EL SISTEMA DE CARBONATOS Y EL FLUJO DE CO2 EN REGIONES COSTERAS Y OCEÁNICAS DE LA REGIÓN MACARONÉSICA
El grupo QUIMA (IOCAG, ULPGC) ha publicado un artículo científico en la revista de alto índice de impacto Frontiers in Marine Science donde se ha estudiado la distribución de las variables del sistema de CO2, el flujo de CO2 entre la atmósfera y el océano y el inventario de carbono antropogénico en regiones costeras de los archipiélagos de la Macaronesia. Este artículo de investigación se ha titulado “The carbonate system and air-sea CO2 fluxes in coastal and open-ocean waters of the Macaronesia”.
Las regiones costeras y de transición hacia aguas abiertas son áreas muy activas desde el punto de vista biogeoquímico y juegan un papel importante en el ciclo global del carbono. Sin embargo, estas regiones han sido poco estudiadas y representadas en modelos globales. En este sentido, la región de la Macaronesia (Figura 1) tiene un especial interés por su localización en una zona de transición en el límite oriental del Atlántico (sub)tropical. Esta región está fuertemente influenciada por el sistema de afloramiento canario (Canary Upwelling System) impulsado por la Corriente de Canarias a lo largo de la costa noroeste africana, y por la intensa actividad mesoescalar dirigida por filamentos que transportan las propiedades del afloramiento hacia aguas abiertas y eddies generados por “efecto isla” a sotavento de los archipiélagos.
El estudio desarrollado en el presente trabajo de investigación se ha basado en datos de campo obtenidos durante la campaña oceanográfica POS533 (Febrero-Marzo de 2019) a bordo del RV Poseidon. Los muestreos y medidas in situ de la columna de agua se realizaron en las zonas costeras a sotavento de los archipiélagos de Cabo Verde, Canarias y Madeira y se combinaron con medidas superficiales realizadas en continuo a través de la ruta seguida por el barco, siendo de especial interés los transectos latitudinales que conectaron los 3 archipiélagos y permitieron la detección de filamentos. Los datos colectados durante POS533 se han comparado y analizado de forma conjunta con datos disponibles para toda la región Macaronésica en bases de datos en abierto como SOCAT v2022 y GLODAP v2022. Este análisis ha permitido la inclusión de las aguas archipelágicas costeras de la Macaronesia en el estudio de la variabilidad espacial de los parámetros del sistema de CO2 y el inventario de carbono antropogénico en los primeros 250 m de la columna de agua, así como de la distribución y el intercambio de CO2 entre la atmósfera y la superficie oceánica. El estudio provee, por primera vez en la región Macaronésica, una serie de ecuaciones que permiten evaluar la distribución de la fugacidad del CO2 en el océano, el carbono antropogénico y los flujos de CO2 en la interfase atmósfera-océano basadas en fluctuaciones de las propiedades físicas (temperatura y salinidad) y que consideran la variabilidad espacial y temporal (estacional e interanual).
En este trabajo se ha identificado que la variabilidad del CO2 en la Macaronesia durante el invierno está dirigida por diferencias espaciales en el sistema de afloramiento Canario, los cambios en la profundidad de la capa de mezcla entre las áreas tropical y subtropicales, la fuerte actividad mesoescalar a lo largo del corredor de remolinos de Canarias (“The Canary Eddie Corridor”) y los cambios en los patrones de circulación. Los procesos no termales (actividad biológica y transporte horizontal) tuvieron una fuerte relevancia en la variabilidad de fCO2,sw en la zona tropical al sur de Cape Blanc, donde el afloramiento presenta su máxima intensidad durante los meses de invierno. Por el contrario, la variabilidad de fCO2,sw en el área subtropical estuvo dirigida por procesos termales. En cuanto al carbono total, su aumento con respecto a los valores anteriores a la revolución industrial estuvo dirigido principalmente por el aumento de carbono antropogénico (en más de un 60% en la capa superficial sobre la profundidad de la capa de mezcla y en más de un 90% por debajo). Se calculó un intercambio de carbono antropogénico de 7.57 x 103, 9.26 x 103 and 8.86 x 103 µmol kg-1 y unos flujos de CO2 entre la atmósfera y el océano de -4.74, -3.90 and -8.34 mmol m-2d-1 (que indican un comportamiento de sumidero de CO2 durante el inverno) en el área de estudio de Cabo Verde, Canarias y Madeira, respectivamente.
El análisis desarrollado en esta investigación ayuda a comprender mejor el papel de las aguas archipelágicas, regiones costeras y plataformas insulares en el cambio climático. Este trabajo pretende remarcar la importancia de desarrollar nuevos estudios biogeoquímicos de escala regional para incluir estas áreas en modelos globales. La implantación de nuevas técnicas de monitoreo en estas regiones de alta variabilidad biogeoquímica y enormemente expuestas a la presión humana, especialmente en territorios ultraperiféricos como la región Macaronésica, contribuye a la consecución de los objetivos indicados en los últimos informes el IPCC (IPCC, 2007; 2021).
Esta investigación recibió financiación del programa European Union’s Horizon 2020 research and innovation a través del proyecto COMFORT, our common future ocean in the Earth system–quantifying coupled cycles of carbon, oxygen, and nutrients for determining and achieving safe operating spaces with respect to tipping points. La campana oceanográfica POS533 fue financiada por la institución alemana GEOMAR a través del proyecto AIMAC. Además, este trabajo recibió financiación parcial del programa European Union INTERREG V-A MAC 2014-2020 a través de los proyectos RES-COAST MAC3/3.5b/314 and PLANCLIMAC MAC2/3.5b/244.
El resumen del trabajo en inglés se incluye a continuación y el trabajo original está publicado de forma abierta y puede consultarse en el siguiente enlace.
Abstract
The CO2 system, anthropogenic carbon (Cant) inventory and air-sea CO2 fluxes (FCO2) were analysed in the archipelagic waters of the Macaronesian region. The (sub)surface data were collected during POS533 (February and March, 2019) in coastal areas leeward of Cape Verde (CV), Canary Islands (CA) and Madeira (MA) and through the vessel track. The CO2 variability was controlled by changes in temperature, biological activity and advection processes forced by spatial heterogeneities in the Canary Upwelling System, the mixed layer depth, the mesoscale activity and the circulation patterns. The surface fCO2,sw variability was driven by biological production and CO2-rich water injection in tropical waters and by temperature fluctuations in subtropical waters. The factors controlling the upper ocean changes in the total inorganic carbon normalized to a constant salinity (NCT) were assessed. The uptake and storage of anthropogenic carbon, calculated by using the TrOCA 2007 approach described, as an upper limit, > 60% (>90% above the MLD) of the NCT increase from preformed values. The organic carbon pump accounted 36.6-40.9% for tropical waters and lose importance for subtropical waters (7.5-11.6%), while the carbonate pump has a minimal contribution (<4.2%). The upper-ocean Cant inventory in coastal areas of CV (8,570 Km2), CA (7.960 Km2) and MA (1,250 Km2) was 7.57 x 103, 9.26 x 103 and 8.86 x 103 µmol kg-1, respectively (0.51, 0.58 and 0.09 Tg C, respectively). In terms of FCO2, the CV, CA and MA behaved as a winter CO2 sink (-4.74, -3.90 and -8.34 mmol m-2d-1, respectively) while a strong outgassing was detected over the Cape Blanc filament (20-25 mmol m-2d-1). The total average FCO2 for the ocean area of the three archipelagos (371,250 Km2) was -28.27 Gg CO2 d-1. The POS533 data were compared and compilated with SOCAT and GLODAP data and a new set of equations was provided to calculate the fCO2,sw, Cant and FCO2 in the Macaronesian region based on physical and biogeochemical properties.
Graphical Abstract
