Physical-biological interactions in the Northern Humboldt Upwelling Current System and the consequences to the absortion of carbon
Autor: Rodrigo Mogollón Aburto (Currículo Lattes)
Resumo
Trabalhos anteriores trazem como hipótese que o aquecimento global seria responsável por intensificar os ventos favoráveis à ressurgência no Sistema Norte da Corrente do Humboldt (NHCS), sendo consequência do aumento do gradiente termal continente-oceano adjacente ao longo da costa peruana. O efeito dos ventos intensificados nesta região é avaliado por meio do uso de um modelo acoplado físico-biogeoquímico forçado com ventos perturbados e climatológicos. Resultados mostram que os ventos intensificados induzem um acréscimo na produção primaria de 2%por grau de latitude entre 9.5S e 5S. Em alguns importantes centros de ressurgência costeira a produção primaria é reduzida. Isso ocorre devido a um complexo balanço entre a disponibilidade dos nutrientes, a eficiência do uso dos nutrientes, bem como os fatores turbulentos e fatores associados ao vento. A atividade de mesoescala induz um transporte liquido dos nutrientes inorgânicos em direção ao oceano aberto, reduzindo assim a produção primaria na região da ressurgência costeira. A mistura induzida pelo vento leva a tempos de residência mais curtos na zona costeira sul e central, os quais são geralmente desvantajosos para os produtores primários. Em geral, ao invés de obter um acréscimo da produção primária proporcional à intensificação dos ventos favoráveis,o NHCS torna-se apenas 5%mais produtivo (+5 mol C m2year1), 10%menos limitado pelos nutrientes, além de 15%menos eficiente devido a fatores turbulentos. É encontrado que as regiões com forte limitação inicial de nutrientes são mais eficientes em termos da assimilação dos mesmos, indicando que estas sejam mais resilientes perante a aceleração da circulação de ressurgência.Dando prosseguimento, investigou-se os controladores e mecanismos responsáveis pela variabilidade espaço-temporal da pressão parcial do dióxido de carbono na agua domar (pCO2) e dos associados fluxos do CO2na interface ar-mar no NHCS. A pCO2simulada representa bem as observações com um erro absoluto medio de, aproximadamente, 24atm. A região de ressurgência altamente produtiva, até os 300 km distante da costa, entre 5S e 17S, mostra ser uma forte fonte de CO2com um fluxo medio de 5.60±2.94 mol C m2year1, a qual representa um fluxo de carbono integrado de 0.028±0.015 Pg C year1. Mediante uma série de experimentos demonstramos que os altos valores da pCO2são causados principalmente pela ressurgência costeira,a qual é incompletamente compensada pela biologia. Em particular, o suprimento de águas ricas em carbono inorgânico dissolvido (DIC) à superficie leva os valores da pCO2até 1100atm. Embora uma alta produção primaria, a biologia contribui reduzindo apCO2 em apenas 300atm. Mostramos que este relativo baixo nível de compensação biológica, o qual sugere uma ineficiente bomba biológica no domínio costeiro, resulta de um desacoplamento entre os efeitos opostos da produção biológica e o transporte e mistura do DIC. A contribuição da desgasificação e dos processos que afetam a solubilidade do CO2, associados ao ciclo sazonal de aquecimento e resfriamento, são menores. Através de todo o domínio, o balanço dos mecanismos é similar, mas de amplitudes menores. Demonstramos também que a pCO2é mais sensitiva às variações em DIC e SST, enquanto a alkalinidade desempenha um papel menor .Além do mais, o papel do El Niño-Southern Oscillation (ENSO) na modulação da emissão oceânica do carbono foi investigado. A pCO2foi inferida usando uma recente metodologia de redes neurais, a qual foi forçada com saídas de simulações de um modelo acoplado físico-biogeoquímico, que por sua vez permite reconstruir a variabilidade interanual e os fluxos associados desde 1998 até 2015 em escalas mensais. Resultados mostram uma larga variabilidade espaço-temporal das trocas do CO2devido a nove episódios El Niño e La Niña ao longo do periodo de análises. Dentro da região da ressurgência equatorial e costeira, essa variabilidade é resultado do efeito combinado das variações napCO2e na velocidade do vento, ambas induzidas pelo ENSO. Foi encontrado que o comportamento de fraca fonte de CO2durante um episódio medio de El Niño é principalmente causado por um decréscimo da pCO2,a qual é parcialmente compensada por uma maior eficiência nas trocas de CO2 na interface ar-mar devido à intensificação dos ventos. Em contraste, o comportamento de forte fonte de CO2durante um episódio medio de La Niña está relacionado a uma ressurgência mais eficiente do que condições neutrais, a qual leva águas mais frias e mais ricas em CO2 para a superficie induzindo um acréscimo da pCO2e dos fluxos do CO2. Ademais, é estimado que durante um episódio médio de El Niño a quantia de carbono retido dentro da região costeira e equatorial é aproximadamente meio milhão de toneladas métricas de carbono que normalmente deveriam ser emitidas a mais para atmosfera. Em contraste, durante um episódio medio de La Niña, um milhão de toneladas métricas de carbono são adicionalmente emitidas contribuindo largamente para a acumulação do CO2atmosférico.