¿CONOCEMOS EL PAPEL QUE JUEGAN LOS OCÉANOS EN EL CONTROL DEL CO2 EMITIDO A LA ATMÓSFERA POR LA ACTIVIDAD HUMANA?

Para dar respuesta a esta pregunta el grupo QUIMA trabaja en el Atlántico Norte en el área comprendida entre Canarias y el Estrecho de Gibraltar. Realizamos aquí un resumen de los resultados presentados en la Semana de las Ciencias Marina en Gran Canaria.

Variabilidad espacio-temporal del sistema de CO2 en superficie y los flujos aire-mar en el Atlántico nororiental y el Estrecho de Gibraltar a partir de datos VOS

Las áreas costeras y de transición a mar abierto, las aguas entre islas y los mares marginales y semicerrados son regiones biogeoquímicamente activas y altamente variables que juegan un papel clave en el ciclo global del carbono y son altamente vulnerables al impacto del Cambio Global. Sin embargo, estas regiones son poco conocidas en términos de la distribución espacio-temporal del CO₂ y el intercambio aire-mar debido a la falta de datos de campo en marcha y al número limitado subsiguiente de estudios locales y regionales. Por lo tanto, se requiere un monitoreo continuo de alta frecuencia en estas áreas.

El objetivo de estos estudios ha sido desarrollar una evaluación de alta resolución de la variabilidad estacional y espacial del sistema de CO₂ superficial y los flujos aire-mar en una región de transición costera en el Atlántico nororiental (Figura 1, resumen ID: ISMS-033) y en el Estrecho de Gibraltar (Figura 2, resumen ID: SIQUIMAR-009). Estos estudios se basan en datos de alta frecuencia recogidos por una Plataforma de Observación Oceánica de Superficie (SOOP) instalada en el interior de la sala de máquinas del buque portacontenedores JONA SOPHIE (anteriormente denominado RENATE P), que es un buque de observación voluntaria (VOS) procedente de Canarias Islas a Barcelona. El sistema automatizado de medición en curso supervisó la temperatura de la superficie del mar (SST) y la salinidad (SSS) y la fracción molar de CO₂ (xCO₂) en las aguas superficiales y en la atmósfera baja y se tomaron muestras discretas adicionales de agua de mar para determinar la alcalinidad total y el carbono inorgánico total a lo largo de varias excursiones.

Estos estudios permitieron describir el ciclo anual de las variables del sistema de CO₂ con una alta resolución espacio-temporal sin precedentes. Entre los principales hallazgos, cabe destacar que el cambio estacional de la fugacidad y los flujos de CO₂ fueron controlados por las fluctuaciones de la TSM sobre los procesos no térmicos. Se observaron varias diferencias espaciales en la estacionalidad de estas variables en ambas regiones. En el Atlántico nororiental, estas heterogeneidades se explican principalmente por las diferencias en la intensidad del afloramiento y el transporte mar adentro de los filamentos a lo largo de la costa africana. En el Estrecho de Gibraltar, los cambios espaciales se explicaron por la acción simultánea de diferentes procesos como el afloramiento inducido por las mareas y el viento, la hidrología y el patrón de circulación únicos del canal y los cambios en la posición de la capa de interfaz Atlántico-Mediterráneo (IAM). Además, se encontró que el ciclo anual del carbono inorgánico total normalizado (CTN) está controlado por procesos de producción comunitarios netos (contribución superior al 90%). El análisis de la variabilidad estacional de los flujos aire-mar muestra que estas regiones actuaron como un fuerte sumidero de CO2 atmosférico durante los meses fríos y como una fuente débil durante los meses cálidos. El promedio anual de flujos de CO₂ aire-mar fue negativo, lo que indica un comportamiento de sumidero de CO₂ atmosférico neto. Los flujos calculados para las áreas que encierran todas las derrotas de los buques en el Atlántico Noreste y el Estrecho de Gibraltar fueron de -2.65 Tg CO₂ año^-1 y -7.12 Gg CO₂ año^-1. 

Do we know the role that the oceans play in controlling the CO2 emitted into the atmosphere by human activity?

To answer this question, the QUIMA group works in the North Atlantic in the area between the Canary Islands and the Strait of Gibraltar. We make here a summary of the results presented at the Week of Marine Sciences in Gran Canaria

Spatio-temporal variability of the surface CO₂ system and air-sea fluxes in the Northeast Atlantic and the Strait of Gibraltar based on VOS data

Coastal and transitional to open-ocean areas, inter-island waters and marginal and semi-enclosed seas are biogeochemically active and highly-variable regions which play a key role in the global carbon cycle and are highly vulnerable to the impact of Global Change. However, these regions are poorly known in terms of the spatio-temporal distribution of CO2 and air-sea exchange due to the lack of underway field data and the subsequent limited number of local and regional studies. Hence, continuous high-frequency monitoring is required in these areas.

The aim of these studies has been to develop a high-resolution evaluation of the seasonal and spatial variability of the surface CO₂ system and air-sea fluxes in a coastal transitional region in the Northeast Atlantic (Figure 1, abstract ID: ISMS-033) and in the Strait of Gibraltar (Figure 2, abstract ID: SIQUIMAR-009). These studies are based on high-frequency data collected by a Surface Ocean Observation Platform (SOOP) installed inside the engine room of the container ship JONA SOPHIE (previously named RENATE P), which is a volunteer observing ship (VOS) going from the Canary Islands to Barcelona. The automated underway measurement system monitored the sea surface temperature (SST) and salinity (SSS) and the CO₂ molar fraction (xCO₂) in surface waters and low atmosphere and additional discrete seawater samples for total alkalinity and total inorganic carbon determination have been taken along several trips. 

These studies allowed to describe the annual cycle of the CO₂ system variables with an unprecedent high spatio-temporal resolution. Among the main findings, it should be highlighted that the seasonal change of the CO₂ fugacity and fluxes were controlled by SST fluctuations over non-thermal processes. Several spatial differences in the seasonality of these variables were observed in both region. In the Northeast Atlantic, these heterogeneities were mainly explained by differences in the intensity of the upwelling and offshore transport by filaments along the African coast. In the Strait of Gibraltar, the spatial changes were explained by the simultaneous action of different processes as the tidal and wind-induced upwelling, the unique hydrology and circulation pattern of the channel and the changes in the position of the Atlantic-Mediterranean Interface layer (AMI). In addition, the annual cycle of the normalized total inorganic carbon (NC_T) was found to be controlled by net community production processes (contribution higher than the 90%). The analysis of the seasonal variability of air-sea fluxes show that these regions acted as a strong atmospheric CO₂ sink during the cold months and as a weak source during the warm months. The annual average of air-sea CO₂ fluxes were negative indicating a net atmospheric CO₂ sink behaviour. The calculated fluxes for the areas that enclose all the vessel tracks in the Northeast Atlantic and the Strait of Gibraltar were -2.65 Tg CO₂ yr^-1 and -7.12 Gg CO₂ yr^-1.