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Nueva comprensión del ciclo del carbono del Ártico: cómo se transfiere el carbono entre la tierra, el océano y la atmósfera

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Erosión de Cliff Bluffs adyacente a Elson Lagoon cerca de Utqiagvik, Alaska

Erosión de acantilados adyacentes a Elson Lagoon cerca de Utqiagvik, Alaska. Crédito: Michael Rawlins

Una nueva investigación de UMass Amherst arroja luz sobre los procesos poco conocidos de cómo el carbono disuelto en los ríos del Ártico afecta a nuestro mundo.

En un par de artículos publicados recientemente, Michael Rawlins, profesor del departamento de geociencias de la Universidad de Massachusetts Amherst y director asociado del Centro de Investigación del Sistema Climático, ha logrado avances significativos al completar nuestra comprensión del ciclo del carbono del Ártico, o la forma en que el carbono se transfiere entre la tierra, el océano y la atmósfera. Para comprender mejor las tendencias futuras en el dióxido de carbono atmosférico y su calentamiento global asociado, necesitamos una imagen más completa de cómo los ciclos de carbono entre los reservorios en nuestro mundo.

“Ha habido muchas investigaciones que han analizado el flujo vertical de carbono desde la tierra hacia la atmósfera”, dice Rawlins. Este flujo vertical incluye cosas como la quema de combustibles fósiles, incendios forestales, fugas de gas metano y emisiones del deshielo del permafrost. Pero hay otra parte del ciclo: la horizontal. “Se ha prestado mucha menos atención a cómo se transfiere el carbono de la tierra al océano a través de los ríos”, dice Rawlins.

A medida que el agua fluye sobre la tierra, en arroyos y ríos, recoge carbono y finalmente lo lleva hasta el mar. Una cantidad pequeña, pero no insignificante, de este carbono orgánico disuelto (DOC, por sus siglas en inglés) se “desgasifica” del agua del río a la atmósfera como gas de efecto invernadero. Lo que queda fluye hacia el océano, donde se convierte en una parte clave de las redes alimentarias costeras.

Sin embargo, sabemos relativamente poco sobre estos flujos laterales de carbono hacia el océano, especialmente en el Ártico, donde las mediciones son escasas y donde el rápido calentamiento conduce a la intensificación del ciclo hidrológico, el aumento de la escorrentía y el deshielo del permafrost.

Aquí es donde los dos artículos de Rawlins, publicados en el Journal of Geophysical Research y Environmental Research Letters, Adelante.

Rawlins y sus coautores han modificado un modelo numérico que captura con precisión la acumulación estacional de nieve, así como la congelación y descongelación de los suelos, agregando una contabilidad de la producción, descomposición, almacenamiento y "carga" de DOC a las corrientes y ríos El modelo ahora simula la cantidad de carbono que se escurre hacia los ríos de la región con sorprendentes la exactitud. Es el primer modelo que captura la variación estacional en la cantidad de DOC exportado al océano, un marcado gradiente este-oeste a lo largo de 24 cuencas de drenaje en la vertiente norte de Alaska y las cantidades relativamente iguales de DOC que fluyen a través de ríos que drenan hacia el norte y a través de los que drenan hacia el oeste.

Quizás lo más importante es que el modelo apunta a cantidades crecientes de agua dulce y DOC exportadas a una laguna costera en el noroeste de Alaska. Se destaca particularmente el año 2019, con una exportación masiva de DOC en agua dulce que fue casi tres veces la cantidad exportada a principios de la década de 1980. “El aumento de las exportaciones de agua dulce tiene implicaciones para la salinidad y otros componentes del medio ambiente acuático de la laguna”, dice Rawlins. Los cambios están relacionados con el aumento de las precipitaciones, especialmente durante el verano, y los efectos del calentamiento y deshielo de los suelos. "Los mayores aumentos de agua dulce y DOC", dice Rawlins, "ocurren en otoño, lo que no es sorprendente dadas las pérdidas significativas en el hielo marino en los mares cercanos de Beaufort y Chukchi, a su vez relacionados con nuestro clima más cálido".

En última instancia, este nuevo modelo puede ayudar a los científicos a refinar las líneas base de carbono y comprender mejor cómo el calentamiento global está alterando el ciclo del carbono de la Tierra.

Referencias:

“Modelado de la carga de carbono orgánico disuelto terrestre en los ríos del Ártico occidental” por Michael A. Rawlins, Craig T. Connolly y James W. McClelland, 30 de agosto de 2021, Revista de investigación geofísica: Biogeociencias.
DOI: 10.1029/2021JG006420

“Aumento de los flujos de agua dulce y carbono orgánico disuelto en la laguna Elson del noroeste de Alaska” por Michael A Rawlins, 12 de octubre de 2021, Environmental Research Letters.
DOI: 10.1088 / 1748-9326 / ac2288

Esta investigación fue apoyada por el Departamento de Energía de EE. UU., la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio y la Fundación Nacional de Ciencias, y está afiliada al proyecto Ártico de Experimentos de Ecosistemas de Próxima Generación (NGEE-Arctic) del DOE. NASAEl Experimento de Vulnerabilidad del Ártico Boreal (ABoVE) y el Proyecto de Investigación Ecológica a Largo Plazo de los Ecosistemas de las Lagunas de Beaufort (BLE-LTER), apoyado por la NSF.

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