El proyecto Observaciones y modelado del carbono y el clima en el Océano Austral ( SOCCOM ) es un proyecto de investigación a gran escala financiado por la Fundación Nacional de Ciencias con sede en la Universidad de Princeton que comenzó en septiembre de 2014. [1] El proyecto tiene como objetivo aumentar la comprensión del Océano Austral y el papel que desempeña en factores como el clima, así como educar a nuevos científicos con la observación oceánica.
En total, oceanógrafos y climatólogos de trece instituciones de investigación colaboran en tres equipos distintos, cada uno de ellos con un enfoque principal: observaciones, impactos más amplios y modelado. [2]
El proyecto utiliza la tecnología de flotadores Argo para monitorear la temperatura, la salinidad y la velocidad del océano hasta una profundidad de 2000 metros. El conjunto regional ARGO de SOCCOM está siendo equipado con sensores biogeoquímicos para medir componentes adicionales como el oxígeno, los nutrientes, el pH, la clorofila y las partículas. [3] Los flotadores son cápsulas que flotan libremente y se depositan en sitios específicos donde se sumergen y flotan, todo mientras recopilan datos útiles. Los flotadores Argo son ideales para este proyecto debido a las condiciones a menudo duras del Océano Austral, donde las expediciones tripuladas pueden ser peligrosas.
El Océano Austral es objeto de estudio debido a los fenómenos únicos que ocurren dentro y alrededor de él. Por ejemplo, a pesar de que solo comprende alrededor del 30% de la superficie oceánica de la Tierra, el Océano Austral representa aproximadamente la mitad de la absorción de carbono oceánico , así como la mayor parte de la absorción de calor oceánico , inducida por actividades antropogénicas. [4] Se cree que estas características son el resultado de una circulación oceánica única que se encuentra en el Océano Austral.
El agua fría surge de las profundidades y es deficiente en carbono. Una vez que esta agua entra en contacto con la atmósfera más cálida, el carbono antropogénico (CO2 ) y el calor son absorbidos por el océano. El agua superficial, ahora cálida y con carbono, se mueve mediante el transporte de Ekman . Junto con este transporte, los nutrientes son llevados a latitudes más bajas donde los ecosistemas dependen de ellos. Después del transporte, el agua se subduce, donde el carbono y el calor se mezclan con las capas mixtas más profundas. [4] El exceso de carbono secuestrado por el océano da lugar a la acidificación de los océanos , que tiene un impacto especialmente grande en el Océano Austral, ya que esta cuenca oceánica naturalmente tiene concentraciones más bajas de carbonato de calcio. La acidez creciente disminuirá las concentraciones de carbonato de calcio aún más, lo que dificultará el desarrollo y la supervivencia de los organismos calcificadores. La disminución de los organismos calcificadores tendrá graves repercusiones para el resto de la red alimentaria en el Océano Austral, por lo que es importante cuantificar cuánto se está acidificando este océano. [5]
La cuantificación de las variables biogeoquímicas en los océanos ha sido un esfuerzo continuo y principalmente se ha logrado con la recolección de muestras de agua a través de barcos que luego se analizan en un laboratorio. Los beneficios de las mediciones obtenidas desde barcos son que son precisas y tienen una alta resolución vertical. [6] Sin embargo, las muestras recolectadas carecen de resolución espacial y temporal y están sesgadas en función de dónde y cuándo el barco puede tomar muestras. Es por eso que se utilizan flotadores Argo para el proyecto SOCCOM porque pueden recolectar datos en el Océano Austral, donde los barcos no tienen acceso, y pueden estar en este entorno cuando las condiciones son demasiado duras para los barcos. Los flotadores Argo también pueden recolectar datos en grandes escalas temporales y espaciales, lo que es importante para determinar cómo están cambiando los procesos biogeoquímicos en el Océano Austral y los mecanismos que impulsan los cambios [7].
Además de los perfiladores CTD (temperatura y profundidad de conductividad) básicos que se encuentran en la mayoría de los flotadores, los flotadores SOCCOM están equipados con sensores biogeoquímicos adicionales que miden oxígeno, nitrato, pH y clorofila. Con la expansión de nuevos sensores biogeoquímicos ha surgido la necesidad de desarrollar métodos para que los sensores sean lo más precisos posible.
Se están desarrollando nuevos métodos para hacer que los sensores de oxígeno sean más precisos, incluida la calibración frecuente de los sensores cuando los flotadores están en la superficie. [8] Las mediciones de oxígeno recopiladas por flotadores con este proceso de calibración mejoran las mediciones con una precisión del 1% en referencia a las mediciones determinadas a partir de la prueba de Winkler para oxígeno disuelto . [9] La cantidad de oxígeno disuelto en el agua representa la cantidad de productividad primaria y respiración de la región. Este vínculo entre los niveles de oxígeno y los procesos biológicos significa que el oxígeno y el carbono están relacionados, y las proporciones de oxígeno a carbono se determinan a través del índice de Redfield. [10] Esto significa que con las mediciones de oxígeno disuelto, también se pueden determinar las concentraciones de carbono.
La acidez del agua se mide con sensores de pH sensibles a los iones acoplados a los flotadores Argo. El revestimiento de óxido anfótero del canal de conducción del transistor permite que la carga superficial cambie en función del pH. Esta dependencia del cambio de la superficie con respecto al pH permite determinar el pH de la solución. [11] Las mediciones del pH del Océano Austral son de particular interés para los científicos porque este océano secuestra una gran cantidad de dióxido de carbono, lo que da lugar a una acidificación creciente del agua a medida que el dióxido de carbono reacciona con el agua para formar ácido carbónico. [5] Por lo tanto, la respuesta de la acidez del Océano Austral en relación con la cantidad de dióxido de carbono que secuestra es un objetivo del proyecto SOCCOM.
La clorofila es un indicador de la abundancia de fitoplancton, por lo que el mapeo de la clorofila permite comprender mejor cómo se reciclan los nutrientes en una zona. Cuando la clorofila recibe una luz de cierta longitud de onda, emite una longitud de onda más alta, por lo que para medir la clorofila, los flotadores Argo están equipados con sensores que emiten luz en la longitud de onda específica y luego registran la longitud de onda emitida. A partir de la longitud de onda de la luz emitida, se puede determinar la distribución de la clorofila. [12]
El nitrato es un nutriente limitante importante para el fitoplancton y su abundancia puede determinar los límites de la biomasa del fitoplancton en el océano. El nitrato se mide con un espectrómetro UV, ya que se absorbe en un espectro distinto que se puede utilizar para calcular las concentraciones de nitrato. [13]