Acidification and transports of water masses and CO2 in the North Atlantic

Resumo

RESUMEN: El aumento del CO2 atmosférico debido a la actividad humana (CANT) ha sido suavizado por la absorción oceánica. Esta absorción da lugar a una serie de cambios químicos llamados acidificación oceánica. Los efectos de este fenómeno tienden a ser más severos en los océanos de latitudes altas. Además, las aguas profundas de las regiones donde los movimientos verticales son relativamente rápidos, es decir, las zonas donde se forman masas de agua, como el Atlántico Norte, están expuestas más rápidamente a la acidificación. Esta tesis se centra en la acidificación y los transportes de masas de agua y CO2 en el Giro Subpolar del Atlántico Norte (GSPAN). Para determinar el efecto de los cambios en la circulación oceánica en la captación y almacenamiento del CANT, se estudió la distribución, transporte y transformación de las masas de agua del GSPAN en la primera década de los 2000 (2002-2010); así como la variabilidad interanual en la estructura de las masas de agua entre 1997 y 2010. La reducción de la magnitud de la rama superior de la circulación termohalina del Atlántico (AMOC) entre 1997 y los 2000 se asocia con la reducción en el transporte de las Aguas Centrales. Esta reducción se compensa parcialmente con la reducción de la magnitud de la rama inferior de la AMOC, asociada con la disminución del transporte del Agua Polar Intermedia y el Agua Modal Subpolar en la cuenca del Irminger. El análisis del modelo de cajas reveló que las Aguas Centrales, el Agua del Mar de Labrador, el Agua Intermedia Subártica y el Agua de desbordamiento de Islandia-Escocia pasan por encima del Reykjanes Ridge de la cuenca Este del Atlántico Norte al Irminger, donde se transforman y/o densifican, pasando de la zona de aguas superiores e intermedias a la zona de aguas profundas. Los cambios de CANT, pH, alcalinidad total (AT) y saturación CaCO3 en términos de aragonito se evaluaron en las cuencas del Irminger e Islandia para el periodo 1981-2014. La absorción de CANT en ambas cuencas produjo tasas de acidificación significativas en toda la columna de agua, y un ascenso del horizonte de saturación del aragonito a una tasa de unos 10 m/año. Para estudiar las causas de los cambios de pH se evaluaron sus componentes antropogénico (derivado de la penetración del CO2 antropogénico; DpHCant) y no antropogénico (no directamente relacionado con la captación de CO2 antropogénico; DpHVar). En estado estacionario, el término DpHVar sería constante y todos los cambios de pH se explicarían a través del término DpHCant. Sin embargo, en las capas superiores la acción del DpHVar (derivada de la advección de aguas subtropicales) contrarresta el efecto del DpHCant, mientras que en las aguas intermedias del Irminger el efecto del DpHVar (producido por el envejecimiento de las aguas) refuerza la acidificación derivada del DpHCant. En base a las tasas de cambio de pH y saturación de aragonito observadas se infirieron descensos de pH de 0.31 unidades en las capas superficiales para 2065, momento en el cual toda la columna de agua de las cuencas del Irminger e Islandia estará subsaturada en aragonito. Los datos también mostraron tendencias significativas de incremento de la alcalinidad en las aguas profundas del Irminger que pueden estar relacionados con el aumento de la descarga de los ríos árticos. Puesto que la advección lateral de CANT desde las latitudes medias constituye el principal aporte de CANT del GSPAN, conocer la forma en que éste se transporta es crucial para comprender cómo el océano almacena CANT. En esta tesis se investiga la variabilidad interanual a decenal en el transporte de CANT (Tcant) a través del Atlántico Norte Subpolar en el período 1997-2010. El Tcant se dividió en sus componentes diapícnico e isopícnico, siendo el primero el responsable principal de la variabilidad del Tcant. La concentración de CANT juega un papel importante en los dos componentes: el gradiente horizontal de CANT es responsable de su transporte isopícnico hacia el sur, principalmente en las aguas intermedias y profundas del Irminger; mientras que el flujo de las aguas cargadas de CANT es el responsable del alto transporte diapícnico hacia el norte. A escalas de tiempo interanuales a decenales, la variabilidad de la AMOC domina la variabilidad del Tcant, pero a escalas de tiempo mayores es el aumento del CANT el que controla el cambio del Tcant, siendo una consecuencia muy esperable el aumento del Tcant en el Atlántico Norte Subpolar. -----------------