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Cambio climático desde la perspectiva del
océano
Laura Farías
Departamento de Oceanografìa y Centro COPAS
Lab de Procesos Oceanográficos y Clima (PROFC)
Universidad de Concepción
Concepcion , 31 de mayo 2011
¿Qué es el cambio climático?
• Cambios significativos en las condiciones promedio del clima, como
temperatura, vientos y precipitaciones, durante un tiempo prolongado
(décadas o más) debido a procesos naturales y/o a la actividad
antropogénica que modifique la composición atmosférica y por ende la
dinámica del océano y de la atmósfera (www.epa.gov)
Cambios graduales Respuesta casi lineal al aumento de gases
invernadero
Atmósfera +1–3ºC. Último Siglo.
Cambios abruptos>3ºC en cortos periodos de tiempo (años a
décadas) [Testigos de Hielos]
Organismos tienen poco tiempo para ajustarse (extinciones)
Forzamiento radiativo del Planeta
Escenarios de calentamiento futuros
Precipitaciones para la el cono sur
2030 2080
IPCC, 2007
Los testigos de hielos y sedimentos son importantes
archivos de varias señales climáticas
Claves del pasado, interrogantes del futuro
Diámetro 122mm
http://www.waisdivide.unh.edu/
¿Ha cambiado el
clima del planeta
en el pasado?
¿Qué cambios
han producido
estas variaciones
climáticas?
Petit et al. (1999), Vostok, Antartida
Reconstrucciones últimos 300 años Bahía de Mejillones
• (1) incremento en los flujos de carbono orgánico de un 23% desde AD 1879 al presente con
respecto al periodo anterior a AD 1821
• (2) incremento en los flujos de material litico proveniente del continente (incremento de los
vientos costeros favorables a la surgencia)
• (3) 2°C en promedio ha bajado la temperatura superficial del mar (basado en alquenonas) desde
19.1 to 17.1ºC)
(Vargas, Pantoja, Lange,
Ortlieb, 2007)
(1)
(2)
(3)
Un mar de cambios Incremento de la temperatura Menor salinidad superficial Mayor estratificación y por ende menor ingreso de nutrientes a la superficie Menor solubilidad de gases (desoxigenación y zonas muertas)Acidificación y disolución de CaCO3Cambio en las biodiversidad y distribución de organismos biológicos
Oceanic pH
7.4
7.6
7.8
8
8.2
8.4
8.6
-25 -20 -15 -10 -5 0 5
time (million years before present)
pH
1800 AD
2000 AD
2050 AD
2100 AD
Oceanic pH
7.4
7.6
7.8
8
8.2
8.4
8.6
-25 -20 -15 -10 -5 0 5
time (million years before present)
pH
1800 AD
2000 AD
2050 AD
2100 AD
Oceanic pH
7.4
7.6
7.8
8
8.2
8.4
8.6
-25 -20 -15 -10 -5 0 5
time (million years before present)
pH
1800 AD
2000 AD
2050 AD
2100 AD
Oceanic pH
7.4
7.6
7.8
8
8.2
8.4
8.6
-25 -20 -15 -10 -5 0 5
time (million years before present)
pH
1800 AD
2000 AD
2050 AD
2100 AD
Oceanic pH
7.4
7.6
7.8
8
8.2
8.4
8.6
-25 -20 -15 -10 -5 0 5
time (million years before present)
pH
1800 AD
2000 AD
2050 AD
2100 AD
¿Cuál es el rol del océano en el sistema climático?
DMSP-containing
marine phytoplankton
DMS
Precursor aerosoles
CH4-mediating
Bacteria/Arqueas
CH4
Gas invernadero
N2O-mediating
Bacteria/ArqueasN2O
Gas Invernadero
Infección Viral lisis celular
methanogenesis
methanotrophy
nitrificación
denitrification
Intercambio
Mar-atmósfera
N-fixation
*
(4)
(1)
(2)
(3)
(4)
(2, 3)
1. Es una región de formación de estratocúmulos
que actúan como radiador para el sistema
climático. 2. Es una de las regiones más productivas del
planeta (10% de la captura mundial)3. Tiene varios centros de surgencia costera que
actúan como fuente de gases de invernadero hacia
la atmósfera (CO2 and N2O)4. Contiene una Zona de Mínimo Oxígeno que es una
de las más extensas y poco profundas del océano
global5. Responde a forzantes remotos tanto ecuatoriales
como del Océano Austral
(5)
Importancia del Pacífico Sur-Oriental
Depth
(m
) 0
50
100NH4
+
N2
ESSW NO3
V
60 50 40 30 20
10 0 Distance from coast.
N2
N2
O
CO2
36ºSNO3
NO2
N2
O
(3)
Características oceanográficas y biogeoquímicas de la
región del PSO
Meridionalmente....
Sistema
de Humboldt
Temporalmente…..
Surgencia estacional y
Ciclo ENSO
Zonalmente…..
El giro
Subtropical y su
límite continental
02
ºC
Fluorescense
Observaciones
Temperatura, salinidad, nutrientes, pigmentos
Gases (O2 , N2O, CH4, DMS)
Sedimentos
Composición biológica (bacterias, arqueas, fito-zooplancton)
Procesos biogeoquímicosFotosíntesis, asimilación de nutrientes (13C y 15N) Producción y consumo de gases
¿Cómo observamos el océano?
Muestreo discreto
Serie de tiempo COPAS localizada en la
plataforma continental de Chile central,
frecuencia estacional desde Julio 2002
hasta el presente
Sedimentos
Muestreo continúo
Fuerte emisión de N2O ha sido
modeladas principalmente en zonas
costeras del HN (Nevison et al. 1995)
La región del PSO ¿fuente o sumidero de gases?
Mediciones a lo largo y ancho
del PSO muestra que la zona
norte actuan como un gran
fuente de N2O, mientras que el
océano austral actúa como
sumider (Cornejo et al., 2010)
Distribución zonal de las condiciones biogeoquímicas y
gases disueltos
32ºS desde Isla de Pascua a Chile central (110-72º W)
Chl-a superficial
O2 disuelto
Sistema de medición continua (SIMON) usada durante los crucero BEAGLE y BIOSOPE, Charpentier et al, 2010 .
Cornejo et al., 2010
Distribución temporal de condiciones oceanográficas y gases
disuelto; serie de tiempo COPAS
Flujos oceáno-atmósfera de N2O en
Chile central fluctúan entre -9.8 y
195 µmol m-2 d-1. Promedio global
oceánico es 3 µmol m-2 d-1 (Nevison
et.al., 1995)
Flujos oceáno-atmósfera de CH4
en Chile central fluctúan entre -
0.04 y 3.7 µmol m-2 d-1. Promedio
global oceánico es 0.39 µmol m-2 d-1
(NOAA sources)
¿Cuál es el origen de esta cantidad importante de gases
invernadero y, cuáles son los procesos que los reciclan?
Calentamiento del interior del océano (300 m a 6000 m) en el hemisferio sur 1992 a 2003: + 0.02 ºC
Si bien esto parece un incremento muy pequeño, la energía que se requiere para calentar un cuerpo de agua tan grande como el océano es equivalente a la energía producida por todas las plantas nucleares
del mundo trabajando sin parar durante 20 años
Cambio de la temperatura superficial del mar: anomalías 1992 a 2003
Australia Pacifico Sur Chile
Costa afuera
de Chile:
- 0.6 ºCCosta afuera de
Nueva Zelanda:
+ 1.0 ºC
Schneider, 2006
Intensificación de los vientos y la surgencia costera
Falvey & Garreaud 2007
Intensificación de aguas deficientes en oxígeno
Mortandad masiva de peces
(Hernández et al. (2010)
Perdida de Nitrógeno en el
ecosistema
N20Salinidad
Cornejo 2011
WOCE 1992
ENOS 2002
ENOS
2003
BEAGLE 2003
Biosope 2004
Tara 2011
Glaciares chilenos
“indicadores de cambios
climáticos”
Los glaciares chilenos están
experimentando en términos
generales, una tendencia al
retroceso que fluctúa entre unos
pocos metros por año en la zona
Norte del país hasta los 900 m/año
en la zona sur (Rivera et al., 2002).
Fluctuaciones en el glaciar San Rafael inferidas desde
datos documentales (Araneda et al., 2007)
Y la Antártica?
Acuicultura?
Florez et al., 2010
Conclusiones
El océano posee numerosos mecanismos retroalimentación (positivos y negativos): nuestra tarea es conocer para predecir y adaptarse
El océano costero se está enfriando producto de una intensificación de los vientos
La comunidad biológica (productividad marina) y el intercambio de gases son muy sensibles a estos cambios: La series de tiempo de largo plazo son necesarias ya que solamente con estudios de larga data podremos predecir e interpretar los cambios
El océano austral puede des-salinizarse (producto del derretimiento de hielos), con dramáticas consecuencias en la estratificación e intercambios de gases y la
productividad marina
Gracias por la atención…
Gracias al equipo PROFC…
Gracias tripulación Kay Kay..
Gracias estudiantes y staff Centro
COPAS