Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Dinámica del CO₂ en el Pasaje de Drake |
| Título alternativo: | CO₂ dynamics in the Drake Passage |
| Autor: | Arbilla, Lisandro Ariel |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Universidad Nacional del Sur - CONICET. Instituto Argentino de Oceanografía (IADO)
|
| Fecha de defensa: | 2025-30-05 |
| Fecha en portada: | 30 de mayo de 2025 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos |
| Departamento Docente: | Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos |
| Director: | Ruiz Etcheverry, Laura Agustina |
| Director Asistente: | Kahl, Lucía Carolina |
| Consejero: | Dragani, Walter César |
| Jurado: | Paparazzo, Flavio Emiliano; Bianucci, Laura; Kerr, Rodrigo |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | FLUJOS DE CO2 MAR-ATMOSFERA; SISTEMA DE CARBONATOS; PROCESOS BIOGEOQUIMICOS; FRENTES MARINOS; MODO ANULAR DEL SURSEA-AIR CO2 FLUXES; CARBONATE SYSTEM; BIOGEOCHEMICAL PROCESSES; MARINE FRONT; SOUTHERN ANNULAR MODE |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7763_Arbilla |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7763_Arbilla.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7763_Arbilla |
| Ubicación: | ATM 007763 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Arbilla, Lisandro Ariel. (2025). Dinámica del CO₂ en el Pasaje de Drake. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7763_Arbilla |
Resumen:
Esta tesis analiza la variabilidad espacial y temporal del CO2 mediante el estudio de los flujos netos de CO2 mar-atmósfera (FCO2) y el sistema de carbonatos en el Pasaje de Drake (PD), identificando los principales factores físicos, biogeoquímicos y climáticos que regulan dicha variabilidad. Considerando la posición de los frentes marinos característicos de la región, se definieron cuatro dominios con regímenes específicos (R1 a R4, de norte a sur). Se utilizaron datos de la base de datos Surface Ocean CO2 Atlas (SOCAT) para el período comprendido entre 1999-2019. Se observó que la dinámica de los FCO2 y del sistema de carbonatos presenta un patrón espacial particular en cada una de las regiones. Se determinó que, en promedio, el PD actúa como una fuente débil de CO2 hacia la atmósfera debido a la intensa emisión en su margen austral (R4), que contrarresta la absorción en el resto de las regiones (R1-R3). Esto destaca la contribución desproporcionada de R4 a la modulación de los FCO2 en el PD. Sin embargo, R4 experimenta una inversión estacional en los FCO2, con una disminución en la intensidad de la emisión durante la primavera y el verano. Esta reducción es impulsada por la asimilación biológica de carbono, que se debe a la surgencia de aguas ricas en nutrientes en R4. Cuando este proceso coincide con condiciones estacionales favorables para el desarrollo del fitoplancton en primavera-verano, la asimilación biológica de CO2 compensa la desgasificación inducida por la surgencia de carbono inorgánico disuelto (CT). En la región costera norte (R1), la captura neta de CO2 se ve favorecida por la actividad biológica, que es estimulada por el aporte de nutrientes provenientes del continente. En cambio, en las regiones oceánicas más oligotróficas (R2 y R3), los FCO2 hacia el océano están relacionados con la intensa actividad de remolinos, a través del mecanismo conocido como la "bomba de subducción de eddy”. A escala interanual, se utilizó el producto Global de Carbono Oceánico Superficial (GCOS) para analizar los FCO2 en el período comprendido entre 1999-2019, y se identificó al Modo Anular del Sur (SAM, por sus siglas en inglés) como un modulador clave, en donde las fases positivas favorecen la absorción de CO2. Si bien El Niño-Oscilación del Sur (ENSO, por sus siglas en inglés) no mostró una influencia directa, su fase positiva en coincidencia con fases positivas del Modo Anular del Sur (SAM, por sus siglas en inglés) intensificó la absorción de CO2 debido a una mayor actividad de surgencia y captación biológica al sur del Frente Polar. Dado que las anomalías positivas del SAM se han sostenido en las últimas décadas, este patrón sugiere una tendencia creciente hacia la intensificación del sumidero de CO2 en el PD, con una tasa estimada de -0,1 (mmol m-2 d-1) año-1, equivalente a una captura de 0,01 Pg C año-1. Asimismo, se analizó un conjunto de datos inéditos del sistema de carbonatos en el PD obtenido de las campañas “Programme de cooperation entre la France et l’ARGentine pour l’étude de l’océan Atlantique AUstral (ARGAU)”, que evidencian áreas vulnerables a la acidificación oceánica, especialmente en R4. Esta región mostró valores más bajos de saturación de aragonita y calcita, indicando un mayor riesgo para organismos calcificadores. Además, se observó que la variabilidad en el sistema de carbonatos responde tanto a procesos físicos como biogeoquímicos. En la región costera del norte del PD (R1), la dilución y la influencia terrestre fueron los principales procesos dominantes, mientras que en la región costera más austral (R4), la surgencia de aguas profundas ricas en carbono y nutrientes que impulsan la productividad del fitoplancton jugaron un papel más prominente. Por otro lado, en las regiones oceánicas, los principales procesos involucrados fueron los nutrientes y la alta energía por remolinos. En conjunto, los resultados subrayan la complejidad de la dinámica del CO2 en el PD, regulada por la interacción de procesos locales y forzantes climáticos. Se destaca el papel clave del margen Antártico del PD (R4) en la modulación del balance de carbono, ya que su dinámica determina la condición de fuente o sumidero del PD en su conjunto. Estos hallazgos enfatizan la importancia de considerar la variabilidad local y estacional en modelos de predicción y en estudios sobre la biogeoquímica oceánica.
Abstract:
This thesis analyzes the spatial and temporal variability of CO2 by studying the net sea-air fluxes (FCO2) and the carbonate system in the Drake Passage (DP), identifying the main physical, biogeochemical, and climatic factors that regulate this variability. Considering the location of the marine fronts characteristic of the region, four domains with specific regimes were defined (R1 to R4, from north to south). The surface Ocean CO2 Atlas (SOCAT) database for the period 1999-2019 was used and it was observed that the dynamics of the FCO2 and carbonate system present a particular spatial pattern in each of the regions. On average, the DP acts as a weak source of CO2 to the atmosphere due to the intense outgassing in its southern margin (R4), which counteracts the uptake in the rest of the area (R1-R3), highlighting the disproportionate contribution of R4 to the modulation of FCO2 in the DP. However, R4 experiences a seasonal inversion in FCO2, with a decrease in outgassing intensity during spring and summer. This reduction is driven by the biological assimilation of carbon, which is due to the upwelling of nutrient-rich waters in R4. When this process matches favorable seasonal conditions for phytoplankton development in spring and summer, the biological assimilation of CO2 compensates for the outgassing induced by the upwelling of dissolved inorganic carbon (CT). In the northern coastal region (R1), the net uptake of CO2 is also facilitated by biological activity stimulated by nutrient input from the continent, while in the more oligotrophic oceanic regions (R2 and R3), FCO2 to the ocean is associated with intense eddy activity through the so-called “eddy subduction pump”. At an interannual scale, the Global Surface Ocean Carbon (GCOS) product was used to analyze FCO2 over the period 1999-2019, and the Southern Annular Mode (SAM) was identified as a key modulator, with its positive phases favoring CO2 uptake. Although the El Niño–Southern Oscillation (ENSO) did not show a direct influence, its positive phase coinciding with positive phases of the SAM intensified CO2 uptake due to increased upwelling and biological uptake south of the Polar Front. Due to sustained positive SAM anomalies in the last decades, this pattern suggests a growing trend toward the intensification of the CO2 sink in the DP, with an estimated rate of -0.08 (mmol m-2 d-1) yr-1, equivalent to an uptake of 0.011 Pg C yr-1. Additionally, analysis of an unpublished dataset of the carbonate system in the PD obtained from the “Programme de cooperation entre la France et l’ARGentine pour l’étude de l’océan Atlantique AUstral (ARGAU)” campaigns was revealed, revealing areas vulnerable to ocean acidification, especially in R4. This region displayed lower aragonite and calcite saturation values, indicating a higher risk for calcifying organisms. Furthermore, it was observed that the variability in the carbonate system responds to both physical and biogeochemical processes. In the northern coastal region of the PD (R1), dilution and terrestrial influence were the dominant processes, while in the southernmost coastal region (R4), the upwelling of deep waters rich in carbon and nutrients that drive phytoplankton productivity played a more prominent role. On the other hand, in the oceanic regions, the main processes involved were nutrients and the high energy from eddies. Overall, the results underscore the complexity of CO2 dynamics in the DP, regulated by the interaction of local processes and climate forcing. The key role of the Antarctic margin of the DP (R4) in modulating the carbon balance was evident, as its dynamics determine the status of the DP as a whole as a source or as a sink of CO2. These findings emphasize the importance of considering local and seasonal variability in prediction models and studies on the biogeochemistry of the Southern Ocean.
Citación:
---------- APA ----------
Arbilla, Lisandro Ariel. (2025). Dinámica del CO₂ en el Pasaje de Drake. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7763_Arbilla
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Arbilla, Lisandro Ariel. "Dinámica del CO₂ en el Pasaje de Drake". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2025.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7763_Arbilla
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