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Juan José Carrasco Cortés
hace 8 años
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1 Gases en el océano Cuáles gases están presentes en el océano? Cómo se solubilizan y factores determinantes su solubilidad Cuál es la proporción de gases disueltos en el agua de mar (ley de Henry)? Gases conservativos vs. no conservativos

2 Contenido (continuación) Cuál es el origen de los gases?: Ciclo biogeoquímicos de gases traza de efecto climático Dónde se producen los gases? Mecanismos físicos de intercambio de gases Difusión molecular Difusión turbulenta Advección lateral y vertical

3 Composición de la atmósfera

4 Contenido de gases disueltos en el océano [G] = k PG = (1/KG) PG PG(atm) = PG(solution) ln [G] = A1+A2(100/T)+A3ln(T/100) + S[B1+ B2(T/100) +B3(T/100)^2]

5 Saturación de gases en el agua de mar SOLUBILITY Kr Ar 20 O2 N2 Ne He TEMPERATURE ( o C)

6 Quién controla la distribución superficial de O 2?

7 Gases conservativos y no conservativos Gases no conservativos Gases conservativos

8 Cómo se intercambian los gases entre la atmósfera y el océano? Gas Transferencia total (g y -1 ) Dirección de la transferencia neta Dióxido de azufre (SO 2 ) 1.5 x Atmósfera Océano Óxido Nitroso (N 2 O) 1.2 x Océano Atmósfera Dióxido de carbono (CO 2 ) 4.3 x Atmósfera océano Metano (CH 4 ) 3.2 x Océano Atmósfera Metil yoduro (CH 3 I) 2.7 x Océano Atmósfera Dimetil Sulfuro (CH 3 ) 2 S 4.0 x Océano Atmósfera

9 En qué capa de océano se acumulan los gases?. Intercambio vertical y lateral

10 Cómo se modifica la acumulación de gases si la capa intermedia es una ZMO? Gases sensibles al oxígeno:

11 CICLO BIOGEOQUIMICO DEL CARBONO y sus gases CO 2 (CH 2 O) n Fotosintéticos oxigénicos Quimiolitótrofos Respiradores aerobios Metanotrofos CH 4 Metanogénicos CO 2 óxico anóxico Respiradores anaerobios: reductores de sulftato, desnitrificantes Fotosintéticos anoxigénicos (CH 2 O) n Fermentadores

12 anóxico óxico Atmósfera CICLO BIOGEOQUIMICO DEL NITROGENO y sus gases Fotosíntesis asimilación NH 4 DNRA N 2 Fijación ANNAMOX N ORG NH 4 NO 2 NO 3 NO 2 N 2 O N 2 O N 2 O N 2 O Respiración aeróbica Quimiosíntesis Nitrificación Respiración anaeróbica Desnitrificación N ORG N 2

13 CICLO BIOGEOQUíMICO DEL AZUFRE y sus gases SO 2

14 Flujo a través de la interfase mar atmósfera Partial Pressure Turbulent Atmosphere P G Laminar Layer Turbulent Bulk Liquid P G

15 Flujo de gas a travéz de la interfase mar-atmósfera Flujo = dc/dt = D (dc/dz) Flujo = (D/Kτ) [P G (air) - P G (sol)] Flujo = k [P G (air) - P G (soln)] = k ΔP G k is exit coefficient τ is boundary layer thickness K is Henry s Law constant D is diffusion coefficient

16 Sistema sin viento: flujo molecular Gas MW 0 o C 24 o C He Ne N O Ar CO N 2 O Kr Xe Rn Coeficiente de Difusión (10 5 cm 2 s -1 )

17 Si el sistema esta forzado por el viento: velocidad piston 20 W IN D V E L O C IT Y A T 1 0 m ( m s -1 ) EXIT COEFFICIENT (cm/ h) W IND VELO CITY AT 5 c m (m s -1 )

18 Cómo se ventila el Océano? Tiempo de residencia 1.- Aguas profundas Aguas intermedias

19 Cómo se mezcla el océano? Mezcla isopycnal Mezcla diapycnal

20 Cuáles son la consecuencias biogeoquímicas del upwelling? N 2 N 2 O CO 2 0 Depth (m) SSAW N 2 O 50 ESSW NO 3 NO 2 V NO ºS NH N 2 34º S 35º S 36º S 37º S 38º S 75º 73º w w 71º w Distance from coast. Upwelling of subsurface water promotes nutrient fertilization and a strong outgassing of CO2, N2O, CH4 to the atmosphere

21 Verticalmente..

22 Distribución vertical de gases invernadero en la zona norte de Chile Farías et al 2007, DSRI Faundez et al., in prep.

23 Meridional.. El caso del sistema de corrientes de Humboldt

24 Biogeochemical indicators along Perú-Chile coast Local or advected denitrification? AAIW and OMZ cruises on board RV Knorr, 2005, Cornejo et. al

25 How fast do biogeochemical conditions in the water mass change as water moves towards central Chile? Coquimbo 30 S Iquique 21 S Nitrification, denitrification, both or other processes? 30º S

26 Zonalmente.... El caso de Giro del Pacífico subtropical

27 Zonal variations of biogoechemical conditions from Easter Island to central Chile Surface Chl-a 32º S Dissolved O2 Charpentier et al 2009, GBC Strong CO 2 and N 2 O emissions have been observed on coastal upwelling off central Chile

28 Temporalmente Surgencia estacional y ciclo ENSO

29 Durante El Niño Water warmer,,and more oxygenated and less promary production, low expeortation flux toward sediment and lower rates of Ncycling rate in sediment conditions were observed.. Temperature (ºC) Dissolved Oxygen (μm) Temperature Oxygen Nitrification (mmol m -2 d -1 ) Denitrification (mmol m -2 d -1 ) Nitrification Denitrification March98 Jun98 Nov98 Jan99 March99 Aug NH 4 + flux (mmol m -2 d -1 ) NO 3 - flux (mmol m -2 d -1 ) NH 4 Flux - NO 3 Flux Chlorophyll a z0 (mg g -1 ) Primary Production (mg C m -2 d -1 ) Chlorophyll a PP

30 Contenido de gases invernaderos y sus flujos a través de la interfase mar-atmósfera. N 2 O air-sea fluxes in the central Chile ranged from -9.8 to 195 µmol m -2 d -1. Average global oceanic flux is 3 µmol m -2 d -1 (Nevinson 1995) CH 4 air-sea fluxes in the central Chile ranged from to 3.7 µmol m -2 d -1. Average global oceanic flux is 0.39 µmol m -2 d -1 (NOAA sources)

31 Métodos de medición de Gases 1. Equilibrio o stripping con un gas inerte y medición a través de G.C.,, M.S. or I.R.(N 2, CH 4, CO 2, Ar, etc.). 2. Medidas directas en solución (O 2 por método Winkler). Mn OH - Mn(OH) 2 Mn(OH) 2 + O 2 MnO(OH) 2 MnO(OH) 2 + 4H + + 3I - Mn 2+ + I H 2 O I S 2 O I- + S 4 O 2-6

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