODE, combinó flotadores rastreados desde barco, muestreo CTD y una matriz de correntómetros fondeados dentro de la misma región. Fue, con amplio margen, el estudio directo más intensivo en términos espaciales y temporales jamás realizado sobre el movimiento del interior oceánico.

Los resultados, tal como documentó el artículo de 1978 a lo largo de más de cincuenta páginas de descripción, dinámica e interpretación numérica, fueron inequívocos: los remolinos de mesoescala del océano abierto eran reales, estructurados y energéticos, no ruido estadístico ni un artefacto de un muestreo escaso. En la región estudiada, la variabilidad de las corrientes estaba organizada en una banda con periodos en torno a los 100 días y escalas horizontales cercanas a los 70 kilómetros, en la que las corrientes eran casi isótropas y las escalas verticales se extendían a lo largo de toda la profundidad de la columna de agua. El campo de remolinos, concluía el artículo, formaba una variabilidad energética y estructurada superpuesta a una circulación de giro a escala media mucho más débil, un resultado que invertía las suposiciones en las que muchos modelos oceánicos de la época se habían apoyado silenciosamente. Las comparaciones directas entre la cizalladura vertical de corriente medida y las estimaciones geostróficas confirmaron que los remolinos se encontraban, dentro del margen de error instrumental, en un equilibrio geostrófico y cuasi-geostrófico estrecho, dando a los teóricos una base empírica sólida sobre la que construir modelos dinámicos. El experimento produjo también una riqueza de resultados secundarios: la primera medición sistemática de capas de mezcla de fondo bajo la llanura abisal, evidencia de que el campo de temperatura superficial estaba moldeado de forma advectiva por los remolinos desde abajo más que forzado puramente por el viento desde arriba, y observaciones detalladas de mareas internas y movimientos de ondas internas de alta frecuencia superpuestos al campo de mesoescala.

El MODE no resolvió, según reconocían sus propios autores, el problema de los remolinos. Fue, en sus propias palabras, un experimento sobre remolinos en un lugar pequeño durante un periodo corto. Pero demostró de forma decisiva que el fenómeno era general, estableció por primera vez una descripción cuantitativa de su estadística y estructura, y proporcionó la base empírica frente a la cual los modelos teóricos de turbulencia geostrófica, inestabilidad baroclínica y dinámica cuasi-geostrófica pudieron finalmente ponerse a prueba con datos reales. Sentó también un modelo, tanto científico como organizativo, para los experimentos oceánicos internacionales, multiplataforma y multi-institucionales que vendrían después: el programa POLYMODE, más amplio y extendido al Atlántico y el Pacífico, de finales de los años setenta, y en última instancia los sistemas observacionales y de modelización con resolución de remolinos a escala global de hoy.

Las contribuciones del MODE a la oceanografía física pueden resumirse en varios ámbitos interrelacionados:

• Confirmación definitiva de los remolinos de mesoescala del océano abierto: El MODE-1 proporcionó la primera evidencia exhaustiva, resuelta espacial y temporalmente, de que los remolinos energéticos son un rasgo estructurado y ubicuo del interior del océano abierto, poniendo fin a una década de incertidumbre desde las observaciones iniciales de flotadores de Swallow.
• Descripción cuantitativa de la estadística de los remolinos: El experimento estableció estimaciones concretas de las escalas espaciales y temporales dominantes de la variabilidad del océano abierto, aproximadamente 70 kilómetros y 100 días en la región estudiada, proporcionando la primera base estadística sólida para el trabajo teórico y de modelización posterior sobre la turbulencia oceánica.
• Validación empírica de la dinámica cuasi-geostrófica: Las comparaciones directas entre la cizalladura de corriente medida y las estimaciones geostróficas confirmaron que los remolinos de mesoescala se encuentran próximos al equilibrio geostrófico, dando a los oceanógrafos teóricos un punto de partida con base observacional para los modelos de dinámica de remolinos que sigue siendo fundamental hoy.
• Demostración de experimentos oceánicos multiplataforma a gran escala: La combinación del MODE de matrices fondeadas, estudios hidrográficos, flotadores rastreados por SOFAR e instrumentos de perfilado desplegados simultáneamente desde seis buques estableció el modelo organizativo y técnico para los grandes experimentos internacionales de procesos oceánicos que siguieron, incluido el POLYMODE.
• Revisión de la importancia relativa de los remolinos y la circulación media: Al demostrar que la energía cinética de los remolinos podía dominar sobre el flujo medio a escala de giro en el océano central, el MODE forzó una revisión fundamental de cómo los oceanógrafos y modelizadores concebían el equilibrio entre los componentes medio y fluctuante de la circulación oceánica, una revisión cuyas consecuencias todavía se están desarrollando en los modelos climáticos con resolución de remolinos.

El artículo de síntesis del MODE, aceptado el 15 de enero de 1978, cerraba un capítulo que se había abierto casi veinte años antes con una observación fortuita frente a Bermuda. Lo que los flotadores de Swallow habían insinuado en 1959, un océano mucho menos quieto en su interior de lo que nadie había supuesto, el MODE lo confirmó con todo el peso de una campaña coordinada, intensiva y de varios años. El campo de remolinos de mesoescala que el experimento caracterizó sigue siendo, a día de hoy, uno de los objetos centrales de la oceanografía física: el rasgo que todo modelo oceánico con resolución de remolinos debe reproducir, y la variabilidad que todo altímetro satelital ha sido construido, en parte, para observar.

Fuentes

• The MODE Group (1978). The Mid-Ocean Dynamics Experiment. Deep-Sea Research, 25, 859–910.
• John C. Swallow - Wikipedia
• Woods Hole Oceanographic Institution