Tlamati vol. 22, núm. 35
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Doi. 10.5281/zenodo.19075326
Artículo de Investigación
Expansión térmica. Cuando el océano se dilata: Crónica de una subida
anunciada
Thermal expansion. When the ocean expands: Chronicle of a rise foretold
Expansão térmica. Quando o oceano se expande: Crônica de uma subida
anunciada
Alfredo Ricardo Zárate-Valencia* ID. 0000-0002-9584-4593
Juan Manuel Barnard-Ávila ID. 0009-0003-8985-0414
Doctorado en Ciencias Ambientales, Centro de Ciencias del Desarrollo Regional, Universidad
Autónoma de Guerrero. Privada de Laurel No. 13 Col. El Roble.39640, Acapulco, Guerrero,
México.
Autor de correspondencia azaratev@hotmail.com
Recibido: 20/02/2025
Revisado: 05/04/2025
Aprobado: 26/05/2025
Publicado: 21/06/2025
Resumen
El calentamiento global, causado por el incremento de gases de efecto invernadero, tiene como una
de sus consecuencias el aumento del nivel del mar, ya sea por la expansión térmica o el derretimiento
de los casquetes polares. La expansión térmica es el hecho de que el agua se expande al aumentar la
temperatura, contribuyendo al aumento del nivel del mar. Los océanos han absorbido más del 90%
del exceso de calor del calentamiento global, actuando como un amortiguador del clima. Los datos
muestran un aumento claro en la temperatura de los océanos desde 1955, con la década reciente como
la más cálida registrada. La expansión térmica es responsable de aproximadamente un tercio del
aumento del nivel del mar global, con estimaciones que varían entre 30% y 50%. Según el IPCC, se
proyecta que el nivel del mar podría aumentar entre 0.28 y 1.02 metros para el año 2100, dependiendo
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de los escenarios de emisiones de contaminantes. El aumento del nivel del mar puede causar
inundaciones, erosión costera, y comprometer la infraestructura crítica y los ecosistemas marinos.
Frente a este panorama, se hacen necesarias estrategias de adaptación y mitigación, como la
construcción y mejora de defensas costeras, la reubicación de infraestructuras vulnerables a zonas
más elevadas, y la gestión de los recursos hídricos.
Palabras clave: cambio climático, expansión térmica, nivel del mar, calentamiento oceánico, océano,
dilatación.
Abstract
Global warming, driven by the rise of greenhouse gases, leads to several consequences, one of which
is the increase in sea levels. This happens either through thermal expansion or the melting of polar
ice caps. Thermal expansion refers to the way water expands as temperatures rise, which contributes
to the overall rise in sea levels. The oceans have taken in over 90% of the extra heat from global
warming, acting as a sort of climate buffer. Data indicates a noticeable rise in ocean temperatures
since 1955, with the last decade marking the warmest period on record. Thermal expansion accounts
for roughly one-third of the global sea level rise, with estimates ranging from 30% to 50%. According
to the IPCC, sea levels could rise between 0.28 and 1.02 meters by 2100, depending on different
emissions scenarios. This rise can lead to flooding, coastal erosion, and threaten vital infrastructure
and marine ecosystems. Given this situation, we need to implement adaptation and mitigation
strategies, such as enhancing coastal defenses, relocating at-risk infrastructure to higher ground, and
managing our water resources wisely.
Keywords: Climate change, Thermal expansion, Sea level, Ocean warming.
Resumo
O aquecimento global, causado pelo aumento dos gases de efeito estufa, tem como uma de suas
consequências o aumento do nível do mar, seja por expansão térmica ou pelo derretimento das calotas
polares. A expansão térmica é o fenômeno pelo qual a água se expande com o aumento da temperatura,
contribuindo para o aumento do nível do mar. Os oceanos absorveram mais de 90% do excesso de
calor do aquecimento global, atuando como um amortecedor climático. Os dados mostram um claro
aumento na temperatura dos oceanos desde 1955, sendo a década mais recente a mais quente já
registrada. A expansão térmica é responsável por aproximadamente um terço do aumento do nível
global do mar, com estimativas que variam entre 30% e 50%. De acordo com o IPCC, projeta-se que
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o nível do mar possa aumentar entre 0,28 e 1,02 metros até o ano 2100, dependendo dos cenários de
emissões de gases de efeito estufa. O aumento do nível do mar pode causar inundações, erosão
costeira e comprometer infraestruturas críticas e ecossistemas marinhos. Diante desse panorama,
tornam-se necessárias estratégias de adaptação e mitigação, como a construção e melhoria de defesas
costeiras, a realocação de infraestruturas vulneráveis para zonas mais elevadas e a gestão dos recursos
hídricos.
Palavras-chave: Mudança climática, Expansão térmica, Nível do mar, Aquecimento oceânico.
____________________________
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Introducción
El calentamiento global es un fenómeno
asociado con el aumento de las
concentraciones de gases de efecto
invernadero derivados de las actividades
antropogénicas y que se manifiesta en
diversos componentes del sistema terrestre
(ONU, 2025; OCE, 2021; Surfrider, 2024).
Una de las consecuencias más preocupantes
de este calentamiento global es el aumento
del nivel del mar, un reto que amenaza a
zonas costeras y a los ecosistemas marinos en
todo el mundo (SLR, 2021; Thermtest, 2021).
Un factor que favorece a esta elevación del
nivel oceánico es la expansión térmica. (EEA,
2025; Global Change, 2025; IPCC, 2025;
NASA, 2025; NASA Climate, 2024; NASA
Sea Level, 2025; National Climate
Assessment, 2014; NEEF, 2025; NOAA
Climate, 2023; UCAR, 2025). Este proceso
físico describe cómo el agua y, la mayoría de
los líquidos, aumenta su volumen cuando su
temperatura aumenta (Climate Change, 2022;
IPCC, 2001; US Climate, 2022). La
correlación entre el calentamiento global y la
expansión térmica de los océanos reside en la
capacidad del océano para absorber calor
adicional atrapado en el sistema terrestre
debido al aumento de la temperatura(Cheng
et al., 2019a; IPCC AR6, 2025; NASA
Science, 2018).
Este artículo explora la teoría que sustenta
la expansión térmica de los océanos como una
respuesta directa al calentamiento global. Se
examinaron los principios físicos que rigen la
expansión térmica del agua (también
conocida como dilatación), la evidencia que
respalda el calentamiento oceánico a escala
global, el efecto de la expansión térmica en el
aumento general del nivel del mar en
comparación con otras causas, los modelos
teóricos empleados para estimar esta
expansión en el futuro, y las graves
implicaciones que este fenómeno tiene para
nuestro planeta. El objetivo es ofrecer una
comprensión de la compleja relación entre el
aumento de la temperatura global y la
expansión volumétrica de los océanos, un
aspecto que creemos importante para abordar
los desafíos del cambio climático (NOAA
Climate, 2023; SLR, 2021; Thermtest, 2021).
Materiales y Métodos
Esta contribución se nutre de artículos
científicos, informes de organismos
internacionales (IPCC, NASA, NOAA) y
estudios publicados entre 2000 y 2025, para
rastrear una pregunta crucial: ¿cuánto del
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aumento del nivel del mar se debe a la
expansión térmica del océano? La respuesta
es de física básica, pero de consecuencias
monumentales. Los científicos lo miden con
satélites, modelos que simulan corrientes y
sensores que leen el pulso del océano a varios
metros bajo la superficie. Los datos indican
que esta expansión silenciosa es una de las
principales causantes del ascenso marino.
Dado que el fenómeno del ascenso del nivel
del mar tiene un importante impacto sobre las
zonas costeras, re requiere una aproximación
basada en evidencia.
Principios físicos de la expansión térmica
del agua
La expansión térmica es un comportamiento
de los líquidos líquido y se basa en la relación
entre la temperatura y la energía cinética de
las moléculas (ONU, 2025; OCE, 2021;
Surfrider, 2024). Cuando la temperatura de
un líquido aumenta, las moléculas que lo
componen absorben energía, lo cual
incrementa su movimiento causando un
aumento de la distancia promedio entre ellas
(Figura 1). Este aumento en la separación
intermolecular a nivel microscópico se
muestra macroscópicamente como una
expansión del volumen total del líquido (SLR,
2021; Thermtest, 2021).
El agua tiene un comportamiento térmico
muy particular. Aunque sigue la tendencia
general de expansión con el calor, presenta
una anomalía notable en el rango de
temperatura entre 0 y 4 grados Celsius
(Surfrider, 2024). Cuando el agua atraviesa
este rango se contrae al calentarse y se
expande al enfriarse, pero en temperaturas
arriba de los 4 °C, el agua se comporta de
manera normal, expandiéndose a medida que
la temperatura aumenta (OCE, 2021). El agua
de mar tiene propiedades ligeramente
distintas al agua dulce (debido a la presencia
de sales disueltas), pero en esencia tiene una
respuesta convencional a los cambios de
temperatura(Ning et al., 2015).
Para medir la expansión térmica, se utiliza
el coeficiente de expansión térmica (α)
(Surfrider, 2024). Este coeficiente es una
fracción del volumen de una sustancia por
cada grado de cambio en la temperatura
mientras la presión se mantiene constante
(ONU, 2025). Hay que destacar que el
coeficiente de expansión térmica del agua no
es una constante pues este valor cambia en
función de la temperatura. Por ejemplo, su
valor es diferente a 10 °C, 20 °C y 30 °C
(OCE, 2021). En el agua de mar también se
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deben considerar factores como la salinidad y
la presión para determinar con precisión este
coeficiente, lo cual resulta decisivo para la
creación de modelos predictivos que permitan
estimar el aumento del nivel del mar que
induce la expansión térmica con la mayor
exactitud(SLR, 2021).
Figura 1. Diagrama de expansión térmica
El Océano: “Un sumidero de calor”
El océano juega un papel importante en la
regulación del clima debido a su capacidad
para absorber y almacenar calor (Zanna et al.,
2019).
Se calcula que los océanos han asimilado más
del 90% del exceso de calor derivado del
calentamiento global (NOAA Climate, 2023;
SLR, 2021; Thermtest, 2021). Esta capacidad
es mayor que la de la atmósfera en hasta 1000
veces (NASA Sea Level, 2025). Así, el
océano es el principal “amortiguador” de los
cambios de temperatura en el planeta
moderando el calentamiento que, de otro
modo, experimentaría la atmósfera y la
superficie terrestre (EEQ, 2025; NASA Sea
Level, 2025; National Climate Assessment,
2014).
Los registros de temperatura de los océanos
desde 1955 revelan una clara tendencia al
calentamiento a nivel global, como se aprecia
en la Figura 2. La última década ha sido la
más cálida para los océanos desde que se
tienen registros, y el año 2023 fue el año más
cálido registrado (Cheng et al., 2021). Datos
recientes muestran que la temperatura de la
superficie oceánica global ha experimentado
un incremento promedio de 0.88 °C entre
1900 y 2011. Este aumento es una prueba de
la absorción de calor del océano provocado
por el desequilibrio energético del planeta. En
el mapa de la Figura 3 se muestran las
anomalías de temperatura de la superficie del
mar el día 21 de agosto de 2023, con zonas
con más de 3 °C arriba de lo normal.
Ahora bien, la distribución del calor
absorbido por el océano no es uniforme, varía
tanto en profundidad como geográficamente,
aunque la mayor parte de ese calor adicional
se concentra en las capas superficiales del
océano, más o menos hasta una profundidad
de 700 metros, aunque también en las aguas
profundas se experimenta un calentamiento,
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pero a un ritmo más lento. Es decir, que la
expansión térmica del agua de mar no es
homogénea. Con la igual cantidad de calor
absorbido, las aguas más profundas, las
cuales están sometidas a una mayor presión
por la columna de agua suprayacente, tienden
a expandirse ligeramente, más que las aguas
superficiales (Surfrider, 2024). Por otro lado,
las temperaturas oceánicas también varían
significativamente según la ubicación
geográfica (más frías conforme se acercan a
los polos), lo que implica que la magnitud de
la expansión térmica también presenta
variaciones regionales (ONU, 2025).
Expansión térmica y aumento del nivel del
mar
La expansión térmica del agua de mar es, sin
duda, una de las causas principales del
aumento del nivel del mar a escala global.
Algunas estimaciones apuntan a que este
fenómeno causa aproximadamente el
aumento de un tercio del nivel mundial (OCE,
2021). Otras más, apuntan a que la expansión
térmica del agua contribuye entre un 30% y
un 50% al incremento global del nivel
oceánico (SLR, 2021; Thermtest, 2021). La
recopilación de datos de satélites desde 2004
muestra que más o menos un tercio del
aumento global de la altura del mar detectado
por estos instrumentos se debe a la expansión
térmica de los océanos (Tabla 1). Otro estudio
que abarca desde la década de 1990 apunta a
que aproximadamente la mitad del aumento
de la elevación oceánica durante ese período
puede atribuirse a la expansión térmica del
mar (Cazenave et al., 2018). Aunque la
proporción varía según el período de tiempo
y la metodología empleada, hay un consenso
en que la expansión térmica juega un papel
sustancial en la elevación del nivel oceánico
(EEA, 2025; NASA Sea Level, 2025).
Es importante destacar que existen otras
causas del aumento del nivel del mar, como el
derretimiento de de estos hielos terrestres es
el causante de aproximadamente dos tercios
del aumento global del nivel oceánico.
Recientemente, en particular entre 2005 y
2013, el aumento del nivel del mar debido al
deshielo superó casi en el doble al aumento
causado por la expansión térmica (ONU,
2025).
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Figura 2. Gráfico de contenido de calor
oceánico (1955–2020). Fuente la NASA
Climate.
Figura 3. Anomalías de temperatura en el mar. Fuente la NASA.
A la luz de estos datos, vemos que, si bien la
expansión térmica es un contribuyente
significativo, el derretimiento de los hielos
toma más importancia relativa en el aumento
de la altura del mar.
Como ya se mencionó, el aumento del nivel
oceánico inducido por la expansión térmica
no es uniforme. (OCE, 2021). Las costas
cercanas a corrientes oceánicas cálidas
tienden a sufrir un aumento más pronunciado,
debido a que el agua caliente se expande más.
La expansión térmica, además, varía con la
profundidad y la ubicación, dependiendo de
las zonas específicas del océano que
experimentan un mayor calentamiento. Ese
aumento del nivel del mar regional está
influenciado por la distribución heterogénea
del calentamiento oceánico y otros factores
como las corrientes marinas, implica que las
comunidades costeras en diferentes partes del
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mundo enfrentarán impactos distintos (US
Climate, 2022).
Modelos teóricos para la proyección de la
expansión térmica oceánica
La comprensión y la proyección de la
expansión térmica de los océanos tienen
como base el uso de modelos climáticos
complejos, entre los que destacan los
Modelos de Circulación General Océano-
Atmósfera (AOGCMs, por sus siglas en
inglés) (NASA, 2025). Estos modelos son
simulaciones computacionales que intentan
representar las interacciones entre la
atmósfera, los océanos y la superficie
terrestre en múltiples escenarios de
concentración de gases de efecto invernadero
(US Climate, 2022). Su objetivo principal es
proyectar la respuesta de los cambios en la
altura del mar causados por variaciones en las
corrientes oceánicas, la temperatura y la
salinidad del agua del mar del nivel oceánico,
que abarca tanto la expansión térmica del
agua como los cambios en la circulación
oceánica (Cheng et al., 2019b). El Proyecto
de Intercomparación de Modelos Acoplados
(CMIP, por sus siglas en inglés) facilita la
comparación y el análisis de los resultados
generados por diversos modelos climáticos a
nivel internacional, contribuyendo a una
evaluación más robusta de las proyecciones
(UCAR, 2025).
Los modelos AOGCMs se basan en
principios fundamentales de la física, tales
como la dinámica de fluidos, la
termodinámica y la transferencia de fluidos,
la termodinámica y la transferencia de
radiación, aplicados tanto a la atmósfera
como a los océanos (NASA, 2025).
Tabla 1: Contribución de la expansión térmica al aumento del nivel del mar
Fuente
Período
considerado
Estimación de la contribución
IPCC
-
Aproximadamente un tercio del aumento global
Diversos estudios
-
30% - 50% del aumento global
NASA (datos satelitales)
Desde 2004
Aproximadamente un tercio del aumento global
Estudio de la década de
1990
Década de 1990
Aproximadamente la mitad del aumento global
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Dichos modelos simulan lo más
detalladamente posible los procesos de
absorción y distribución del calor dentro del
océano y así estimar la magnitud y la
velocidad del aumento del nivel del mar
debido a la expansión térmica (Meyssignac et
al., 2019). Existen modelos más
simplificados, como el de afloramiento-
difusión unidimensional (UD), que analiza
solamente la variación de la temperatura con
la profundidad oceánica. Debido a que son
modelos más sencillos requieren menos
potencia computacional, los AOGCMs son
los que ofrecen una representación más
cercana a la realidad del sistema climático y
sus complejas interacciones (NASA, 2025).
Aunque son muy sofisticados, los modelos
climáticos no están exentos de sesgos y
limitaciones. Estos sesgos pueden surgir de la
complejidad inherente al sistema climático,
de las limitaciones de la comprensión de
ciertos procesos físicos cruciales (como la
dinámica de las capas de hielo), y de las
decisiones que se toman durante el desarrollo
y parametrización de los mismos. Por
ejemplo, la capacidad de los AOGCMs para
simular con precisión los cambios en las
profundidades oceánicas aún presenta
desafíos, en parte debido a la escasez de datos
observacionales a largo plazo que permitan
validar y refinarlos (NASA, 2025). Al
respecto, la Administración Nacional
Oceánica y Atmosférica (NOAA por sus
siglas en inglés), tiene desde 2014 un
programa denominado ARGO que tiene en
todos los océanos flotadores de perfilado que
registran datos como salinidad, temperatura
entre otros, casi en tiempo real y están
disponibles para la comunidad científica
(NOAA AOML, 2025).
Escenarios futuros del aumento del nivel
del mar por expansión térmica
El Grupo Intergubernamental de Expertos
sobre el Cambio Climático (IPCC) tiene un
papel esencial en la elaboración de
proyecciones del aumento del nivel del mar,
se basa en una variedad de escenarios de
emisiones de gases de efecto invernadero
conocidos como escenarios de emisiones
socioeconómicas compartidas (SSPs), los
cuales representan diferentes trayectorias
posibles para las emisiones futuras (IPCC,
2001), tomando en cuenta diversos niveles de
mitigación del cambio climático y, por lo
tanto, distintos grados de aumento de la
temperatura global. Las estimaciones sobre
cambios del nivel del mar se expresan
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típicamente en relación con un período de
referencia dado, como el comprendido entre
1995 y 2014, o el año 2000 debido a la
relevancia de los datos (Widlansky et al.,
2020). En la Figura 4 se muestran niveles del
mar de diferentes periodos y satelitales que
indican una tendencia positiva de 3 mm por
año.
Las estimaciones suponen que por cada
grado Celsius de aumento en la temperatura
promedio mundial, la expansión térmica
aumentaría el nivel del mar entre 0.2 y 0.6
metros (Surfrider, 2024). Si se logra mantener
emisiones muy bajas (SSP1-1.9), se calcula
que el aumento del nivel del mar global para
el año 2100 podría oscilar entre 0.28 y 0.55
metros. En cambio, si el escenario de
emisiones es muy alto (SSP5-8.5), el aumento
proyectado se sitúa entre 0.63 y 1.02 metros
como se muestra en la Tabla 2. Aún con un
escenario de emisiones muy optimista, se
espera que el nivel medio global del mar
aumente al menos 0.3 metros por encima de
los niveles del año 2000 para el final del siglo
XXI. En cualquier caso, el desafío que
plantea el aumento del nivel del mar inducido
por la expansión térmica es enorme.
De nuevo resaltamos que el derretimiento de
los glaciares y las capas de hielo, así como los
cambios en el almacenamiento de agua en
tierra, juegan un papel importante. Existen
modelos para capas de hielo que estiman la
pérdida de masa de Groenlandia y la
Antártida, cuya contribución al aumento del
nivel del mar es significativa (National
Climate Assessment, 2014). Por otro lado, las
proyecciones del nivel del mar en las distintas
regiones deben tomar en cuenta una serie de
factores locales, como las modificaciones en
la circulación oceánica, los efectos
gravitacionales y rotacionales derivados de la
pérdida de masa de hielo, el hundimiento o la
elevación de la tierra, y los patrones
climáticos regionales. Todas estas variables
aumentan la complejidad para predecir el
aumento del nivel del mar en diferentes partes
del mundo.
Implicaciones y consecuencias del
aumento del nivel del mar por expansión
térmica
El incremento del nivel del mar tiene
consecuencias de largo alcance, en especial
para las zonas costeras (NOAA Climate,
2023). Una afectación inmediata es el
incremento en la frecuencia y la extensión de
las inundaciones costeras, con lo que las
líneas de costa sufrirían erosión, pérdida de
valiosas tierras bajas y la intrusión de agua
salada en acuíferos y lagunas,
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comprometiendo así el suministro de agua
potable (OCE, 2021). Además, las zonas
costeras tienen infraestructura crítica que
incluye carreteras, puentes, aeropuertos,
puertos marítimos y plantas de energía, que se
vuelven más vulnerables a los daños causados
por las inundaciones y las marejadas
ciclónicas.
Los manglares pueden ser alterados o
incluso destruidos si el aumento del nivel del
agua supera su capacidad de adaptación. Si
esos ecosistemas se pierden, se reduce la
protección natural que ofrecen a las
comunidades costeras contra los eventos
climáticos extremos (Global Change, 2025;
NEEF, 2025). Frente a este panorama, se
necesitan estrategias de adaptación y
mitigación que pueden incluir la construcción
y mejora de defensas costeras, como diques y
malecones, la reubicación de infraestructuras
vulnerables a zonas más elevadas, y la gestión
de los recursos hídricos (Melet et al., 2018).
Estas adaptaciones son importantes, pero
también se necesita mitigar el cambio
climático, a través de la reducción drástica y
sostenida de las emisiones de gases de efecto
invernadero, es esencial para frenar el
calentamiento futuro de los océanos y, por lo
tanto, la magnitud del aumento del nivel del
mar a largo plazo (NOAA Climate, 2023).
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Figura 4. Aumento del nivel del mar. Fuente: NOAA NESDIS STAR.
Tabla 2: Proyecciones del aumento del nivel del mar para 2100 según diferentes escenarios de
emisiones.
Escenario de Emisiones
(SSP)
Rango de aumento proyectado para
2100 (en metros)
Fuente
SSP1-1.9 (muy bajas)
0.28 - 0.55
IPCC AR6
SSP5-8.5 (muy altas)
0.63 - 1.02
IPCC AR6
Emisiones más bajas
Al menos 0.3 (por encima de 2000)
NOAA (2022)
Conclusiones
En resumen, la expansión térmica de los
océanos es un proceso físico fundamental que
contribuye de manera significativa al
aumento del nivel del mar mundial en
respuesta debido al calentamiento global. A
medida que los océanos absorben una gran
cantidad del calor adicional atrapado por el
aumento de los gases de efecto invernadero,
el agua de mar se expande, lo que resulta en
una elevación del nivel oceánico. Aunque no
es la única causa del aumento del nivel del
mar, representa una proporción considerable
del incremento total observado y proyectado.
Los modelos climáticos avanzados, como
los AOGCMs, son herramientas esenciales
para comprender y proyectar la expansión
térmica futura de los océanos, aunque están
sujetos a ciertas incertidumbres relacionadas
con la complejidad del sistema climático.
Comprender la expansión térmica oceánica
es crucial para proponer las estrategias de
adaptación necesarias que hagan frente a los
impactos inevitables del aumento del nivel
del mar, así como para enfatizar la urgencia
de la mitigación del cambio climático a través
de la reducción de las emisiones de gases de
efecto invernadero.
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