CAMBIO CLIMATICO Y PACÍFICO CAMBIO CLIMATICO Y PACÍFICO SUDESTE: PASADO Y PRESENTESUDESTE: PASADO Y PRESENTE
Dr. Dimitri GutiérrezDr. Dimitri GutiérrezDirección de Investigaciones Oceanográficas, IMARPEDirección de Investigaciones Oceanográficas, IMARPE
Mayo 2009Mayo 2009
IPCC, 2007
•Evidencias del calentamiento: aumento de 0.3 a 0.6 °C en últimas décadas, aumento del nivel del mar de 10 a 25 cm, disminución de los glaciares continentales.•Modelos climáticos: temperatura promedio global aumentará en 1.4 - 5.8% para el 2100 en base a 1990
Anomalías relativas al promedio 1880–2001
1: 1998 2: 20023: 20014: 19975: 19956: 19907: 19998: 20009: 199110: 1987
LOS TOP 10
Calentamiento en los últimos 100 años del s.XX
Cambios climáticos en el pasado
•Edades glaciales e interglaciales: forzadas por cambios orbitales (inclinación del eje de rotación, precesión y excentricidad de la órbita); originan los ciclos de Milankovitch (40ka, 100ka, 20 ka)
•Cambios en la actividad volcánica/convección del manto
•Cambios en la actividad solar
Factores
La concentración atmosférica de CO2 and CH4 in 2005 excede el rango natural de los últimoscientos de miles de años, asociados a cambios orbitales (ciclos de Milankovitch) y períodos glaciales e interglaciales
Mann, M.E., Ammann, C., Bradley, R.S., Briffa, K., Crowley, T.J., Hughes, M.K., Jones, P.D., Oppenheimer, M., Mann, M.E., Ammann, C., Bradley, R.S., Briffa, K., Crowley, T.J., Hughes, M.K., Jones, P.D., Oppenheimer, M., Osborn, T.J., Overpeck, J.T., Rutherford, S., Trenberth, K.E., Wigley, T.M.L., On Past Temperatures and Anomalous Osborn, T.J., Overpeck, J.T., Rutherford, S., Trenberth, K.E., Wigley, T.M.L., On Past Temperatures and Anomalous late 20th Century Warmth, late 20th Century Warmth, EosEos, 2003, 2003..
Componentes del forzamiento radiativo del cambio climáticoComponentes del forzamiento radiativo del cambio climático
El océano esta recibiendo la mayoria del calentamiento del mundo en el siglo XXEl océano esta recibiendo la mayoria del calentamiento del mundo en el siglo XX
Balance de calor (10Balance de calor (102222 J) en el océano pata el período 1955 - 1998 J) en el océano pata el período 1955 - 1998
Impacto del calentamiento global en el océano
Levitus et al. (2005)
Levitus et al. (2005)Levitus et al. (2005)
-Hay una tendencia de calentamiento en el contenido de calor en cada oceano (de 0-3000 metros de profundidad) del mundo.
-El máximo de aumento del contenido de calor ocurre en la zona subtropical
Impacto del calentamiento global en el océano
2 x 102 x 101818 J y J y-1-1
Circulación de WalkerEsta gran celda de circulación latitudinal (zonal) en la zona tropical en los océanos. Las anomalías de la circulación de Walker en el Pacífico están estrechamente ligadas al ciclo El Niño-Oscilación del Sur
-Vecchi et al (2006): hay un debilitamiento de la circulación Walker vinculado al calentamiento global, durante el siglo XX(menor diferencia del nivel del mar a través del Indo Pacífico)
-Cane et al. (1997). Al remover los años EN, existe un enfriamiento secular del Pacífico Oriental respecto de la cuenca, implicando un reforzamiento de la circulación tropical: el calentamiento en un inicio acentúa el gradiente de calor, debido a la surgencia en el Pacífico oriental
Impacto del calentamiento global en el océano
-Vecchi & Soden (2007), Bakun & Weeks (2008): superficialización de la termoclina en el Pacífico Oeste Tropical, pero profundización leve o no significante de la termoclina en el Pacífico Este Tropical; debido a menor convergencia de aguas en la franja extra-ecuatorial.Consecuencia: mantenimiento de la ‘lengua fría’ de aguas en el Pacífico Oriental
Impacto del calentamiento global en el océano
•Captación de COCaptación de CO22 modifica a modifica a gran escala el equilibrio ácido – gran escala el equilibrio ácido – base del sistema de carbonatobase del sistema de carbonato
•Inyección de COInyección de CO22 al océano al océano aumenta pool de protones H+ en aumenta pool de protones H+ en el océano, consume COel océano, consume CO33
-2-2 e e inclina balance a la disolución del inclina balance a la disolución del CaCOCaCO33
•Reducción esperada del pH Reducción esperada del pH supera variabilidad natural del pH supera variabilidad natural del pH en los últimos 300’ de añosen los últimos 300’ de años
Impacto del calentamiento global en el océano
Reducción del pool de COReducción del pool de CO33-2-2 en en
el océano entre 1700 y 1990el océano entre 1700 y 1990
pH a 50 m
Las ZMO actuales son Las ZMO actuales son experimentos naturales experimentos naturales
del proceso de del proceso de acidificaciónacidificación
Impacto del calentamiento global en el océano
Cambio del pH Cambio del pH superficial entre superficial entre
1700 y 19901700 y 1990
CAMBIO CLIMÁTICO Y ZMOsCAMBIO CLIMÁTICO Y ZMOs
•En el pasado han ocurrido períodos prolongados de anoxia en el océano (ej. Pérmico, 121 Ma, asociado En el pasado han ocurrido períodos prolongados de anoxia en el océano (ej. Pérmico, 121 Ma, asociado a altas concentraciones de COa altas concentraciones de CO2 2 atmosférico)atmosférico)•En el Cretácico ocurrieron ‘Oceanic Anoxic Events’ asociados a temperaturas altas y altas En el Cretácico ocurrieron ‘Oceanic Anoxic Events’ asociados a temperaturas altas y altas concentraciones de COconcentraciones de CO22, resultando en extinciones masivas de organismos , resultando en extinciones masivas de organismos
•Modelos climáticos predicen pérdida Modelos climáticos predicen pérdida neta y sostenida de Oneta y sostenida de O22 desde el desde el océano durante el siglo XXI (a)océano durante el siglo XXI (a)
•Según el modelo de Bopp et al. Según el modelo de Bopp et al. (2001), el impacto del cambio climático (2001), el impacto del cambio climático en la distribución vertical y zonal del en la distribución vertical y zonal del OO22 sería de unos -10 sería de unos -10 µµmol Lmol L-1 -1 en 100 en 100 años en las aguas intermedias años en las aguas intermedias tropicales y subtropicales.tropicales y subtropicales.
Impacto del calentamiento global en el océano
• Aumento del gradiente de presión durante condiciones más Aumento del gradiente de presión durante condiciones más cálidas puede resultar debido al mayor calentamiento por cálidas puede resultar debido al mayor calentamiento por los gases invernadero y/o menor cobertura de estratoslos gases invernadero y/o menor cobertura de estratos
Impacto del calentamiento global en el océano
Los eventos El Niño como experimentos naturales del calentamiento Los eventos El Niño como experimentos naturales del calentamiento global: los vientos favorables al afloramiento costero aumentan global: los vientos favorables al afloramiento costero aumentan consistentemente durante EN consistentemente durante EN (Bakun et al., en prensa).(Bakun et al., en prensa).
Impacto del calentamiento global en el océano
Mc Gregor et al (2007): los paleo-Mc Gregor et al (2007): los paleo-archivos sedimentarios revelan un archivos sedimentarios revelan un enfiramiento sin precedentes de la enfiramiento sin precedentes de la TSM en el sistema de afloramiento TSM en el sistema de afloramiento de Canarias, al mismo tiempo que un de Canarias, al mismo tiempo que un aumento de la productividadaumento de la productividad
Similares resultados observados por Similares resultados observados por Vargas et al. (2007) para el norte de Vargas et al. (2007) para el norte de Chile y Gutiérrez et al. (en prep.) Chile y Gutiérrez et al. (en prep.) para la costa peruana, mostrando el para la costa peruana, mostrando el inicio de la tendencia negativa inicio de la tendencia negativa alrededor de 1870 ADalrededor de 1870 AD
Impacto del calentamiento global en el océano
0 5 10 15 201300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
Σ Lithics flux
mg cm-2 y-1
0 10 20 30
Ye
ar
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
0 2 4 6
Sedimentary
characteristics
Productivity
No. 1000 cm-2 y-1
0 50 100 400
Yea
r
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
0 200 1000
Water columnoxygen/nutrients
0 50 100 400
Yea
r
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
No. 1000 cm-2 y-1
0 200 1000
all scale DR
bones & vert. DR
5 7 0 10 30
0 5 10 15 20
0 1 2 3 4
Mo
0 1 2 3 4
Mo flux
0 2 4 6
# ind./g
100 102 104
25 50 75
5 7
δ15N
0 10 30
106 valves cm
-2 y-1
0 4 8 12
diatoms flux
silica flux
Callao
0.15 0.30
Yea
r
0
25
50
75
GLU600 620 640
DBDgrey level
Pisco
density (g/cm3)
0.15 0.30 0.45
z (c
m)
0
25
50
75
580 600 620
Lithogenicinput
100 102 104
% B. seminuda
25 50 75
Ab. forams% B. seminuda
0 1 2 3
µg cm-2 y-1
0 1 2 3
Cd flux
Sediment redoxconditions
z (c
m)
�
TOC flux
µg cm-2 y-1 mg cm-2 y-1
mg cm-2 y-1
Gutiérrez et al., 2008; Sifeddine et al., 2008; Morales et al; 2006
cambio de régimen al final de la Pequeña Edad del Hielo (LIA)cambio de régimen al final de la Pequeña Edad del Hielo (LIA)
1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
4
5
6
7
27.5
28.5
29.5
33.4
34.4
35.4
SS
T (
ºC)Sal
inity
(
ø )
Year
1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Ti (
%)
0.05
0.10
0.15
0.20δ15
N (
0)
11
12
13
δ15
N (
0)
MEJILLONES BAY
(EP, 23ºS)
PISCO MARGIN
(EP, 14ºS)
MAKASSAR
STRAIT
(WP,05ºS)
CARIACO BASIN
(CA,10ºN)
JFM anomaly
JFM 1997/98 anomaly
Precipitation (color) and wind (arrows) anomalies in the Tropical
Pacific
Gutiérrez et al., 2008; Sifeddine et al., 2008Gutiérrez et al., 2008; Sifeddine et al., 2008
Other records:Other records:Mejillones Bay (Vargas et al., 2006)Mejillones Bay (Vargas et al., 2006)Makassar Strait (Newton et al., 2007)Makassar Strait (Newton et al., 2007)Cariaco (Haug et al., 2001)Cariaco (Haug et al., 2001)
Posibles causas climáticasPosibles causas climáticas
Tomados en conjunto, las escamas de peces y otros paleo-archivos indican una tendencia hacia mayor productividad iniciada hacia 1815 y que continuó a través de la mayor parte del siglo XX.
Observaciones de Vargas et al. (2007) para el norte de Chile y Gutiérrez et al. (en prep.) para la costa peruana, sugieren aumento de la productividad e intensificación de la surgencia durante el siglo XX.
1800 1850 1900 1950 2000
UK
37 -
NS
T (
ºC)
18
19
20
21
22
23
1800 1850 1900 1950 2000
alke
no
ne
flu
x (µ
g c
m2 y
-1)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
TO
C f
lux
(mg
C c
m-2
y-1
)
0
1
2
3
4
5
alkenone fluxTOC flux
y = -0.036x + 91.05r2 = 0.51, n=30
TSM: Las estaciones costeras en regiones de intenso afloramiento (central/sur) muestran una tendencia a la declinación de la TSM (ej. Pisco desde 1976). No se aprecia una tendencia a enfriamiento al norte del Callao.
Vientos: - Jahncke et al (2004) presenta incremento del esfuerzo del viento entre 6S-14S., - Mendo et al (1987) presenta un Ïndice de afloramiento para Callao con tendencia Callao con tendencia positiva cuando menos desde 1950positiva cuando menos desde 1950
IloCallao
Huacho
Chimbote
Chicama
Pisco
y = -0.0421x + 104.64
R2 = 0.2361
13
14
15
16
17
18
19
20
1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 201019
20
20
21
21
22
22
23
23
CallaoIloPiscoLineal (Pisco)
[Jahncke et al, 2004]
y = 0.0005x - 0.9483
R2 = 0.7983
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Promedio del Esfuerzo del viento (Nm-2) frente al Perú entre 6°-14°S
Callao Chimbote
Los mayores stocks de anchoveta se distribuyen en Perú/norte de Los mayores stocks de anchoveta se distribuyen en Perú/norte de Chile, donde la turbulencia es menorChile, donde la turbulencia es menor
Relación reclutamiento / turbulencia / afloramiento en el PCUE
F(UF(U22))
F(UF(U33))
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
•Múltiples impactos e interacciones del CC con la Múltiples impactos e interacciones del CC con la circulación y biogeoquímica de los océanos circulación y biogeoquímica de los océanos (biogeoquímica de C y N, circulación Walker, surgencias, (biogeoquímica de C y N, circulación Walker, surgencias, pH, oxígeno, etc.), pero aún muchas incertidumbres por pH, oxígeno, etc.), pero aún muchas incertidumbres por resolverresolver
•El sistema de afloramiento costero peruano es altamente El sistema de afloramiento costero peruano es altamente sensible a la sensible a la variabilidad variabilidad climática y debemos esperar climática y debemos esperar cambios significativos al cambios significativos al cambiocambio climático climático
•‘‘hotspots’ de las investigaciones actuales y futuras a corto hotspots’ de las investigaciones actuales y futuras a corto plazo: paleoclima, régimen de vientos, circulación, plazo: paleoclima, régimen de vientos, circulación, productividad, oxígeno, flujos de gases invernadero y productividad, oxígeno, flujos de gases invernadero y recursosrecursos
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