El carbono antropogénico presente en las aguas costeras proviene de las masas de agua de alta mar
El exceso de dióxido de carbono emitido por actividades humanas (como la quema de combustibles fósiles, los cambios en el uso de la tierra y la deforestación) se conoce como dióxido de carbono antropogénico.
Aproximadamente el 30% de este dióxido de carbono antropogénico presente en la atmósfera es absorbido por los océanos del mundo. Si bien esta absorción ayuda a mitigar el calentamiento global, también tiene efectos adversos sobre la vida marina, incluidos los peces y las plantas.
Si bien el impacto del dióxido de carbono antropogénico en los océanos abiertos se ha estudiado ampliamente, existen limitados datos observacionales sobre su presencia y fuentes en los océanos costeros, la amplia gama de ecosistemas de agua salada, desde estuarios hasta arrecifes de coral, que unen la tierra y el mar.
Un estudio reciente del laboratorio de Wei-Jun Cai en la Universidad de Delaware (UD) aborda esta brecha.
La autora principal, Xinyu Li, obtuvo su doctorado en la Facultad de Ciencias y Políticas Marinas de la UD en 2023 y ahora es investigadora postdoctoral en el Laboratorio Ambiental Marino del Pacífico. Wei-Jun Cai, decano asociado de investigación y profesor de la Cátedra Mary A.S. Lighthipe de Tierra, Océano y Medio Ambiente, fue el asesor de Li y supervisó el estudio. Los coautores incluyen a Zelun Wu, estudiante de doctorado de doble titulación en la UD y la Universidad de Xiamen, y Zhangxian Ouyang, investigador postdoctoral en la UD.
Los investigadores analizaron un conjunto de datos de carbonato de alta calidad de cinco cruceros de investigación realizados entre 1996 y 2018. Este conjunto de datos cubre la costa este de la Bahía del Atlántico Medio de los Estados Unidos, una región costera que se extiende desde Massachusetts hasta Carolina del Norte.
El conjunto de datos de 1996, proporcionado por Doug Wallace, profesor de oceanografía en la Universidad de Dalhousie, permitió a los investigadores rastrear los cambios en los niveles de dióxido de carbono a lo largo del tiempo. A excepción del crucero de 1996, los datos fueron recopilados por miembros del grupo de Cai en el marco del Programa de Acidificación de los Océanos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).
Los investigadores utilizaron estos datos para investigar dónde y cuánto dióxido de carbono antropogénico ingresa a las aguas costeras, que son cruciales para el presupuesto global de carbono.
Agua más nueva, mayor dióxido de carbono antropogénico
Las aguas superficiales (los 200 metros superiores del océano) mostraron el mayor aumento de dióxido de carbono antropogénico debido a su contacto directo con la atmósfera, lo que conduce a una mayor absorción de CO2 atmosférico.
Cai señaló que un intrigante aspecto del estudio fue analizar en el agua las proporciones de CO2 natural versus antropogénico y cómo afecta la edad del agua la acumulación de carbono antropogénico.
Imagen derecha: El dióxido de carbono antropogénico del modelo de bucle LOAC en el MAB y la región costera global.
Las aguas superficiales, al ser más nuevas y llegar a través de la Corriente del Golfo desde el Golfo de México, exhibieron altos niveles de dióxido de carbono antropogénico, pero niveles relativamente bajos de dióxido de carbono de origen natural.
En cambio, la capa media de agua (por debajo de los 200 metros) tenía altas concentraciones de dióxido de carbono natural y niveles más bajos de dióxido de carbono antropogénico.
"El agua superficial tiene un contenido muy alto de dióxido de carbono antropogénico, pero el agua de la capa intermedia, esa agua que viene del Océano Austral y se llama Agua Intermedia Antártica, esa agua viaja mucho tiempo, tal vez 100 años desde el Océano Austral hasta la Costa Este", dijo Cai. "Esa agua tiene mucho dióxido de carbono natural debido a la descomposición microbiana, pero tiene cantidades muy bajas de carbono antropogénico".
Debajo de estas capas se encuentra el agua profunda del Atlántico Norte, que se hunde en invierno y viaja desde el mar de Labrador hasta la costa este a lo largo de dos décadas. "Esta agua tiene un nivel intermedio de dióxido de carbono antropogénico", dijo Cai. "Cada masa de agua tiene un nivel registrado de dióxido de carbono desde su momento de formación, y esto nos dio un historial de estos cambios. Es interesante ver que las aguas más recientes tenían los niveles más altos de carbono antropogénico".
Li describió esta distribución como una "estructura tipo sándwich", con alto contenido de carbono antropogénico en la superficie, bajo contenido de carbono antropogénico en las capas medias y niveles intermedios más profundos. "Esta distribución está estrechamente relacionada con la edad del agua, cuando entra en contacto con la atmósfera en la superficie y absorbe dióxido de carbono de la atmósfera", dijo Li.
Transporte de carbono antropogénico
El estudio también encontró que el carbono antropogénico disminuye desde las aguas de alta mar hacia las cercanas a la costa, lo que se correlaciona con una menor salinidad. Esto sugiere que no hay un aumento neto en la exportación de dióxido de carbono antropogénico desde áreas cercanas a la costa, como estuarios y humedales, al océano abierto.
"Cuando extrapolamos nuestros resultados a aguas de baja salinidad, como el agua que sale de la Bahía de Delaware y la Bahía de Chesapeake, descubrimos que en realidad hay muy poco aumento de dióxido de carbono antropogénico en aguas de muy baja salinidad", explicó Cai. “Esa agua tiene mucho dióxido de carbono natural, pero hay muy poco dióxido de carbono antropogénico”.
Este hallazgo respalda investigaciones anteriores que indican que el transporte neto de dióxido de carbono antropogénico desde los estuarios y humedales hasta la plataforma continental es esencialmente cero, o incluso negativo. Las posibles razones incluyen la baja capacidad de amortiguación y los cortos tiempos de residencia en aguas estuarinas, que limitan su capacidad para absorber CO2 antropogénico. Además, la tasa de pérdida de humedales de América del Norte es tres veces su tasa de crecimiento, lo que reduce la oportunidad de absorción y transporte de carbono a las aguas costeras.
Cai destacó las implicaciones más amplias de estos hallazgos para el ciclo global del carbono. "Este artículo aclara puntos de vista contradictorios de los estudios terrestres", afirmó. "Existe un gran debate sobre si hay un aumento del transporte de dióxido de carbono antropogénico desde los sistemas terrestres hasta el océano costero.
"Nuestra conclusión es que no existe un transporte natural de carbono antropogénico y que el carbono antropogénico presente en las aguas costeras proviene en realidad de las masas de agua de alta mar y proviene localmente de la atmósfera que se encuentra por encima de ellas. Una gran parte de este último se exporta luego al océano".
El estudio titulado "The Source and Accumulation of Anthropogenic Carbon in the U.S. East Coast", se ha publicado en Science Advances.
