Post on 21-Feb-2020
CARIACO: El registro del cambio en el clima y sus efectos en el mar.
Foro sobre Cambio Climático. Jornadas de la Facultad de Ciencias de la UCV- Mayo 2016
Presenta: Ramón Varela - Fundación La Salle de Ciencias Naturales
AGUAS POBRES EN O2
AGUAS ANOXICAS
AGUAS CON OXIGENO
SILLA
Costa
MAR CARIBE
Zonas características de la Fosa de Cariaco
250 m
350 m
1400 m
Redoxiclina 140 m
Aguas superficiales similares a las del resto del caribe sur Transición, se agota
oxígeno, cambia la química del agua, gradiente Redox
Anoxia, incremento de gases H2S, CH4. NH4 + Temp. Sal. casi constantes
En el fondo no hay animales grandes > 1mm que remuevan el fondo
Los sedimentos están ordenados. Condiciones anóxicas favorecen preservación de materia orgánica.
ATMÓSFERA
CARIACO Serie Tiempo Oceanográfica
AGUA FÍSICA QUÍMICA ORGANISMOS PARTÍCULAS
SEDIMENTOS MICROFÓSILES COMPUESTOS ORGÁNICOS ELEMENTOS E ISÓTOPOS MINERAL (ELEMENTOS) EDAD (CRONOLOGÍA)
ANALIZA LOS CAMBIOS FÍSICA Y QUÍMICA AGUA TIPOS ORGANISMOS ECOLOGIA PLANCTON COMO SE REGISTRAN EN EL SEDIMENTO
RESULTADO CAMBIOS MEDIO CAMBIOS POBLACIONES ESTACIONALIDAD CICLOS LARGO PLAZO
FACTOR
CAMBIOS CLIMA METEOROLOGIA
APLICACIÓN
VARIACIÓN PESQUERIAS RECONSTRUIR EL PASADO ESTIMAR EL FUTURO
CONCEPTOS EN RELACION AL MAR Y EL EFECTO DEL CLIMA ATMOSFERICO A- FISICA, T, S, densidad, energía y movimiento B- QUIMICA, Nutrientes N, P, Si gases CO2, O2, N2
C- PRODUCCION PRIMARIA, Organismos vivos, materia orgánica. D- ACTIVIDAD BIOLOGICA, Produce cambios en la química y la física (radiación)
150 m
Materia Calor Viento
Surgencia
Mezcla
Nutrientes NO3
-, PO4=, SiO2
Atmósfera
Hidrósfera Luz
Las capa superfical es idéntica al resto de las aguas marinas del sur del Caribe. Caracterizada estacionalmente por temperaturas relativamente bajas, alta biomasa y producción primaria, .
Plancton
ZCIT Estacional Tendencias Largo Plazo
Enero
Julio
Desplazamiento en Latitud ZCIT Taylor et al. 2012
A
B
Oscilación Atlántico Norte NAO variable no periódica
ENSO El Niño – La Niña Oscilación Pacífico Sur Periodo 2 – 7 años-
ATNOR
QBO Oscilación Cuasi Bienal , 22 – 34 meses
Corriente de chorro Subtropical variable
CASAH
ATSUR
Ciclo solar 11 años
Variación Temp. Sup. mar Atlántico tropical N y S. 6 - 8 años
SASAH Capa aire Sahara Estacional
CAMBIOS FISICOS REGISTRADOS EN LA ESTACION CARIACO
Cambio en la intensidad de la surgencia.
Cambio en la temperatura del mar en superficie.
Aumentó 1,0 °C; 1996 - 2015 (p < 0,001), incremento de 0,05 ± 0,01 °C año-1
El incremento de la temperatura del aire en Margarita fue de 0,67 °C en el periodo.
La surgencia disminuyó a una tasa anual de -33 m3 s-1 por 100 m de línea de costa y el promedio del viento se redujo de 5,6 a 4 m s-1 (D=1,6 m s-1 )
Astor, et al. 2015
CAMBIOS FISICOS TRAEN EN CONSECUENCIA CAMBIOS EN LA QUIMICA Y BIOLOGIA
Cambios en el equilibrio de la química del CO2 en 20 años
El C inorgánico disuelto aumentó en 20 mmol. La presión parcial del CO2 se incrementó 40 matm.
Black et al. 2011
La tasa incremento CO2 en CARIACO es similar a la atmósfera. Pero su concentración es mayor. Casi siempre es fuente de CO2 a la atmósfera. Se determina por d13C que la fuente del nuevo C proviene de los combustibles fósiles.
Bates et al. 2014; Astor et al. 2015
Atmósfera
Mar
El descenso de pH fue de 0,048 unidades
CAMBIOS FISICOS TRAEN EN CONSECUENCIA CAMBIOS EN LA QUIMICA Y BIOLOGIA
Menos nutrientes hacia las aguas superficiales, menor biomasa del fitoplancton. Disminuyó la cantidad de clorofila en el mar y la producción primaria . Cambió la composición de las poblaciones, en proporciones de grandes grupos
Cambios en los nutrientes y en el plancton
Diatomeas, dinoflagelados
Cambios ambientales > cambios en las especies > cambios en la estructura poblaciones.
Taylor et al., 2012; Mutshinda et al., 2013; Pinckney et al. 2015; Lorenzoni et al. 2015, Irwin et al. 2015
> 200 Cel./mL, micro-fitoplancton < 50 Cel./mL, micro-fitoplancton.
PP= 650 gC m−2 año Clorofila= 52 mg/m2 PP = 320 gC m−2 año Clof=24 mg/m2
2005
1996 2014
Flagelados, pico fitoplancton
EL FLUJO DE PARTICULAS Y LOS SEDIMENTOS
Fosa de Cariaco es un lugar ideal para el estudio del clima del pasado mediante los sedimentos. Para formar una imagen del cambio futuro hay que estudiar lo ocurrido en el pasado, y para estudiar el pasado hay que analizar lo que ocurre en el presente.
Estudiar como las condiciones ambientales actuales con sus variaciones influyen en la constitución de las partículas.
En Cariaco se puede analizar las condiciones del mar (fisicas, químicas, organismos) y su huella en los sedimentos recientes. Sitio de calibración para los métodos de estudios paleo-climáticos.
Ocean Drilling Program, 1997
Los sedimentos perfectamente ordenados en la Fosa de Cariaco la hacen un lugar especial para la paleo-climatología tropical.
1- Se estudian los restos de algunas especies presentes y la cantidad de individuos en las muestras de las trampas y en las capas del sedimento. (BIOLOGIA)
Foraminíferos Diatomeas Coccolitofóridos
2- Varios índices basados en proporciones entre isótopos de un mismo elemento: d13C; d18O d15N. En estructuras fósiles y en las moléculas orgánicas (QUÍMICA) Basado en efectos que tienen los diferentes isótopos al ser diferenciados en algún proceso físico (evaporación) o biológico (fotosíntesis, fijación de N2)
CÓMO SE ESTUDIAN LAS CONDICIONES DEL CLIMA EN EL PASADO
Glicolipido de Archaea
Alquenona
3- Indices en base a relaciones entre elementos, en fósiles y minerales, carbonatos y arcillas, silicatos Mg/Ca; Ti/Al; K/Al, Fe/Al . Determinan temperatura de formación, aportes fluviales y eólicos. (GEOQUÍMICA)
4- Compuestos orgánicos indicadores como alquenonas, lípidos, ácidos grasos.
Terrígenos, aporte eólico o fluvial. Composición mineral.
Proporción elementos _______ 50 um
Identificados 40 compuestos indicadores de tipos de microalgas, protozoos, bacteria y archaea
Goñi, et al. 2009; Elmore, 2010, Martinez, 2010; Wakenham, 2012; Turich, 2013; Bout-Roumazeilles, 2013
Atmósfera
Sedimentos
Cambios viento y precipitación
Cambios en la temperatura y salinidad
d18Oaq= 18O / 16O CaC18O3 / CaC16O3
Tiempo
foraminífero
Hidrósfera H2
16O > H218O
Evaporación del agua
Datación del sedimento por 210Pb 14C
Análisis de proporciones de isótopos en conchas de micro-fósiles
Análisis de compuestos orgánicos indicadores de grupos del fitoplancton Condiciones ambientales, de formación, alquenonas. También proporciones de elementos metálicos Al, Ti en caso de terrígenos
CARIACO SITIO DE CALIBRACION DE METODOS PALEO-
CLIMATICOS
RESULTADOS CAMBIOS DE LA TEMPERATURA DEL MAR EN CARIACO EN 2000 AÑOS
Globigerina ruber Estima T mar época estabilidad
Globigerina bulloides Estima la T en época surgencia
Wurtzel et al. 2013
Las variaciones se atribuyen a cambios en la circulación oceánica y a cambios posición de la ZCIT. Se captan ciclos de 11-13 años, 21-25 años, 50-90 años, AMOC
1200
Periodo Cálido Medieval
1425
-1,5ºC + 1,0ºC
1500
1640
1800
1900
2000
- 1,5ºC
+ 0,5ºC
- 0,5ºC + 1.0ºC
Pequeña Edad de Hielo
900
Black, et al. 2004, 2007; Tedesco & Thunell, 2003
+ 1.0ºC
Cambios en la T del mar en CARIACO
Núcleo hielo glacial Quelccaya, Perú 1000 años Sedimentos Lago Malawi, Tanganika 800 a Núcleos de hielo Groenlandia 1000 a Anillos árboles Tasmania (Australia) 3000 a
Peterson & Haug, 2006
COMPARACION DE LOS REGISTROS DE CARIACO CON OTROS SITIOS
Temperatura formación hielo glacial en el Perú
Variación de precipitación. en Cariaco
Captura Sardina Oriente Venezuela (Fuente FAO e INSOPESCA)*Cortesia Prof Jose Alió
RESULTADOS ANEXOS O INDIRECTOS Caída de la producción pesquera de la sardina en el oriente
mg/m2
HISTORIA - ARQUEOLOGIA “Climate and the Collapse of Maya Civilization “ Peterson & Haug 2005 The American Scientist July, 2005.
RESULTADOS ANEXOS O INDIRECTOS Relaciones con la historia de las civilizaciones humanas.
Registro sedimentario de Cariaco, Índice de niveles de sequía basado en %Ti
Ocean Drilling Program, 1997