cambio climatico y pacÍfico - sudeste : pasado y presente

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

ASPECTOS DEL CAMBIO CLIMATICO GLOBAL

Balance anual global de energía en la Tierra

COCO22NN22OOHH22OOCHCH44

Concentraciones atmosféricas de gases invernadero de larga vida media

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

Cambios en la geometría orbital de la tierra generan cambios climáticos en la escala geológica

excentricidadexcentricidad

Inclinación del eje de rotación

Precesión= orientación del eje

Nivel del mar < 100 metrosNivel del mar < 100 metros

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

Irradiación solar 1600 -2000 (IPCC, 2007)Irradiación solar 1600 -2000 (IPCC, 2007)

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


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


-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


•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


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


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.


• 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


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).


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


A A’

http://www.cicese.mx/

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))

VENTANA ÓPTIMA AMBIENTAL DEL RECLUTAMIENTO

DE PECES

CAMBIO CLIMÁTICO??CAMBIO CLIMÁTICO??

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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