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