Océanos, CO2 y u u o. LECCIÓN APERTURA DE CURSO 2011-2012
J. Magdalena San ana Casiano
G upo QUIMA. Depa amen o de Química. Uni e sidad de Las Palmas de G an
Cana ia
Excelen ísimo S . P esiden e del Gobie no de Cana ias, Excelen ísimo S .
Conseje o de Educación, Uni e sidades y Sos enibilidad, Rec o Magní ico de la
Uni e sidad de Las Palmas de G an Cana ia, Rec o Magní ico de la Uni e sidad de La
Laguna, Rec o Magní ico de la Uni e sidad de Cádiz, Dignísimas au o idades, Seño as
y Seño es, Compañe os.
Como Cana ia, nacida en Las Palmas, Licenciada y Doc o a en Ciencias del Ma
po la Uni e sidad de Las Palmas de G an Cana ia, es un hono es a hoy aquí en es e
ac o de ape u a del nue o cu so académico y quie o ag adece al Rec o Magní ico de
la Uni e sidad de Las Palmas de G an Cana ia es a in i ación. La Con e encia que oy
a impa i lle a po í ulo Océanos, CO2, y u u o y es á elacionada con una de las dos
líneas de in es igación que el g upo de Química Ma ina, QUIMA-ULPGC, iene
desa ollando desde los años 90, coo dinado po el D . González.
Comenza é es a Lección de la misma o ma que inicio cada ema en la Facul ad
de Ciencias del Ma y es plan eándonos el po qué de lo que es udiamos. En és e caso,
los océanos y habla é en pa icula del CO2 y de sus e ec os en el medio ma ino. Si un
isi an e llega a po p ime a ez a la Tie a, con cu iosidad ace ca de la ca ac e ís ica
más ele an e de nues o plane a, elegi ía lógicamen e explo a los océanos, an es de
conside a los con inen es, ya que es os cub en el 75 po cien o de la Tie a y
cons i uyen la pa e más no o ia y especí ica de nues o plane a. Los océanos ienen una
ue e in luencia en nues as idas a a és de sus e ec os en el clima, p ocesos cos e os,
uen e de alimen ación, ec eo, anspo e, ecu sos mine ales y desa ollo ecnológico.
Noso os ambién in luimos en el océano a a és de nues as ac i idades, los p oduc os
de desecho y la sob eexplo ación de los ecu sos pesque os. Es as in e acciones
p opo cionan su icien es azones como pa a es udia el ma . Aunque el hecho de
es udia el océano po la pu a cu iosidad humana ace ca de explo a el espacio in e no
de nues o plane a es azón más que su icien e.
La ciencia que es udia los océanos se denomina Oceanog a ía. Es a es una
ciencia in e disciplina en la que in es igado es de di e sos campos se cen an en el
en endimien o de los p ocesos ísicos, químicos, biológicos y geológicos que ocu en en
los océanos, desde las zonas cos e as has a las cuencas más p o undas. La Oceanog a ía
se di ide en cua o amas básicas, la oceanog a ía ísica, química, biológica y geológica
pe o necesi a además de una se ie de he amien as básicas como son las ma emá icas, la
in o má ica y el modelaje.
Todas las o ien aciones básicas de la Oceanog a ía se cub en en el G ado y la
Licencia u a de Ciencias del Ma de la Uni e sidad de Las Palmas de G an Cana ia, la
p ime a Facul ad de Ciencias del Ma del e i o io español, alcanzando una mayo
especi icidad y especialización en el Más e y Doc o ado en Oceanog a ía.
La Oceanog a ía es una ciencia ela i amen e jo en, que se inicia en el siglo
XIX como al, con la expedición del H.M.S. Challenge en 1872 y desde en onces ha
e olucionado no ablemen e pasando de se una disciplina me amen e desc ip i a a una
oceanog a ía que busca espues as eó icas a los p ocesos que ocu en en el medio
ma ino en su conjun o. La Oceanog a ía en el siglo XIX, conside aba el océano como
un sis ema inal e able, que no había su ido ningún cambio desde hace millones de años
y en a izaba en:
- la desc ipción de los animales ma inos, las co ien es y o ma de los ondos oceánicos
- explo ación de la na egación
La Oceanog a ía del siglo XXI, conside a al océano, desde el pun o de is a
cien í ico, como una pa e del sis ema e es e, en con inuo cambio y e olución y
en a iza en:
- La in e acción dinámica de los sis emas, en el cambio climá ico y en el inc emen o de
la in luencia de la ac i idad humana
- Los enómenos a g an escala, con la aplicación de modelos de p edicción y análisis
- En el desa ollo ecnológico incluyendo obó ica, sa éli es y sis emas de obse ación
bajo el agua
Po ejemplo, con espec o a la in e acción dinámica de los sis emas, el cambio
climá ico y en el inc emen o de la in luencia de la ac i idad humana debemos en ende
mejo , a una escala global, los p ocesos que con olan la a iación de los lujos de
ca bono con el iempo y e alua los in e cambios con la a mós e a, los ondos oceánicos
y má genes con inen ales, con el obje i o de pode desa olla una capacidad de
p edeci la espues a del océano a las pe u baciones de o igen an opogénico, en
pa icula aquellas elacionadas con el cambio climá ico.
La ac i idad humana en ie a, a a és de la combus ión de ca bu an es ósiles,
a ec a al clima p oduciendo cambios en el e ec o in e nade o. El CO2 es uno de los
p incipales gases de e ec o in e nade o que es libe ado a la a mós e a po la ac i idad
humana, siendo una pa e impo an e ans e ida a los océanos, se á de es e gas y de sus
e ec o de lo que habla emos a con inuación.
Desde 1751 más de 337 billones de oneladas de ca bono se han libe ado a la
a mós e a a pa i del consumo de combus ibles ósiles y la p oducción de cemen o. La
mi ad de esas emisiones se han p oducido a pa i de los años 70. Las es imaciones
globales anuales de ca bono de 8365 millones de oneladas mé icas, ep esen an una de
las más al as de odos los iempos. Globalmen e, los combus ibles sólidos y líquidos han
o iginado el 76.3 % de las emisiones, el gas na u al el 18.5%, la p oducción de cemen o
el 4.58% y el 1% po pé didas de gas. En Eu opa, el Reino Unido, I alia, F ancia y
España se encuen an en e los países con mayo es emisiones de CO2. España ocupa el
pues o 19 en e las naciones que más emi en CO2 con 90 millones de oneladas mé icas
de ca bono. El 55 % de es as emisiones p o ienen del uso del pe óleo, le sigue el uso
del ca bón y las emisiones debido a la u ilización de gas na u al que han ido
aumen ando no ablemen e en es os años (Boden e al, 2010). Con espec o a la
e olución de las emisiones de GEI en Cana ias en el pe iodo 1990-2005, han
aumen ado en un 41,4%, lo que ep esen a casi es eces el inc emen o concedido a
España en el P o ocolo de Kyo o. Si lo compa amos con el conjun o de España las
emisiones en es e mismo pe íodo han aumen ado en un 59,8%.
A la u ilización de combus ible mine ales p oceden es del pe óleo, se les es á
buscado o as al e na i as son los llamados biocombus ibles o biodiesel, como el e anol
y o os acei es p oceden es de plan as, lo que es á cla o es que aunque en meno
p opo ción, es os combus ibles ambién emi en CO2.
El aumen o de las emisiones de CO2 ha supues o un inc emen o en el con enido
de CO2 en la a mós e a de un 2.5 % po año en es a úl ima década. Desde 1958 se ha
es ado egis ando la pCO2 (p esión pa cial de CO2) en la a mós e a en la es ación de
Mauna Loa en Hawaii, obse ándose un aumen o en la misma. En la g á ica se ecoge
en de alle la a iación anual expe imen ada en la a mós e a. Es a oscilación se debe a
los ciclos anuales de a iación en la empe a u a y a la p oducción biológica.
Del o al de emisiones de ca bono a la a mós e a debido a la ac i idad
an opogénica y de o es ación, un 47% pe manece en la a mós e a, un 27% es abso bido
po los ecosis emas e es es y un 26% po los océanos. Como consecuencia de la
acumulación en la a mós e a del CO2 y o os gases como el N2O y CH4 se es á iendo
a ec ado el e ec o in e nade o na u al e es e. En necesa io indica que la ida en la
Tie a no se ía posible sin un e ec o in e nade o na u al. Sin es e la Tie a se ía 33°C
más ía y la empe a u a media -18°C en luga de los 15°C. La Tie a posee un sis ema
de con ol na u al de la empe a u a. Cie os gases son c í icos en es e sis ema y se
conocen como gases de e ec o in e nade o. En é minos medios, un e cio de la
adiación sola que llega a la Tie a es e lejada y uel e al espacio. La a mós e a
abso be una pequeña can idad pe o son la supe icie e es e y los océanos los que
abso ben más. Como consecuencia la supe icie e es e se calien a y emi e adiación
in a oja. Los gases in e nade o a apan la adiación in a oja y calien an la a mós e a.
Los gases na u ales que pa icipan en es e p oceso son el apo de agua, el dióxido de
ca bono, el ozono, me ano y óxido ni oso y en conjun o c ean un e ec o in e nade o
na u al. Sin emba go, la ac i idad humana es á gene ando g an can idad de gases
in e nade o, que hace que su concen ación aumen e en la a mós e a y como
consecuencia el inc emen o de la empe a u a es cada ez mayo . Es o se obse a en la
siguien e g á ica que mues a las endencias globales en el aumen o de T, an o en la
supe icie e es e como en el océano.
La empe a u a en Á ica en es e egis o de los úl imos 100 años mues a un
aumen o del o den de 0.5°C. Es a elocidad de calen amien o es simila globalmen e. El
aumen o en la empe a u a es á co elacionado con el aumen o de CO2 en la a mós e a y
no se debe a que haya habido un aumen o en las emisiones de adiación sola es. En
o as épocas, es cie o que ha habido aumen o en la empe a u a y en los ni eles de CO2,
pe o no se han egis ado los ni eles de CO2 que enemos ac ualmen e y ampoco es as
a iaciones se han p oducido en un pe iodo de iempo an co o. Como consecuencia de
es e aumen o en la empe a u a, se es á p oduciendo un aumen o en el ni el del ma po
el deshielo como se mues a en la g á ica co espondien e al hemis e io No e.
Es e diag ama mues a el ciclo na u al del ca bono, el CO2 es necesa io pa a que
las plan as en la Tie a y las algas en el Océano ealicen la o osín esis. El p oblema se
p oduce cuando debido a la ac i idad an opogénica se emi e g an can idad de CO2 a la
a mós e a el cual epe cu i á a su ez en el océano.
Al igual que en la a mós e a, el con enido de CO2 es á aumen ando en los
océanos a un i mo simila . El sis ema a mós e a-océano unciona de la siguien e
mane a. Cuando la pCO2 es mayo en la a mós e a que en océano hay ans e encia
desde la a mós e a y se dice que el sis ema ac úa como sumide o. Y cuando la pCO2 es
mayo en el océano la ans e encia es desde el océano a la a mós e a y el sis ema ac úa
como uen e. Regiones sumide os ca ac e ís icas son las zonas pola es y uen e la egión
ecua o ial, po las empe a u as de sus aguas y el égimen de ci culación. Una ez que el
CO2 en a en el océano es e a a pa icipa en los equilib ios químicos co espondien es,
pe mi iendo que se encuen e como CO2 disuel o, iones bica bona os y ca bona os, lo
que se de ine como ca bono ino gánico o al. Una pa e de CO2 a a se u ilizada po las
plan as ma inas, i oplanc on, pa a ealiza la o osín esis, siendo es e el p ime eslabón
de la cadena ó ica ma ina. Cuando la ma e ia o gánica p oducida po los o ganismos
se deg ada, se oxida, se uel e a p oduci CO2, es o ocu e a lo la go de la columna de
agua alcanzando su alo máximo en o no a los 1000 m de p o undidad. Los p ocesos
ísicos de mezcla y a lo amien o de aguas con ibuyen a que se p oduzca un aspo e de
CO2 hacia las aguas supe iciales.
Es a g á ica indica las es aciones en las que ac ualmen e se es án egis ando
da os de CO2, es acional o mensualmen e. Los es udios del CO2 en el océano se
inicia on con un mayo igo y ecuencia de mues eo a pa i de 1989 con el p oyec o
JGOFS, es ableciéndose po pa e de los g upos de in es igación ame icanos dos
es aciones de se ies empo ales, HOT en Hawaii y BATS en Be mudas. En 1994 y
den o del p oyec o JGOFS alemán, las ins i uciones oceanog á icas alemanas
conjun amen e con el ICCM y el IEO es ablecie on la es ación ESTOC, en la que el
g upo QUIMA-ULPGC ue in i ado a pa icipa en 1995 como esponsables de las
medidas de CO2.
En la es ación ESTOC el g upo QUIMA-ULPGC dispone en la ac ualidad de un
egis o mensual de más de quince años de los pa áme os del sis ema del dióxido de
ca bono. Los es udios (1995-2010) indican que la pCO2 y el ca bono ino gánico o al
disuel o mues an un aumen o de 1.98 a m y -1 y 0.94 mol kg-1 y -1, espec i amen e,
indicando un con ol di ec o del aumen o de la concen ación de CO2 a mos é ico sob e
la química del ca bono oceánico. Los da os de pH con i man el descenso del pH de las
aguas supe iciales del A lán ico Es e, con una disminución in e anual de 0.0019
unidades de pH. El sis ema de CO2 en la es ación ESTOC unciona de la siguien e
o ma. De junio a no iemb e la pCO2 del agua de ma es mayo que la pCO2 de la
a mós e a y el sis ema ac úa como una uen e, po enciado po los ien os. De diciemb e
a mayo la si uación es di e en e y el océano ac úa como un sumide o. A ni el anual, el
sis ema abaja como si ue a un lige o sumide o, cap ando CO2. Las p edicciones
ealizadas pa a la zona a a és de modelos globales coinciden con los alo es ob enidos
expe imen almen e en la es ación ESTOC.
Los es udios ealizados en la es ación ESTOC po la ULPGC, y los de las
es aciones HOT y BATS han sido conside ados como un impo an e apo e a la
comunidad cien í ica in e nacional y los da os de pCO2 y pH han sido incluidos en el
Cua o In o me del In e gu e namen al Pannel o Clima e Change, IPCC, sob e
cambios climá icos oceánicos y del ni el del ma , pa a indica que como consecuencia
del aumen o del pCO2 en las aguas supe iciales oceánicas se es á p oduciendo un
descenso en el pH.
La pa icipación del g upo QUIMA-ULPGC en el p oyec o eu opeo del VII
p og ama Ma co EUROSITES (2008-2010) ha pe mi ido, además, ob ene egis os
dia ios de pCO2 y de pH a a és de la ins alación de unos senso es de pCO2 y pH en
una boya p opiedad del ICCM que ambién pa icipó en el p oyec o, siendo el senso de
pH un diseño del g upo.
Los es udios de se ies empo ales mues an la a iación es acional e in e anual
en un pun o del océano que puede se ep esen a i o de una cie a egión. La
ex apolación a o as egiones debe se sin emba go conside ada con p ecaución. Pa a
mejo a es e es udio y pode con ibui a un mejo conocimien o oceánico, nues o
g upo pa icipó en P oyec o del VI p og ama Ma co Eu opeo CARBOOCEAN (2005-
2009), ins aló equipos au oma izados en buques come ciales en una nue a línea de
obse ación, conocida como QUIMA VOS line en el A lán ico Es e, desde Ingla e a
has a Ciudad del Cabo. Es os equipos es án cons i uidos po un e mosalinóg a o, un
sis ema de medida de pCO2 an o en la a mós e a como en el agua de ma , un senso de
O2, a ios senso es de Tempe a u a, un senso de clo o ila. Du an e el p oyec o
CARBOOCEAN ha sido la emp esa MSC quién ha colabo ado con nues o g upo
pe mi iéndonos ins ala en el in e io de sus ca gue os nues os equipos. Resul ado de
es a colabo ación enemos da os mensuales de pCO2 comp endidos en el pe iodo de
Julio 2005 al 2008, en el A lán ico Es e, an o en el No e como en el Su . En el
A lán ico No e des aco la publicación en la que han pa icipado odos los g upos
dedicados al es udio del CO2 en el A lán ico No e, mos ando la al a a iabilidad
es acional y espacial en los lujos de CO2 en las dis in as egiones.

Ac ualmen e, den o del VII P og ama Ma co de la Unión Eu opea es amos
pa icipando en el p oyec o CARBOCHANGE que se inició en Ma zo de es e año. El
p oyec o CARBOCHANGE a a pe mi i segui man eniendo la línea VOS desde UK a
Ciudad del Cabo, en es a ocasión con la compañía na ie a Mae sk, pe o además a a
pe mi i ambién con inua con los es udios iniciados con el SIO de Moscow en el año
2009 en la egión subpola del A lán ico No e, se inicia una colabo ación con un g upo
de Ma uecos del INHR (Ins i u Na ional de Reche che Halieu ique) pa a ealiza
es udios en la zona del A lo amien o No -A icano y con el CSIR (Council o
Scien i ic and Indus ial Resea ch, Sou h A ica) pa a la compa ación de da os en la
egión de Benguela.
Las emisiones u u as de gases e ec o in e nade o dependen de un complejo
sis ema dinámico de e minado po el desa ollo demog á ico, desa ollo socio-
económico y los cambios ecnológicos. Es os ac o es se han enido en cuen a en el
IPCC, siglas que se co esponden con el g upo in e gube namen al sob e cambio
climá ico, cuyo obje i o p incipal consis e en euni e in eg a da os cien í icos, écnicos
y socioeconómicos ac ualizados ú iles a los gobie nos pa a la de inición de polí icas en
elación con el cambio climá ico.
La g á ica mues a los posibles escena ios de emisión de CO2, que an desde
unos escena ios en los que se conside a a una sociedad p eocupada po su medio
ambien e, a un escena io cuyo desa ollo económico se basa en el uso indisc iminado
del pe óleo. Supe pues as en la g á ica se ep esen an las emisiones ac uales. Como se
puede obse a en la misma a pa i del año 2005 se han supe ado odas las p e isiones,
encon ándonos ac ualmen e en el escena io co espondien e a las máximas emisiones
de CO2.
Con espec o a los da os del CO2 en el océano, lo que los oceanóg a os han
demos ado expe imen almen e, con se ies de da os de más de quince años de es udios
mensuales y es un hecho en el que no cabe discusión, es que el aumen o de pCO2 en la
a mós e a es á p oduciendo un aumen o de pCO2 en agua de ma y en la concen ación
del ca bono ino gánico o al con una disminución del pH y consecuen emen e con
cambios en la especiación del ca bono ino gánico.
Lo que los oceanóg a os hemos comp obado es que en el océano A lán ico, en el
No e, luga p incipal de hundimien o de masas de aguas, ha aumen ado el con enido de
ca bono an opogénico, alcanzando p o undidades de has a 3500 m. En el Pací ico e
Indico no llega a los 1000m. En cuan o a la acidi icación, la disminución de 0.1
unidades p oducidas a pa i de la e olución indus ial ha p oducido un 30% del
aumen o de la acidez y una educción del 16% en los ca bona os.
Las p e isiones pa a el año 2100 indican que si se seguimos emi iendo a un
i mo que duplique o iplique las emisiones ac uales de CO2 el sis ema del CO2 en el
océano se e á ue emen e a ec ado. Es o epe cu i á en los p ocesos de calci icación
pudiendo ene consecuencia en la espues a de los o ganismos y en la dinámica de las
cadenas ó icas ma inas, y en la química de los me ales aza y nu ien e lo que pod ía
modi ica de e minados ciclos biogeoquímicos.
Ac ualmen e los cien í icos con inuamos egis ando los da os de CO2, es os
da os es án odos incluidos en el CDIAC, además se ha elabo ado un A las mundial de
da os de pCO2 en las aguas supe iciales oceánicas, coo dinados po el IOCCP y la
COST Ac ion 735, en el que la ULPGC ha con ibuido con los da os co espondien es a
las egiones 16 y 17 en el A lán ico Su .
Al se el océano una pa e in eg al del sis ema climá ico de la Tie a, en ende el
e ec o in e nade o y o os aspec os elacionados con el cambio global medioambien al
equie e es udia an o el océano cómo la a mós e a y los ecosis emas e es es. En es e
sen ido la ULPGC pa icipa en el conso cio ICOS-España que o ma pa e de la EFRI
ICOS (In eg a ed Ca bon Obse ing Sys em). Red de es aciones e ins i uciones de cada
una de las componen es la a mos é ica, los ecosis emas e es es y la oceánica. El
obje i o de es e p oyec o es la ob ención de una mejo cuan i icación de los
in e cambios de gases de e ec o in e nade o, lo que pe mi i á oma decisiones
in o madas a la ho a de o ien a las es a egias de mi igación a di e en es escalas
espaciales, en pa icula las encaminadas a aumen a la e icacia de secues o de ca bono
y ac i idades de educción de emisión de gases de e ec o in e nade o.
Cana ias es una de las egiones que dependen en un mayo po cen aje de la
u ilización del pe óleo, necesi amos pe óleo pa a la ob ención del agua po abilizada, la
elec icidad y el aspo e, elacionado con el u ismo. Busca al e na i as que sean
iables y en ables pa a Cana ias y pone en p ác ica las ya exis en es de o ma que sean
en ables cons i uye uno de los e os más impo an es pa a nues a sociedad.
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