GEOTRACES es un programa de investigación internacional para mejorar la comprensión de los ciclos biogeoquímicos marinos .
GEOTRACES está organizado a nivel internacional bajo los auspicios del Comité Científico de Investigación Oceánica (originalmente dependiente del Consejo Internacional para la Ciencia ). Su gestión está supervisada por un Comité Científico Directivo (CSC) , con representantes de 15 naciones de todo el mundo, y el programa implica la participación activa de más de 30 naciones.
El concepto de ciclo describe la ruta por la que un elemento químico se desplaza a través de los tres compartimentos principales de la Tierra (como los continentes, la atmósfera y el océano). Debido a que estos ciclos están directamente relacionados con la dinámica climática y se ven fuertemente afectados por el cambio global, es esencial cuantificarlos. [1] [2] [3]
GEOTRACES se centra en la parte oceánica de los ciclos, con la ambición de cartografiar la distribución de oligoelementos e isótopos en el océano y comprender los procesos que controlan esta distribución. Algunos de estos oligoelementos están directamente relacionados con el clima, por ejemplo, a través de su papel como nutrientes esenciales para la vida; otros permiten cuantificar los procesos oceánicos (origen y dinámica de la materia, edad de las masas de agua, etc.); algunos de ellos son contaminantes (por ejemplo, el plomo o el mercurio). La modelización basada en los datos recopilados permitirá así lograr avances sustanciales en la comprensión del océano actual y pasado y mejorar las proyecciones de la respuesta del océano al cambio global.
Tras algunos años de fase de planificación y habilitación, en 2006 se publicó el Plan Científico GEOTRACES y el programa GEOTRACES lanzó formalmente su actividad marítima en enero de 2010. Se espera que esta fase dure una década.
Los oligoelementos actúan como reguladores de los procesos biológicos del océano, influyendo en la dinámica de los ecosistemas marinos y en el ciclo del carbono . A pesar de su importancia, el conocimiento de los ciclos biogeoquímicos marinos de estos micronutrientes esenciales es sorprendentemente incompleto. GEOTRACES está cuantificando el suministro, la eliminación, el ciclo interno, la forma química y la distribución de los micronutrientes esenciales y otros oligoelementos. Comprender la sensibilidad de estos ciclos biogeoquímicos a las condiciones ambientales cambiantes mejorará las proyecciones de la respuesta del océano al cambio global.
Los ciclos de muchos oligoelementos e isótopos se han visto afectados significativamente por la actividad humana, lo que ha aumentado la descarga de elementos nocivos en el océano. El énfasis de GEOTRACES en la comprensión de los procesos que regulan los ciclos biogeoquímicos marinos de los oligoelementos mejorará la predicción del transporte y el destino de los contaminantes en el océano y, por lo tanto, ayudará a proteger el medio ambiente oceánico.
Gran parte de lo que se sabe sobre las condiciones oceánicas en el pasado y, por lo tanto, sobre el papel del océano en la variabilidad climática se deriva de los patrones de isótopos y elementos traza registrados en archivos marinos (sedimentos, corales, etc.). Un mayor conocimiento de los procesos que rigen estos trazadores en el océano moderno mejorará la interpretación de las condiciones oceánicas en el pasado, a partir de las cuales se podrán hacer predicciones más fiables de los cambios futuros.
Los beneficios se obtendrán si se persiguen dos objetivos generales:
El componente central de GEOTRACES es una serie de cruceros que abarcan el océano global y toman muestras de toda la columna de agua. Estos cruceros dedicados a GEOTRACES recolectan agua de mar para el análisis de una amplia gama de oligoelementos e isótopos. Esta estrategia se guía por el principio de que se aprenderá más a través de la investigación complementaria de múltiples oligoelementos de lo que se puede lograr en un estudio exhaustivo de un elemento aislado.
El primer crucero GEOTRACES fue el crucero GPc06 en agosto de 2005 en el Pacífico Norte, aunque el programa se lanzó oficialmente en enero/febrero de 2010. [4] [5] El primer crucero GEOTRACES de EE. UU. fue en el otoño de 2010 en el R/V Knorr en el Atlántico Norte. [6]
Para que GEOTRACES construya un conjunto de datos globales significativo, es esencial garantizar la precisión de los resultados. Con este fin, el Comité de Normas e Intercalibración (S&I) [1] se encarga de garantizar que se generen datos veraces y precisos en el Programa GEOTRACES mediante el uso de protocolos de muestreo adecuados, normas analíticas y materiales de referencia certificados, y el intercambio activo de métodos y resultados.
Dado que la concentración, la actividad o la especiación química de un elemento traza o un isótopo pueden verse afectadas por los métodos de muestreo, la manipulación de las muestras y las determinaciones analíticas, GEOTRACES sigue la estrategia de los cruceros de ocupar una estación común a lo largo de sus transectos. Al mismo tiempo, dos cruceros liderados por los EE. UU. (2008 y 2009) proporcionaron muestras para intercalibración a laboratorios de muchos países. Las muestras de agua de mar están disponibles para que las utilicen otros laboratorios que deseen sumarse a este esfuerzo.
Las comparaciones de datos simples, como los perfiles de profundidad, muestran si hay desacuerdos y, de ser así, los investigadores pueden examinar sus métodos e incluso los análisis de datos para identificar y solucionar los problemas.
La compilación de datos en bases de datos seguras y de fácil búsqueda garantiza la facilidad de uso y es fundamental para el éxito del programa. El Centro de Ensamblaje de Datos GEOTRACES (GDAC) es responsable de la compilación, el control de calidad y el archivo seguro de los datos recibidos de los centros de datos nacionales y de los cruceros internacionales principales de GEOTRACES. Sus principales objetivos son la integración de los datos básicos de GEOTRACES en conjuntos de datos globales y hacer que estos datos sean accesibles a los científicos participantes y a la comunidad científica en general de acuerdo con la política de datos de GEOTRACES. El GDAC está alojado en el Centro Británico de Datos Oceanográficos y un comité especializado con representación internacional lo supervisa.
Los productos de datos de GEOTRACES están disponibles gratuitamente en línea. El tercer producto de datos intermedios (IDP2021) se publicó en noviembre de 2021. Contiene datos hidrográficos y geoquímicos marinos adquiridos durante los primeros 10 años del programa. La principal motivación para distribuir el producto en este momento es fortalecer e intensificar la colaboración con la comunidad de investigación oceánica en general. Al mismo tiempo, GEOTRACES busca comentarios para mejorar los productos de datos futuros.
El producto de datos intermedios GEOTRACES [7] [8] [9] consta de dos partes: el paquete de datos digitales y el Atlas electrónico eGEOTRACES .
El paquete de datos digitales (disponible en http://www.bodc.ac.uk/geotraces/data/dp) contiene datos de 77 cruceros y más de 800 parámetros hidrográficos y geoquímicos. Los datos cubren el océano global, siendo la densidad de datos más alta en el Atlántico.
El Atlas electrónico eGEOTRACES (disponible en www.egeotraces.org) se basa en el paquete de datos digitales y proporciona imágenes en 2D y 3D de la distribución oceánica de muchos de los parámetros. Las figuras en 3D proporcionan un contexto geográfico crucial para evaluar correctamente la extensión y el origen de las columnas de trazadores, así como para inferir los procesos que actúan sobre los trazadores y configuran su distribución. Los numerosos enlaces a otros trazadores, secciones y cuencas que se encuentran en los gráficos de secciones y las animaciones en 3D permiten cambiar rápidamente entre parámetros y dominios y facilitan los estudios comparativos. Además, eGEOTRACES puede ayudar en las actividades de enseñanza y divulgación y también puede facilitar la transmisión de resultados científicos relevantes para la sociedad a los legos interesados o a los responsables de la toma de decisiones.
El SSC de GEOTRACES estuvo inicialmente dirigido por copresidentes, el profesor Robert F. Anderson del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty (Universidad de Columbia) y el profesor Gideon M. Henderson de la Universidad de Oxford . Con el tiempo, los copresidentes pasaron a ser la Dra. Maeve Lohan de la Universidad de Southampton y la Dra. Karen Casciotti de la Universidad de Stanford . [ ¿Cuándo? ]
En 2018, las cátedras del SSC fueron ocupadas por Phoebe Lam ( Universidad de California, Santa Cruz ) y Andy Bowie ( Universidad de Tasmania ). [10]