CO2 flux variability in the Galician Upwelling System

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pacho, Laura
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.1/12586
Resumo: Coastal upwelling occurring along the eastern ocean margins (EBUS), at the four major eastern boundary current regions of the World Ocean: California, Canary, Benguela, and Peru/Humboldt, induces offshore surface Ekman Transport and promotes the rise of deep nutrient and CO2-rich water into the euphotic zone. However, how these coastal upwelling systems will behave next years due to climate change, its something that scientists do not understand yet perfectly well. Within this context, Bakun in 1973 published a theory explaining why climate change will promote an intensification of upwelling. Scientists around the world are trying to test this hypothesis despite some contradictions exist between them. The objective of this work was to approach this topic studying Galician upwelling system using data collected between 1997 and 2018 by the Marine Research Institute in Vigo, España. The database included CO2 partial pressure at sea surface (pCO2sw), sea surface temperature (SST) and sea surface salinity (SSS), Wind Speed (NCEP/NCAR) and (CCMP), Chla and NEP (SeaWiFS and MODIS). The results showed that the tendency of wind speed during Spring and Summer is to decrease from 1997 to 2018, contrary to that stated by Bakun. Although it is not possible to establish a downward trend of the upwelling index, it is true that the maximum values from 1997 to 2018 have decreased with respect to those achieved from 1997 to 2009. fCO2sw has two main components that define its behavior, which are the biological component, related to photosynthesis and heterotrophic processes, and the physical component of temperature that comes into play at times of maximum upwelling index. Within the Ria de Vigo seasonality and the effects of upwelling are much stronger than offshore. Moreover, there the contribution from the continental waters areimportant . The North Atlantic Oscillation is related to SST and to ΔfCO2, which is important at the time of looming interannual cycles, although in this work there is no high inter-annual cyclical component for fCO2sw.
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spelling CO2 flux variability in the Galician Upwelling SystemDióxido de carbonoAfloramento costeiroTroca ar-mar de CO2Aquecimento globalDomínio/Área Científica::Ciências Naturais::Outras Ciências NaturaisCoastal upwelling occurring along the eastern ocean margins (EBUS), at the four major eastern boundary current regions of the World Ocean: California, Canary, Benguela, and Peru/Humboldt, induces offshore surface Ekman Transport and promotes the rise of deep nutrient and CO2-rich water into the euphotic zone. However, how these coastal upwelling systems will behave next years due to climate change, its something that scientists do not understand yet perfectly well. Within this context, Bakun in 1973 published a theory explaining why climate change will promote an intensification of upwelling. Scientists around the world are trying to test this hypothesis despite some contradictions exist between them. The objective of this work was to approach this topic studying Galician upwelling system using data collected between 1997 and 2018 by the Marine Research Institute in Vigo, España. The database included CO2 partial pressure at sea surface (pCO2sw), sea surface temperature (SST) and sea surface salinity (SSS), Wind Speed (NCEP/NCAR) and (CCMP), Chla and NEP (SeaWiFS and MODIS). The results showed that the tendency of wind speed during Spring and Summer is to decrease from 1997 to 2018, contrary to that stated by Bakun. Although it is not possible to establish a downward trend of the upwelling index, it is true that the maximum values from 1997 to 2018 have decreased with respect to those achieved from 1997 to 2009. fCO2sw has two main components that define its behavior, which are the biological component, related to photosynthesis and heterotrophic processes, and the physical component of temperature that comes into play at times of maximum upwelling index. Within the Ria de Vigo seasonality and the effects of upwelling are much stronger than offshore. Moreover, there the contribution from the continental waters areimportant . The North Atlantic Oscillation is related to SST and to ΔfCO2, which is important at the time of looming interannual cycles, although in this work there is no high inter-annual cyclical component for fCO2sw.Embora os ecossistemas costeiros sejam componentes importantes do ciclo de carbono global, seu papel como sumidouros ou fontes de CO2 não é bem definido devido à forte heterogeneidade espacial, variabilidade temporal e à relativa escassez de dados. Os fluxos de carbono podem mudar rapidamente, e como tal as estimativas dos fluxos de CO2 entre o oceano e a atmosfera estão sujeitas a grandes incertezas. O afloramento costeiro ocorre ao longo das margens oceânicas orientais (EBUS), nas quatro principais regiões Oceano Mundial são: Califórnia, Canárias, Benguela e Peru / Humboldt. O afloramento costeiro induzido pelo transporte de Ekman promove o aumento de nutrientes e CO2 na zona eufótica dos oceanos. EBUS podem ser fontes ou sumidouros de CO2 para a atmosfera, dependendo da intensidade do evento de afloramento ou do tempo de permanência das águas ressurgidas sobre a plataforma continental. Processos biológicos desempenham um papel crucial na determinação do pCO2 na superfície do mar, nessas áreas. No entanto, face às mudanças climáticas é dificil conhecer com rigor como esses sistemas de afloramento costeiro se comportarão nos próximos anos. Nesse contexto, Bakun, em 1973, publicou uma teoria com base no aumento substancial de CO2 e outros gases de efeito estufa na atmosfera, o que criará uma diminuição do arrefecimento durante a noite, o que desenvolverá uma intensificação de aquecimento na zona continental adjacente às regiões de afloramento. Para este autor, o vento ao longo da costa que impulsiona o afloramento costeira será mantido em parte por um forte gradiente de pressão atmosférica desenvolvido sobre a massa terrestre aquecida e a maior pressão barométrica sobre o oceano mais frio. Cientistas de todo o mundo estão tentando testar essa hipótese, apesar de existirem algumas contradições entre eles. Apesar das semelhanças físicas dos EBUS cada um tem características particulares e, portanto, são diferentes de várias maneiras. Na costa da Galiza, que está localizada no limite norte do sistema de afloramento das Canárias, na parte subtropical do Atlântico Norte, o padrão de afloramento é caracterizado por uma forte sazonalidade. O litoral da Galiza caracteriza-se principalmente pela presença das Rías Baixas, quatro grandes enseadas costeiras (> 2,5 km3) entre 42ºN e 43ºN. A troca de água entre as Rias Baixas e as águas de largo é drasticamente afetada pelo padrão de vento costeiro. Eventos de afloramento são comumente observados durante a primavera-verão devido à predominância de ventos de nordeste. O transporte de Ekman zonal na costa das águas superficiais é denominado Eastern North Atlantica Central Waters (ENACW). Existem poucos estudos com séries temporais longas e grandes escalas espaciais, os quais que poderiam ajudar a avaliar as conseqüências e fornecer conclusões sobre como mudanças climáticas afetarão esse tipo de processo. Neste contexto, este projecto visa contribuir para o aumento deste conhecimento e centrar-se-á na Ria de Vigo, onde os ventos são os principais responsáveis pelas alterações observadas na hidrografia, e estas alterações estão também associadas ao padrão de circulação residual de duas camadas, característica dos estuários parcialmente misturados. O afloramento costeiro da Ria de Vigo actua como sumidouro líquido de CO2 o que está relacionado com as elevadas taxas de descarga ea exaustão de nutrientes, que causam uma subsaturação de CO2 mais intensa e variável na plataforma do que no mar ou nas Rias Baixas, onde são observadas intensas emissões de CO2 durante o outono. Neste trabalho investigou-se a variabilidade dos fluxos de CO2 à superfície no sistema de afloramento da Galiza, a partir de dados recolhidos pelo Instituto de Investigações Marinhas em Vigo, no período de 1997 a 2018. Para tal, relacionou-se a sua sazonalidade com a variabilidade de alterações em ambos os componentes físicos, como temperatura superficial (SST), salinidade superficial (SSS) e upwelling (Iw), e biológico por clorofila a (Chla) e a Produção Líquida do Ecossitema (NEP). Para tal estimaram-se os fluxos anuais de CO2 e o índice de afloramento na Galiza, a partir de dados que incluem a pressão parcial de CO2 à superfície do mar (pCO2sw), temperatura superfícial do mar (SST) e salinidade superfícial do mar (SSS), velocidade do vento (NCEP / NCAR e CCMP), Chla e NEP (SeaWiFS e MODIS). Existem poucos estudos com séries temporais longas e este trabalho pode fornecer respostas sobre como as diferentes variáveis mudam devido ao aumento dos gases de efeito estufa. Os resultados mostraram que a tendência da velocidade do vento durante a primavera e o verão foi de diminuir de 1997 a 2018, contrariamente ao proposto pela teoria de Bakun. Embora não seja possível determinar uma tendência de queda do índice de afloramento, é verdade que os valores máximos de 1997 a 2018 diminuíram em relação aos estudados entre 1997 e 2009. O fCO2sw tem dois componentes principais que definem seu comportamento, que são o componente biológico, relacionado com a fotossíntese e os processos heterotróficos, e o componente físico da temperatura que entra em jogo na troca de temperaturas maiores durante o verão em contraste com as mais frias no inverno. Neste caso os processos de origem biológica tiveram mais peso durante a maior parte do ano marcado por processos de fotossíntese e, portanto, de absorção de CO2 durante a Primavera e o Verão, enquanto que durante o inverno o componente biológico parece indicar processos heterotróficos. Este é o caso, exceto em épocas de maior índice de troca de temperatura quando,durante os meses do final do verão e início do outono as aguas estão mais quentes, dependendo da zona e pasam a ser mais frias (dentro do estuario ou fora), quando a componente físico da temperatura se sobrepõe ao componente biológico. Dentro da Ria, a sazonalidade e os efeitos do afloramento são muito mais fortes do que no caso dos processos ao largo, tendo também a Ria uma importante influência da componente proveniente das águas continentais. A Oscilação do Atlântico Norte está relacionada com a SST e ΔfCO2, o que é importante para se estudarem os ciclos inter-anuais. No entanto neste trabalho não existiu um componente cíclico inter-anual para a fCO2sw. É importante continuar a analisar e aumentar as bases de dados para determinar de que forma essas variáveis continuam a evoluir face aos desafios que a própria mudança climática proporciona.Cravo, AlexandraPadín, Xosé AntonioSapientiaPacho, Laura2019-05-29T16:25:56Z2018-12-0720182018-12-07T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.1/12586TID:202243966enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-24T10:24:34Zoai:sapientia.ualg.pt:10400.1/12586Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:03:54.920582Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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