Absorción Océanica del Carbono

Takahashi 2009 CO2 flux Map
Photo Credit: Taro Takahashi, Lamont-Doherty Earth Observatory
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Lo básico

El CO2 se disuelve en el océano y reacciona con el agua para formar varios iones. Esta disociación permite al océano almacenar grandes cantidades de carbono - 85% del reservorio activo en la Tierra.  El agua fría puede diluir más CO2 que el agua caliente, así que las aguas que se están enfriando (i.e. aguas que se mueven hacia los polos en las corrientes de frontera oeste) tienden a tomar carbono atmosférico, mientras que las aguas que surgen hacia la superficie y las que se están calentando (i.e. zonas costeras y tropicales) tienden a liberar carbono. Esta es la razón básica del patrón global de los flujos entre el mar y la atmósfera de CO2 estimados por Takahashi wt al. [2009] en la figura de la derecha.

El océano alberga una enorme comunidad de organismos que realizan la fotosíntesis ante la presencia de energía solar y de nutrientes, transformando el CO2 en materia orgánica. Aún cuando gran parte del  CO2 removido biológicamente del agua marina es reconvertido  en CO2 rápidamente por la cadena trófica en la superficie, una pequeña porción (<1%) del material de deshecho se hunde a grandes profundidades enriqueciendo el abismo con carbono. Este proceso mueve el carbono de la superficie hacia grandes profundidades y almacena el carbono lejos de la atmósfera.

Chlorophyll global map, NASA SeaWIFS satellite
Photo Credit: NASA
Chlorophyll, an indicator of phytoplankton biomass,
from NASA's SeaWiFS satellite.

Los océanos reciben una mayor cantidad de carbono conforme los humanos aumentan la concentración de CO2 con sus emisiones. De todo el CO2 que emitido por el ser humano hacia la atmósfera desde los tiempos preindustriales, los océanos han tomado cerca de la mitad (118 +- 19 PgC/yr hasta 1994, Sabine et al. 2004). Casi todo este carbono se encuentra en el primer kilómetro de profundidad y no ha penetrado a mayores profundidades porque a los océanos les toma 1000 años a los océanos  mezclarse completamente. En los años noventa, los modelos numéricos y una gran variedad de metodologías basadas en datos sugieren que el la absorción de carbono por los océanos asciende a 2.2+-0.4 PgC/yr.

El futuro de la absorción oceánica del carbono

Los científicos pronostican que los océanos eventualmente absorberán cerca del 85% del CO2 antropogénico (emitido por actividades humanas), pero como le toma al océano alrededor de 1000 años para mezclarse completamente, este proceso de asimilación del CO2 le tomará entre cientos y miles de años. Se espera que hasta el 2100 aumente la tabsroción del carbono por parte del mar porque el aumento de CO2 en la atmósfera acelerará el proceso de disolución del carbono en el mar. Sin embargo, debido a los procesos químicos tan especiales del carbono en agua marina, la habilidad del océano para absorber el carbono disminuye conforme aumenta la concentración del carbono. Procesos antropogénicos pueden llegar a frenar la circulación a gran escala del océano, lo que reduciría la eficiencia de la toma de carbono por parte del océano. Los modelos predictivos sugieren cambios significativos en escala regional en la remoción biológica de carbono hacia las profundidades del océano, pero un efecto neto pequeño en la toma de carbono a escala global.

Actualmente existe un debate científico en cuanto a si los modelos y las observaciones pueden mostrar la desaceleración en la habilidad del océano para absorber el carbono antropogénico [Canadell et al. 2007; LeQuere et al. 2009; Khatiwala et al. 2009; Knorr 2009].

Incertidumbres en las estimaciones de la absorción oceánica del carbono incluyen el qué tanto cambiará la circulación oceánica con el calentamiento global y qué tanto modificará éste cambio la toma de carbono. Los modelos predictivos sugieren cambios pequeños al “bombeo biológico” del carbono al mar profundo, pero estos modelos no incluyen cambios en el ecosistema potencialmente importantes, ni cambios en el ciclo del carbono cerca de la superficie. Hasta ahora la cuantificación de los ciclos del carbono en sistemas costeros, incluyendo estuarios, esteros y la plataforma continental, ha sido muy pobre. Estas son áreas de gran actividad científica. El programa “El carbono oceánico y biogeoquímica”( Ocean Carbon and Biogeochemistry program) promueve y coordina las investigaciones en los Estados Unidos, mientras que el CarboOcean lo hace en Europa.

El "otro problema con el  CO2 ” = Acidificación marina

Hay consecuencias adicionales debidas a la toma oceánica de carbono. El CO2 disuelto en el agua marina forma ácido carbónico, por lo que el océano se hace más ácido conforme  añadimos más
CO2 al mar. Desde los tiempos preindustriales hasta ahora el pH (unidad de medición de la acidez) se ha reducido en 0.1 pH, de 8.21 a 8.10. Es probable que disminuya otro 0.3 a 0.4 pH para el año 2100 suponiendo que el pCO2 es cercano al 800 ppmv para esas fechas. La acidificación dañará los arrecifes de coral, y probablemente afectará a especies importantes en la cadena trófica del océano, particularmente en el Mar de Sur. Los científicos están trabajando para entender mejor lo impactos en organismos y los efectos integrales en los ecosistemas marinos. Aquí hay un video del National Resources Defense Council sobre la acidificación marina.

Colorful Ocean Reef
Photo Credit: Our Changing Planet 2009

Referencias:

Bopp L., et al. (2001) Potential impact of climate change on marine export production. Global Biogeochem. Cycles, 15, 1, doi:10.1029/1999GB001256.

Canadell et al. (2007) Contributions to accelerating atmospheric CO2 growth from economic activity, carbon intensity and efficiency of natural sinks. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104 18866-18870. doi:10.1073/pnas.0702737104.

Doney, S.C., 2006: The dangers of ocean acidification. Scientific American, 294(3), March 2006, 58-65.

Doney, S.C., V.J. Fabry, R.A. Feely, J.A. Kleypas, 2009: Ocean acidification: the other CO2 problem, Ann. Rev. Mar. Sci., 1, 169-192, 10.1146/annurev.marine.010908.163834.

Khatiwala, S., F. Primeau and T. Hall (2009) Reconstruction of the history of anthropogenic CO2 concentrations in the ocean. Nature 462, 346-349 . doi:10.1038/nature08526.

Le Quere, C., Raupach M.R., Canadell, J.G., Marland, G. et al (2009) Trends in the sources and sinks of carbon dioxide. Nature Geoscience 2, 831 - 836.doi:10.1038/ngeo689.

Sabine et al. (2004) The ocean sink for anthropogenic CO2. Vol. 305. no. 5682, pp. 367 - 371 doi: 10.1126/science.1097403.

Takahashi et al. (2009) Climatological mean and decadal changes in surface ocean pCO2, and net sea-air CO2 flux over the global oceans. DSR II, 56, 554-577.


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