EL CICLO DEL CARBONO Y EL CAMBIO GLOBAL

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1 EL CICLO DEL CARBONO Y EL CAMBIO GLOBAL
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2 ATMOSFERA HIDROSFERA BIOSFERA
1. Características generales del ciclo global del carbono: reservorios, flujos, fuentes y sumideros. Flujos de C entre los compartimientos: repaso CO2 CH4 ATMOSFERA Metamorfismo ≈ 2 PgC año-1 CO2 2 PgC año-1 CO2 CO2 CH4 Meteorización ≈2 PgC año-1 PNE (2 PgC año-1) MO y CaCO3 en sedimentos marinos <1 PgC año-1 DIC HIDROSFERA Deposición de MO en los suelos <1 PgC año-1 LITOSFERA CH2O CaCO3 DIC, DOC y POC CH2O Retroalimentación Ca2+, Mg2+ PNE DIC BIOSFERA CO2

3 EL AUMENTO RECIENTE DE LOS GASES CON EFECTO INVERNADERO
2. El calentamiento global contemporáneo: aumento del CO2 atmosférico EL AUMENTO RECIENTE DE LOS GASES CON EFECTO INVERNADERO >40% de Incremento The concentration of atmospheric CO2 has increased from a pre-industrial value of about 280 ppm to aprox. 400 ppm in 2012. 1985 1990 1995 B) >150% de Incremento The CH4 abundance in 2005 of about 1774 ppb is more than double its pre-industrial value. Fuente: IPCC (2012)

4 Fuente: Petit et al. (1999) Siegenthaler et al. (2005)

5 La pCO2 no ha superado 300 ppm en los últimos 700.000 años AP
Entre los períodos G-IG la pCO2 varía ≈100 ppm. Bajo la influencia antrópica ha aumentado en >120 ppm en apenas 2 siglos Fuente: IPCC (2007)

6 RESERVORIOS DE LA LITOSFERA
Si el reservorio de C en la atmósfera está aumentando, otros reservorios deben constituir una fuente ¿CUANTO EMITIMOS Y EN QUE FORMA? Flujos: Pg C año-1 ATMÓSFERA Hasta ahora se han quemado ≈300 PgC, de los PgC contenidos en el reservorio de los combustibles fósiles 5.3 Cog. Fósil Carbonatos RESERVORIOS DE LA LITOSFERA La acumulación de combustibles fósiles es producto de la co-evolución de la biosfera terrestre y la composición de la atmósfera Emissions of CO2 from fossil fuel use and from the effects of land use change on plant and soil carbon are the primary sources of increased atmospheric CO2. Por esto es de esperarse que la oxidación violenta de este reservorio tenga un gran impacto sobre el ciclo global del C Fuente: IPCC (2001); Berner (1999, 2001, 2003)

7 RESERVORIOS DE LA LITOSFERA
2. El calentamiento global contemporáneo: las emisiones antrópicas de compuestos de carbono Flujos: Pg C año-1 ATMÓSFERA 1.7 TIERRA 5.3 0.1 Cog. Fósil Carbonatos RESERVORIOS DE LA LITOSFERA Los cambios en el uso de la tierra incluyen: la deforestación, el cambio a tierras de cultivos y pasturas, el uso del fuego. Por estas causas se han emitido ≈ 200 PgC. Todas estas actividades conllevan a emisiones de CO2 o CH4 hacia a la atmósfera, por la reducción de la biomasa en pie, por la pérdida del reservorio de C orgánico en los suelos, o el aumento en la producción de metano. Así algunos ecosistemas terrestres han pasado de sumideros a fuentes de C. Fuente: IPCC (2001); Hougthon y Goodale (2004)

8 RESERVORIOS DE LA LITOSFERA
2. El calentamiento global contemporáneo: el sumidero perdido del carbono antrópico Flujos: Pg C año-1 ATMÓSFERA TIERRA Cog. Fósil Carbonatos RESERVORIOS DE LA LITOSFERA 5.3 0.1 1.7 En total el hombre emite 7,1 PgC año-1 OCÉANO -1.9 Pero la tasa de aumento del CO2 atmosférico es de aprox. 3.5 PgC año-1 EL SUMIDERO PERDIDO DEL CARBONO ANTRÓPICO Aparentemente los océanos constituyen un sumidero debido al aumento de CO2 en la atmósfera que conlleva a una mayor solubilidad de este gas Poco menos de la mitad de las emisiones antrópicas se encuentran en la atmósfera. ¿Qué pasó con la otra mitad de las emisiones? El sumidero terrestre posiblemente es mayor en los bosques boreales, debido a la reforestación o manejo (protección y exclusión del fuego) También posiblemente una parte de las tierras cultivadas en el HN estén acumulando materia orgánica en los suelos En los trópicos, el secuestro de C por la recuperación de las zonas degradadas apenas balancea las pérdidas por la deforestación Fuente: Battle et al. (2000); IPCC (2001); Hougthon y Goodale (2004); Sabine et al. (2004)

9 Since the 1980s, natural processes of CO2 uptake by the terrestrial biosphere (i.e., the residual land sink in Table TS.1) and by the oceans have removed about 50% of anthropogenic emissions (i.e., fossil CO2 emissions and land use change flux in Table TS.1). These removal processes are influenced by the atmospheric CO2 concentration and by changes in climate. Carbon uptake and storage in the terrestrial biosphere arise from the net difference between uptake due to vegetation growth, changes in reforestation and sequestration, and emissions due to heterotrophic respiration, harvest, deforestation, fire, damage by pollution and other disturbance factors affecting biomass and soils. Fuente: IPCC (2007)

10 In recent decades, emissions of CO2 have continued to increase.
Fuente: IPCC (2007)

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12 ALGUNAS OBSERVACIONES
2. El calentamiento global contemporáneo: las evidencias del calentamiento Año A) A) ALGUNAS OBSERVACIONES Incremento de la T global en 0.6 ± 0.2ºC SST en 0.04ºC/década El contenido de calor de la atmósfera ha aumentado en 6.6 x 1022 J, y el del océano en x 1022J. La criosfera en el HN se ha reducido en 10-15% El nivel del mar ha aumentado en 1-2 mm/año El calentamiento ha sido el mayor registrado en el último milenio B) Año Record Instrumental Reconstrucción 1000 DC DC Reconstrucción con 40 años de resolución Tendencia lineal B) Fuente: IPCC (2001); Crowley (2000)

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15 >50% debido al aumento antrópico de gases con efecto invernadero
2. El calentamiento global contemporáneo: las causas >50% debido al aumento antrópico de gases con efecto invernadero >50% a causas naturales Entonces la perturbación antrópica sobre el ciclo global del C pasa ser un factor co-causante del fenómeno de calentamiento global contemporáneo Fuente: Delworth y Knutson (2000); Stott et al. (2001)

16 Aumento CO2 atmosférico
2. El calentamiento global contemporáneo: las consecuencias Aumento CO2 atmosférico < emisiones > solubilidad ? > emisiones < solubilidad RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA RETROALIMENTACIÓN POSITIVA EL CONOCIMIENTO ACTUAL NO PERMITE PREDECIR LA RESULTANTE DE LOS MECANISMOS DE RETROALIMENTACIÓN Fuente: Falkowski et al. (2000); Frieldlingstein et al. (2001); Marinov y Sarmiento (2004)

17 2. El calentamiento global contemporáneo: las consecuencias
COLAPSO DE LA THC EL COLAPSO DE LA CIRCULACIÓN TERMOHALINA DEL ATLÁNTICO (THC), CONLLEVARÍA A CAMBIOS CLIMÁTICOS DE SIGNO OPUESTO EN CADA HEMISFERIO ENFRIAMIENTO DEL HN, Y CALENTAMIENTO DEL HS Cambiando también los patrones espaciales y temporales de las precipitaciones Fuente: Joos et al. (1999); Alley (2004) Animación: Rhamstorf (2003)

18 Aumento CO2 atmosférico Aumento de la Respiración
2. El calentamiento global contemporáneo: las consecuencias Aumento CO2 atmosférico Fertilización por CO2 Aumento de la Respiración Uso de la tierra ? EL CONOCIMIENTO ACTUAL NO PERMITE PREDECIR EL COMPORTAMIENTO DE LA BIOSFERA TERRESTRE Fuente: Houghton y Goodale (2004); Fung et al. (2005); Meir et al. (2006)

19 2. El calentamiento global contemporáneo
CONCLUSIONES 1) La humanidad ha introducido una serie de perturbaciones sobre el ciclo del C, que se han traducido en el aumento en las concentraciones de CO2 y CH4 en la atmósfera. 2) Las actividades humanas de mayor impacto han sido: la quema de combustibles fósiles, y el cambio en el uso de la tierra. 3) La inyección de estos gases con efecto invernadero a la atmósfera parece ser un factor co-causante del fenómeno de calentamiento global contemporáneo. 4) El calentamiento global conlleva una serie de mecanismos de retroalimentación positiva que podrían amplificar las perturbaciones humanas sobre el ciclo. Sin embargo resta estudiar muchos aspectos antes de poder predecir con certeza las consecuencias futuras de las actividades humanas sobre el clima global