US Navy Releases Roadmap For Global Climate Change

ORIGINAL: Navy.mil Story Number: NNS100524-01

By Bob Freeman, Office of the Oceanographer of the Navy

Release Date: 5/24/2010 12:33:00 PM

WASHINGTON (NNS) -- The Vice Chief of Naval Operations Adm. Jonathan Greenert, released an overarching roadmap on May 21 that will guide Navy policy, strategy and investment plans related to a changing global climate.

Entitled the U.S. Navy Climate Change Roadmap, this guidance was developed by the Navy's Task Force Climate Change, a matrixed organization that includes representatives from various naval staff and program offices and the operational fleet, with the close collaboration of the U.S. Coast Guard and the National Oceanic and Atmospheric Administration.

"We must ensure our Navy is fully mission-capable and ready to meet national requirements in the future. That responsibility includes anticipating the impact of changing climatic conditions on mission requirements, force structure and infrastructure," explained Rear Adm. Dave Titley, director of Task Force Climate Change and Oceanographer of the Navy.

The Climate Change Roadmap is intended to be a companion document to the Navy Arctic Roadmap, released in November 2009. While the Arctic Roadmap serves to promote maritime security and naval readiness in a changing Arctic, the new Climate Change Roadmap examines the broader issues of global climate change impacts on Navy missions and capabilities.

Official U.S. Navy file photo.

"We issued the Arctic Roadmap first because that is where the most significant evidence of climate change is occurring," Titley remarked, "but the Arctic is not a vacuum. The changes that are occurring there, from both an environmental and political standpoint, reflect changes that will occur in the rest of the world."

The roadmap lays out a chronological approach divided into three phases.

Phase 1, focusing on near-term goals, includes defining the requirements for improved operational and climatic prediction capabilities through cooperative efforts within the U.S. government and scientific and academic communities. 

Phase 1 also calls for inclusion of climate change impacts on national security in Naval War College coursework and in strategic "table top" exercises.

Phase 2, which is targeted for fiscal years 2011 and 2012, identifies as a priority the development of recommendations for Navy investments to meet climate change challenges. These challenges include protecting coastal installations vulnerable to rising sea levels and water resource challenges and being prepared to respond to regions of the world destabilized by changing climatic conditions.

Phase 2 also calls for the formalization of the cooperative relationships defined in Phase 1, and targets incorporation of climate change considerations in strategic guidance documents and fleet training and planning.

Phase 3, looking out through fiscal year 2014, addresses the execution of investment decisions and the initiation of intergovernmental, multilateral and bilateral activities with various partners to better assess and predict climate change, and respond to the military impacts of climate change.

"Climate change will affect the type, scope, and location of future Navy missions, so it's essential that naval force structure and infrastructure are delivered at the right time and at the right cost," Titley explained. "That will depend upon a rigorous assessment of future requirements and capabilities, and an understanding of the timing, severity, and impact of the changing climate, based on the best available science," he added.

The Roadmap, which incorporates guidance from national maritime and defense strategies, will be updated to reflect future guidance after the next Quadrennial Defense Review.

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Las montañas marinas

ORIGINAL: Mission-Blue.org

Mapa de un monte submarino en el océano Ártico creado por la recolección de datos con una ecosonda multibarrido. Crédito: NOAA National Ocean Service, Flickr

Algunas tienen forma de cono, mientras que otras son más escarpadas. Algunas son puntos de acceso de criaturas aparentemente endémicas, mientras que otras tramos estériles, carentes de vida. Algunas están cubiertos con materiales valiosos en la tierra, tales como el manganeso.

¿Entonces que son estas enigmáticas estructuras? Son montañas. Pero estos no son las montañas comunes: son más las montañas bajo el mar, o "montes submarinos".

Las estimaciones más conservadoras indican que hay cerca de 100.000 montañas submarinas en el océano (la mitad de los cuales se encuentran en el Océano Pacífico), aunque su número podría extenderse a los millones de personas. A pesar de la similitud de las estructuras, los científicos sólo han explorado un puñado de los montes submarinos y tienen más preguntas que respuestas sobre estos hábitats de aguas profundas.

Sin embargo, una cosa es cierta: los ecosistemas de los montes submarinos se encuentran en peligro, y sin ayuda, las especies que viven en estos hábitats pudiera parpadear de la existencia antes que los científicos lleguen a descubrirlas.

"Es el tipo de problema con todas las formas de pesca en aguas profundas", dijo Chris Kelley, un biólogo del Laboratorio de Investigación Submarina de Hawai (Hawaii Undersea Research Laboratory - HURL), cuya investigación se centra en hábitats de aguas profundas, como los montes submarinos. "No mucha gente sabe mucho sobre el fondo del mar y lo que hay ahí abajo."

¿Cuáles son los montes submarinos?

Una montaña submarina es un volcán activo o extinto que se eleva por lo menos 1000 metros (0,62 milla) del fondo del mar, sin embargo, algunos geólogos y oceanógrafos se adhieren a una definición más liberal, reconociendo las características tan corto como a 100 metros como los montes submarinos. La mayoría de las cumbres de los montes submarinos se sientan cientos de metros bajo la superficie del mar, y son a veces más de 10 kilómetros de diámetro.

Debido a que las montañas submarinas están muy por debajo de la superficie del mar, que generalmente se encuentran en zonas muy oscuras y los oceanógrafos tienen dificultades para obtener una visión de gran angular de las estructuras. "Es un poco como flotar por encima de las Montañas Rocosas en un globo de aire caliente en la oscuridad total con una pequeña linterna", dijo Max Cremer, un piloto de sumergible con HURL

Por lo tanto, para trazar realmente las características de los montes marinos, los oceanógrafos dependen del sonar de los barcos. "Es como cortar el césped", dijo John Smith director científico de HURL. "Uno va hacia atrás y adelante en un patrón cuadrado con el sonar, y entonces se puede construir un mapa topográfico de la zona de los montes submarinos".

A partir de estos mapas, los científicos han aprendido que montes vienen en una amplia gama de formas diferentes, al igual que las montañas en la superficie de la tierra. Algunas montañas marinas tienen forma de cono con paredes escarpadas, no a diferencia del típico cono de ceniza volcánica. Las montañas submarinas con cubiertas grandes, planas llamadas guyots o tablemounts también son bastante comunes. Estas estructuras fueron una vez cónicas, pero fueron erosionadas por el viento y las olas después de la irrupción en la superficie del océano, explicó Smith.

Expediciones de buceo también han revelado que en las montañas submarinas se acumulan depósitos de costras ricas en cobalto manganeso a través del tiempo, debido a procesos naturales. La capa de depósitos de manganeso  adhieren rocas individuales en las laderas de las montañas submarinas, efectivamente estabilizando las estructuras y haciéndolas más seguras para los hábitats de los animales marinos.

Los hábitats para la vida

Muchos montes submarinos están a menudo muy habitados por vida marina, incluidos los peces y los corales. "Los montes submarinos, ya que son las características que sobresalen de la parte inferior del océano, tienden a atraer a todo tipo de vida", dijo Smith.

El tipo de vida se encuentra varía de monte submarino a monte submarino. La profundidad y la ubicación son factores muy importantes, Kelley explicó, añadiendo que los corales y las esponjas suelen dominar los montes submarinos cortos. Los guyots, por otro lado, a menudo tienen una gran cantidad de peces de gran tamaño, en lugar de coral. "Es posible encontrar una gran cantidad de sedimentos grandes y adoquines de montes, y por alguna razón realmente los peces de aguas profundas prefieren los fondos de sedimentos", dijo.

La cantidad de manganeso también dictar el presente la vida en una montaña submarina dada. Los biólogos marinos que se pensaba que el manganeso era demasiado tóxico para la vida. "Pero estamos viendo los lotes y lotes de animales que viven sobre la corteza de manganeso, por lo que no podía ser tan tóxico", dijo Kelley. "Puede ser tóxico para algunos organismos pero no en otros."

Los científicos también creen comúnmente que las montañas submarinas fueron puntos de acceso para las especies endémicas, ya que suelen estar aisladas geográficamente. Sin embargo, estudios recientes están cambiando este punto de vista. Los montes submarinos sólo parecía tener altos niveles de endemismo ya que las estructuras submarinasson tan poco estudiadas, dijo Kelley.

En la necesidad de la conservación?

Ya sea que las montañas submarinas son puntos de acceso endémicas o no, parece que muchos de estos hábitats se encuentran actualmente o pronto lo estará en peligro. Un gran problema es la pesca.

Hoplostethus atlanticus
Collett, 1889 Wikipedia

Kelley señala que un ejemplo de Australia y Nueva Zelanda, donde hay una gran cantidad de montañas submarinas de la costa. En la década de 1980, hubo grandes pesquerías del rugoso anaranjado, pero el pescado ha sido colocado en la lista de especies en peligro de Australia.

"Los barcos grandes de arrastre que emplean estas redes de arrastre en estas montañas y capturan toneladas de estos roughies porque no tienden a nadar", dijo Kelley. "En el proceso, el arrastre de fondo sólo arrancó las cubiertas de los montes submarinos en pedazos, por lo que los corales quedaron gravemente afectados, también."

En Hawaii, un destino similar parece ser ataca a los montes submarinos de la Cruz, donde los pescadores están obteniendo grandes cantidades de atún y otros pescados, sin saber cuántos peces hay, para empezar. Los corales preciosos de las montañas submarinas diferentes también se extraen en grandes cantidades, dijo Kelley.

Además de los problemas de pesca, los montes submarinos pronto tendrán que hacer frente a la minería de manganeso. La costras de manganeso son valiosas por su combinacióncon diversos elementos, que incluyen platino cobalto y titanio, según Kelley. "En este momento, hay empresas y naciones que están tratando de averiguar cómo hacer esto económicamente", dijo. Dependiendo de los métodos utilizados para determinar los hábitats, todo el manganeso, podría ser destruidos.

Kelley está de acuerdo, haciendo hincapié en que las montañas submarinas podrían albergar especies aún por ser descubiertas. "Hay montañas submarinas donde se pueden sin duda encontrarse nuevas especies", dijo. "No se sabe lo que se  vas a encontrar hasta que se llegue a ellos."

De acuerdo con un reciente estudio en PLoS One, la conservación de los montes submarinos requiere más para su investigación. Para proteger los montes submarinos, los científicos primero necesitan comprender las características físicas de las estructuras, así como su biodiversidad y cómo encajan en el mayor ecosistema de aguas profundas.

El conocimiento y la protección de estos ecosistemas increíbles promoverá la esperanza en el futuro-y eso es el futuro que queremos.

"Weather in a tank"

ORIGINAL: MIT

The Weather in a Tank curriculum includes several rotating tank 

experiments, that are designed to help students understand how 

Earth's atmosphere and oceans work - an image from 

the Dye stirring experiment is shown here. 

Photo: John Marshall, EAPS

In recent years, U.S. undergraduates have shown an increasing interest in introductory meteorology, oceanography and climate classes. But many students find it difficult to grasp the non-intuitive nature of rotating fluids, which is critical to understanding how weather systems and climate work. Part of the problem, it turns out, is that instructors usually have to teach these abstract concepts using only equations or computer simulations because of the limited resources available for lab experiments. 

That may be about to change, thanks to the work of two educators from the Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences. For nearly a decade, Lodovica Illari, an EAPS senior lecturer, and John Marshall, professor of atmospheric and oceanic sciences, have been developing an undergraduate weather and climate curriculum that’s now being adopted by dozens of schools — and could have a wide impact on science education at many levels.

Known as “Weather in a Tank,” the experiment-based curriculum was designed by Illari and Marshall in 2001 after they began offering an introductory weather and climate class that would also fulfill their students’ lab requirements. 

Since 2006, the curriculum has been tested in a project funded by the National Science Foundation (NSF), which involves MIT and five other universities. The intent was to bridge the gap between real-world weather phenomena and the theories and equations that describe those phenomena. Illari says that we should think of lab experiments as the third leg of a three-legged pedagogical stool that includes observation and theory.

Demonstrating fluid behavior 

The centerpiece of Weather in a Tank is the equipment: an acrylic tank atop a rotating turntable on a portable cart. Experiments conducted in the rotating tank demonstrate the fluid dynamics of geophysical systems — how the motion of water and air influences Earth’s climate.

About the price of a high-end laptop, according to Illari, the equipment can help explain a range of topics related to the atmosphere, oceans and climate, including how Earth’s rotation creates weather systems that play a role in keeping the tropics warm and the poles cool.

To simulate these processes, a bucket of ice is placed in the center of the rotating tank of water. The ice creates a range of temperatures inside the cylindrical tank — colder near the bucket, warmer farther away. This temperature gradient is analogous to that of Earth, which is colder near the poles. As the turntable rotates, its motion causes eddies, or small currents, inside the tank. A few drops of food coloring can help students see this. 

Because of the temperature gradient, the eddies act like atmospheric weather systems. They carry warm water from the edge of the tank (which simulates the equator) toward the bucket of ice at the center. Simultaneously, they carry cold fluid from the bucket (which simulates the poles) toward the periphery of the tank. Students can then change certain parameters, such as the rotation rate, and see how those changes affect the eddies’ circulation at different latitudes. About a dozen of these experiments have been developed, along with associated curriculum materials.