TESIS_HUAYTAPALLANA
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UNIVERSIDAD ALAS PERUANASFACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL
PLAN DE TESIS
TÍTULO DEL PROYECTO
ANÁLISIS DE LA TASA DE EMISION DE DIOXIDO DE CARBONO (CO2) HACIA LA
ATMOSFERA DE SUELOS DESCONGELADOS DEL NEVADO DEL HUAYTAPALLANA
PRESENTADO POR EL ALUMNO
YOEL TACUNAN MEZA
DOCENTE
LUIS SUAREZ SALAS
HUANCAYO-PERÚ
2012
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Descripción de la realidad problemática
El calentamiento global está asociado a un cambio climático que puede tener
causa antropogénica o no. El principal efecto que causa el calentamiento global es
el efecto invernadero, fenómeno que se refiere a la absorción por ciertos gases
atmosféricos principalmente H2O, seguido por CO2 y O3 de parte de la energía que
el suelo emite, como consecuencia de haber sido calentado por la radiación solar.
Cabe hacer presente que el carbono en la atmósfera en la forma de CO2
constituye una porción muy pequeña del total de este elemento en el sistema
climático. El carbono contenido en la atmósfera se estima en 730 PgC mientras
que el CO2 disuelto en los océanos es del orden de 38.000 PgC. Por otra parte, en
el sistema terrestre se estima que existen unos 500 PgC en las plantas, y que son
fijados en la forma de carbohidratos en el proceso de fotosíntesis, y otros 1.500
PgC en materia orgánica en diferente estado de descomposición. Eventualmente
todo el carbono transferido desde la atmósfera a la biosfera es devuelto a ella en la
forma de CO2 que se libera en procesos de descomposición de la materia vegetal
muerta o en la combustión asociada a incendios de origen natural o antrópico. A
nivel anual, los flujos de carbono atmósfera-océano y atmósfera-sistema terrestre
son aproximadamente nulos. Esto significa que unos 90 PgC se intercambian en
ambos sentidos entre la atmósfera y los océanos y unos 120 PgC entre la
atmósfera y el sistema terrestre. Cabe hacer notar que estos intercambios
representan una fracción considerable del total acumulado en la atmósfera, por lo
cual es importante conocer la forma como la actividad humana puede modificarlos.
Se estima que entre 1990 y 1999 el hombre emitió a la atmósfera un promedio de
6.3 PgC de carbono por año (1 PgC = 1 Peta-gramo de carbono = 1000 millones
de toneladas). Por otra parte, en el mismo periodo la tasa anual de traspaso de
carbono atmosférico hacia la biosfera se estimó en 1.4 PgC/año, y hacia el océano
en unos 1.9 PgC/año. De esta forma el hombre contribuyó a aumentar la
concentración del carbono en el reservorio atmosférico a una tasa de 3.0 PgC/año
durante este periodo.
1.2 Formulación del Problema¿Cuál será la tasa de emisión de CO2 a la atmosfera a causa del deshielo de los
suelos en el nevado del Huaytapallana?
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1.3. Delimitación de la Investigación1.3.1 Delimitación Espacial
El experimento se llevará a cabo en un area de 300m2 en el nevado del
Huaytapallana a 11º54’54.08”S y 75º03’36.47”O a una altura de 5004 m.s.n.m.
situado al Nor-este de la Ciudad de Huancayo a 29 km en el departamento de
Junin.
Figura No. 1. Mapa de localización del sitio experimental
1.3.2 Delimitación Temporal
El experimento se realizará en un lapso de seis meses debido a que se desea
obtener una cantidad considerable de datos que puedan otrorgar la informacion
necesaria y confiables para poder determinar el anlisis que se pretende realizar.
1.3.3 Delimitación Cuantitativa
La delimitación cuantitativa estará en función a la tasa de emision del doxido de
carbono que pueda ser medible en la fase de la respiracion del suelo en un suelo
descongelado y otro congelado
2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION
Determinar los posibles efectos que ocasionaría el deshielo de los suelos del
nevado el Huaytapallana.
3. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA. 3.1. Justificación de la Investigación
El siguiente trabajo de investigación se lleva a cabo con la finalidad de poder
cuantificar la tasa de emision de CO2 hacia la atmosfera y de esta manera poder
AREA DE ESTUDIO
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predecir las aportaciones de CO2 a la atmosfera si se llegaran a descongelar
mas areas de suelo del nevado del Huaytapallana.
3.2. Importancia de la Investigación
Si continúa el deshielo del nevado del Huaytapallana, además de sus negativas
consecuencias sobre los ecosistemas, contribuirá a intensificar el calentamiento
global. Este hecho se debe a que en sus capas superiores almacena grandes
cantidades de CO2 y metano, dos de los peores gases de efecto invernadero
(GEI). Si estos suelos se descongelan, estos gases contaminantes acabarían
escapando a la atmósfera.
4. MARCO TEORICO4.1 Antecedentes de la investigación
Estudios recientes (Tans et al. 1990) han mostrado que menos de la mitad de la
cantidad de CO2 que se emite como resultado de la quema de combustibles
fósiles se acumula en la atmósfera. El resto debe acumularse en los océanos y
los ecosistemas terrestres. En este sentido, los estudios isotópicos sugieren que
los océanos no son responsables de toda esta asimilación, por lo que debe
existir un sumidero desconocido de CO2 en el ecosistema terrestre responsable
de que la tasa de incremento de CO2 en la atmósfera no sea tan elevada como
era de esperar dado el reciente incremento de la actividad industrial y los
cambios de uso de suelo (Houghton 2002). El conocimiento del mecanismo
responsable de tal absorción es fundamental para procurar su continuidad, así
como para tenerlo en cuenta a la hora de establecer soluciones al incremento
del CO2.
Los primeros estudios relacionados con el cambio climático fueron desarrollados
por Arrhenius en 1896 (citado por Oppenheimer y Petsonk, 2005). En 1941,
Flohn notó que la producción antropogénica de CO2 perturba el ciclo del carbono
llevando a un incremento constante de éste en la atmósfera. En 1957, Revelle y
Suess concluyeron que las actividades humanas estaban iniciando una
modificación geofísica global que llevaría a cambios climáticos. En el mismo año,
Keeling y colaboradores comenzaron el primer programa de mediciones de CO2
en Mauna Loa (Hawai) y en el Polo Sur, como parte del año geofísico
internacional (PRIEN, 2000 y Oppenheimer y Petsonk, 2005). Pero sólo en 1981
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se estableció que la elevación de las concentraciones de GEI podría afectar la
productividad de la agricultura, subir el nivel del mar y generar efectos diversos
sobre los ecosistemas marinos y terrestres Oppenheimer y Petsonk, 2005).
Estudios anteriores sobre el cambio climático, muestran que las zonas del Ártico
tienen mucho más carbono almacenado que otras regiones. Y utilizando el
conjunto completo de datos obtenidos por estos estudios, el equipo estimó que
el carbono liberado por el norte boreal y regiones del Ártico aumentó en casi un
7%, en las regiones templadas alrededor de un 2% y en las regiones tropicales
alrededor de un 3%, mostrando una tendencia coherente con otros trabajos.Los
investigadores quieren saber si sus datos pueden proporcionar información más
detallada acerca de cada región. Así que rompieron la serie completa de climas
regionales y re-examinaron los más pequeños grupos de datos utilizando
diferentes métodos estadísticos. Los datos regionales de temperatura los climas
tropicales que se producen resultados conincidentes con otros resultados, tal
como la mayor cantidad carbono liberado en altas temperaturas, sin embargo,
los datos climáticos del ártico boreal no coinciden. Además, la eliminación de
sólo un 10% de datos de los bosques boreales árticos son suficientes para
invalidar su significación estadística. En conjunto, los resultados apoyan la idea
de que estos datos boreales son necesarios para alcanzar alguna significancia
estadística.( Thomson 26/03/2010).
4.2 Marco Teórico
4.2.1 Antecedentes acerca del cambio climático
Se entiende por cambio climático a aquellas modificaciones de clima atribuidas
directa o indirectamente a la actividad humana que alteran la composición de la
atmósfera mundial y que se suman a la variabilidad natural del clima observada
durante períodos de tiempo comparables (CMCC/NU, 1992). Por su parte, las
alteraciones naturales pueden ser explicadas en términos de las variaciones de la
intensidad de la energía solar que alcanza la superficie de la Tierra y las
emisiones de aerosoles producidas por las erupciones volcánicas que han estado
ocurriendo en el planeta desde su formación. El efecto invernadero se produce en
forma natural, cuando parte de la radiación solar atraviesa la atmósfera (flechas
amarillas en Figura 1), es absorbida por la superficie de la tierra (flechas B, C, D),
cambia su longitud de onda y se reemite como radiación infrarroja (flechas
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naranjas), nuevamente es absorbida en la tropósfera y devuelta a la tierra debido
a la existencia de nubes y gases denominados gases de efecto invernadero (GEI)
(flechas E,F), aumentando la temperatura promedio de la Tierra (Lara, 2003).
4.2.2 Causas y evolución de las emisiones de GEI
Aunque exista consenso de que el promedio de la temperatura superficial de la Tierra
ha aumentado, no ha habido acuerdo respecto a la causa, es decir, si es un fenómeno
natural, producto de la actividad antrópica o ambas (Kaufmann y Stern, 1997). No
obstante, Hegerl et al. (2001) y PICC (2003) establecen que aunque se debe distinguir
entre la fluctuación climática natural y la influencia de la actividad humana, existe
evidencia de la manifestación de la acción antropogénica en el clima. Entre las causas
antropogénicas que han llevado a que el promedio de GEI esté progresivamente
aumentando se encuentran:
· Uso masivo y creciente de fuentes energéticas basadas en carbono fosilizado
(carbón mineral, gas natural, petróleo y sus derivados).
· Proceso de deforestación como resultado del uso masivo de leña como combustible,
aumento de superficies para uso agrícola, demanda de materia prima, entre otros,
dando como resultado la disminución significativa de la cobertura forestal y,
consecuentemente, la capacidad de almacenamiento de CO2.
· Aumento de la conversión de suelos forestales en agrícolas (especialmente en
arrozales), de la minería del carbón, de la industria extractiva del gas natural, de la
acumulación de basura de las grandes ciudades, de las excretas de los rumiantes,
entre otros, que aumentan las fuentes de emisiones de metano a la atmósfera.
· Incremento de prácticas agrícolas intensivas en uso de fertilizantes minerales
nitrogenados, de procesos de remoción de nitrógeno de fuentes industriales, de
motores de combustión, entre otros, que están dando origen a la liberación deóxido
nitroso a la atmósfera.
Las principales fuentes de aumento de GEI corresponden en un 45% a las emisiones
de GEI provenientes de procesos industriales y el 20% es producto de la deforestación
y el cambio de uso de los suelos (PICC, 2003). En el año 2003, la Convención Marco
de Cambio Climático de las Naciones Unidas comunicó que entre 1990 y 2000, se
disminuyó en un 3% el total de las emisiones anuales de GEI, debido principalmente a
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la reducción de las emisiones provenientes de países con economías en transición
(disminución en un 37%), y de la Comunidad Europea (3,5%), donde las mayores
disminuciones se realizaron en Alemania (19%), aunque en España hubo un aumento
en las emisiones (35%). Por su parte, Canadá incrementó en 20%, Australia en 18%,
Estados Unidos en 14% y Japón en 11%. En relación a las actividades, las emisiones
de GEI del sector transporte crecieron un 20%, las del sector energía- industria un
10% y el transporte aéreo internacional alrededor del 48%.
4.2.3 respiración del sueloLa respiración del suelo se define como la producción total de CO2, por unidad
de área y de tiempo, en suelos intactos debido a la respiración de organismos
edáficos, raíces, hifas micorrícicas, y, en menor extensión, por la oxidación
química de los compuestos de carbono (Raich & Schlesinger 1992, Lloyd &
Taylor 1994, Yi et al. 2007). Esta actividad metabólica se mantiene debido al
equilibrio dinámico que existe entre las entradas de materia orgánica, procedente
de la biomasa y del sistema radicular de la vegetación (Witkamp 1969, Raich &
Schlesinger 1992) y las salidas por descomposición de la hojarasca y su
eventual acumulación en el suelo (Schulze 1967). La respiración edáfica juega
un papel crítico en la determinación de un amplio rango de fenómenos
ecológicos que van desde el funcionamiento individual de las plantas hasta la
concentración global del CO2 atmosférico (Liu et al. 2006). La respiración del
suelo está regulada por una serie de factores bióticos y abióticos tales como la
temperatura, el contenido hídrico, el inventario de nutrientes, la estructura de la
vegetación, la actividad fotosintética o el desarrollo fenológico de la planta (Singh
& Gupta 1977, Subke et al. 2006) así como por la biomasa de raíces finas y
microbiana (Adachi et al. 2006). La respiración anual del suelo está relacionada
directamente con la productividad primaria neta en turberas del subártico (Moore
1986) y con la producción de hojarasca en ecosistemas forestales (Schlesinger
1977, Raich & Nadelhoffer 1989, Davidson et al. 2002). En bosques tropicales, el
factor que mayor influencia tiene sobre la variación temporal de la tasas de
respiración del suelo no es tanto la temperatura edáfica sino el contenido de
agua o la precipitación debido a que la temperatura del suelo es relativamente
constante (Kursar 1989, Davidson et al. 2000). A escala global, las tasas anuales
de la respiración edáfica están correlacionadas positivamente con las medias
anuales de la temperatura del aire, la precipitación y la productividad primaria
neta en diferentes tipos de vegetación (Raich & Schlesinger 1992).
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En años recientes, se ha prestado mucha atención a la respiración edáfica, ya
que este proceso ecológico se reconoce como la principal fuente de flujo de
carbono procedente de la superficie del suelo y uno de los componentes
cruciales dentro del ciclo del carbono en ecosistemas terrestres (Raich &
Schlesinger 1992, Raich & Potter 1995). Se ha reportado que la respiración del
suelo podría representar del 40 al 90% de la respiración de los ecosistemas
forestales (Schlesinger & Andrews 2000). En una escala global, la respiración del
suelo produce 80,4 Pg CO2-C anualmente (1Pg=1015g), el cual es
aproximadamente 10 veces más alto que la combustión de compuestos fósiles y
la deforestación combinadas (Raich et al. 2002). Así, pequeños cambios en la
respiración del suelo pueden influir enormemente en la concentración del
carbono atmosférico y en el balance calórico (Veenendaal et al. 2004, Kane et al.
2005) La respiración del suelo se ha convertido en el evento central de los
cambios ecológicos globales debido a su papel controversial en los procesos de
calentamiento global (Giardina & Ryan 2000) ya que contribuye a determinar si
un ecosistema dado se comporta como fuente de carbono o sumidero de CO2
(Jassal et al. 2007).
4.3. Marco ConceptualAbreviaturasG giga (prefijo equivalente a factor de multiplicación igual a 109)
M mega (prefijo equivalente a factor de multiplicación igual a 106)
m3 metro cúbico
ms materia seca
Tera (prefijo equivalente a factor de multiplicación igual a 1012)
5. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION5.1. Hipótesis de la Investigación
Ho=No existe emisión considerable de CO2 a causa del deshielo de suelos del nevado.
5.2. Variables
Variable independiente = Tº, Tasa de respiración del suelo, Humedad del suelo
Variables dependientes = fechas de medición, tipo de suelo
5.3 Indicadores
textura, profundidad, conductividad, hidráulica, densidad, aparente, capacidad de
retención de agua, carbono y nitrógeno de la biomasa microbiana
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