Impactos del cambio climático sobre los océanos y recursos pesqueros

Transcripción

1 Impactos del cambio climático sobre los océanos y recursos pesqueros FORO INTERNACIONAL "El cambio climático en el Perú y América Latina: situación actual, perspectivas y desafíos Dimitri Gutiérrez dgutierrez@imarpe.pe Pimentel, 16 de Mayo del 2014

2 Contenido Cambio climático y efectos físicoquímicos en los océanos Impactos ecológicos globales El caso del sistemas de afloramiento costero peruano: Tendencias y escenarios Implicancias para los recursos pesqueros Conclusiones

3 Cambio climático y efectos físico-químicos en los océanos

4 El océano esta absorbiendo la mayoria del calentamiento global en el siglo XX a balance de calor en el océano (10 22 J) ( ) ATSM global, b (Adaptado de F. Chavez).

5 Aumento del contenido de calor en el océano Levitus et al. (2005) -Hay una tendencia de calentamiento en el contenido de calor en cada oceano (de metros de profundidad) del mundo. -El máximo de aumento del contenido de calor ocurre en la zona subtropical 2 x J y -1

6 Calentamiento global y tendencias de TSM en el Pacífico Contenido de calor ( m) Levitus et al. (2008) Falvey & Garreaud, 2009

7 Estratificación induce pérdida de oxígeno del océano Aumento de calor del océano y de la estratificación termal disminuyen la solubilidad del gas y la ventilación de las capas más profundas. Impacto del CC en la distribución vertical y zonal del O 2 sería de unos -10 mmol L -1 en 100 años en aguas intermedias tropicales y subtropicales. Bopp et al., 2001

8 Expansión de las zonas de mínima de oxígeno Diferencias entre valores medios de ( ) y ( ) Stramma et al., 2010

9 Expansión de las zonas de mínima de oxígeno Stramma et al., Distribución de iso-oxígena a 70 mmol kg -1 a 200 dbar Distribución vertical de iso-oxígena a 70 mmol kg -1 en y en

10 Expansión de la ZMO frente a California Aumento de la estratificación y de la advección de aguas pobres en oxígeno desde el ecuador explicarían expansión de la ZMO hacia la costa de California (Bograd et al., 2008)

11 Amplificación de la hipoxia en zonas costeras Díaz & Rosenberg, 2008 Rabalais et al., 2009 Mientras que el factor determinante en la expansión de las ZMO es el calentamiento global, el factor determinante para el aumento de zonas litorales muertas para la vida aeróbica es la eutrofización La interacción entre factores locales y factores de gran escala amplifica el impacto en las regiones costeras Stramma et al., 2010

12 Calentamiento global y acidificación del océano Estación ALOHA, Hawaii; Doney et al., 2009 El Pacífico Oriental es la sub-cuenca más ácida del océano

13 Impactos ecológicos globales

14 Impactos de calentamiento global: biodiversidad de peces Cheung et al. (2010): modelan impacto en la biodiversidad en escenarios IPCC ( high range estabilización a 720 ppm en las figuras), basados en 1066 especies de peces e invertebrados (2050 vs. 2001/2005), a resolución 30 x 30

15 Impactos ecológicos de la acidificación Los principales efectos estudiados hasta ahora son sobre la calcificación de los organismos. También se ha encontrado efecto negativo sobre la reproducción y efectos variados sobre la fotosíntesis Doney et al., 2009

16 Hipoxia, aumento de temperatura y acidez incrementan costos metabólicos

17 Impacto del CC sobre la biodiversidad de peces y pesquerías W. Cheung, 2012

18 El caso del sistema de afloramiento costero peruano: tendencias

19 Forzantes del sistema de afloramiento costero peruano CIRCULACIÓN DE WALKER Summer SST( C) GHRSST - PP Callao Pisco San Juan Ilo, nutricline, oxycline (1) Warm pool (2) Heavy convection (3) Shallow thermocline VIENTOS COSTEROS

20 Deficiencia de oxígeno regional y afloramiento costero Oxygen at 150 m Gutiérrez et al., 2009 DePol-Holz et al., 2007

21 La producción pesquera más alta entre sistemas de afloramiento análogos en el océano global Chavez et al., 2008, 2009

22 Forzantes del sistema de afloramiento costero Circulación Tropical (CT o celda de Walker ) varía con ENSO Verano TSM ( C) GHRSST - PP Callao Pisco San Juan Ilo, nutricline, oxycline (1) temperatura y nivel del mar más elevado (2) fuertes lluvias (convección) (3) termoclina somera Esquema del proceso de afloramiento costero

23 Hípótesis de intensificación de los vientos de surgencia 1) Bakun (1990, 2010): Efecto invernadero reduce enfriamiento radiativo (nocturno) en continente e intensifica núcleo de BP mayor gradiente térmico/presión con el océano vientos costeros y surgencia aumentan

24 Hípótesis de intensificación de los vientos de surgencia 2) Enfield (1981), Rutllant (1998): Reducción de la cobertura de estratos en condiciones cálidas aumenta radiación incidente e intensifica la BP en el continente mayor gradiente de presión con el océano vientos costeros y surgencia aumentan Enfriamiento IR A B

25 Tendencias de las surgencias en los SBO DV ( ) (m s -1 ) Diferentes tendencias con diferentes productos (Narayan et al., 2010), pero mayoría de fuentes y productos entregan tendencias positivas para la surgencia desde 1960 ERA 40 SSTI

26 Clima versus surgencia en escalas centeniales DV ( ) (m s -1 ) Registros de paleotemperatura apoyan la conexión entre cambios en la temperatura hemisférica e intensidad de la surgencia (Leduc et al., 2010) y además documentan enfriamiento con CG (también en Pisco Gutiérrez et al., subm).

27 Reconstrucción de TSM desde el s. XIX (Pisco) Summer SST ( C) GHRSST - PP La reconstrucción de temperatura superficial basada en la insaturación de alquenonas (producidas por cocolitofóridos) en el núcleo de surgencia de Pisco indican un enfriamiento desde mediados del s. XX en la principal zona de surgencia del Perú 72 B0406 Gutiérrez et al., 2011b

28 Tendencias recientes en la temperatura costera TSM: Las estaciones costeras en regiones de intenso afloramiento (central/sur) muestran una tendencia a la declinación de la TSM ( C / década) (p<0.05). Hacia el norte, la tendencia se invierte. Gutiérrez et al., 2011

29 Tendencias recientes en la productividad alkenone flux (mg cm 2 y -1 ) alkenone flux TOC flux y = 0.037x r 2 = 0.55, n=26 y = 1.061x r 2 = 0.62, n= TOC flux (mg C cm -2 y -1 ) Tendencias de indicadores de productividad medidas en sedimentos y en columna de agua (Gutiérrez et al., 2011) Tendencia espacial de la concentración de clorofila en la superficie de acuerdo a datos satelitales SeaWiFS ( ) (Demarcq et al., 2009)

30 Variación del oxígeno disuelto (DO) en las últimas décadas ~ perfiles verticales del IMARPE 7 S - 18 S, (donde la ZMO es homogénea) km fuera de la costa (Bertrand A., et al. Aceptado. PLoS ONE)

31 Más productividad, menos oxígeno: favorece a anchoveta Bertrand A., Chaigneau A., Peraltilla S., Ledesma J., Graco M., Monetti F. & Chavez F.P. Accepted. PLoS ONE. Pero la evolución del OD en las décadas futuras es incierta: f(circulación y masas de agua, vientos, estratificación, productividad)

32 Hipótesis y proyecciones bajo escenarios de cambio climático

33 Anomalía de la Temperatura ( C) Calentamiento global versus trayectorias de las emisiones de CO 2 Concentraciones de CO 2 en la atmósfera PI x 2 Hoy Nivel pre-industrial (PI) 2060?

34 Escenarios futuros en términos regionales de TSM? Sensibilidad del Pacífico Ecuatorial a los modelos desarrollados por el IPCC (2007) (adaptado de Boucharel et al. (2011). (a, b) Diferencias en la TSM promedio entre el escenario 2xCO 2 (4xCO 2 ) y el escenario Pre-Industrial (2xCO 2 ), aproximadamente a años del presente: calentamiento generalizado

35 Escenarios futuros en términos regionales de TSM? Modelos predicen intensificación del anticiclón del Pacífico SurOriental en escenarios 2xCO2 y 4xCO2, al mismo tiempo calentamiento/estratificación en el Pacífico Oriental Ecuatorial Goubanova et al., 2010 Frente a costa peruana: disminución del transporte Ekman en verano, aumento leve en invierno Frente a costa chilena: aumento del TE en la mayor parte del ciclo anual Echevin et al., 2011

36 Escenarios futuros en términos regionales de TSM? Aumento de la TSM frente a Perú de hasta 4 C respecto al escenario Pre-industrial en condiciones 4xCO2 Fuerte aumento de la estratificación en la columna de agua Brochier et al., 2013 Intensificación y superficialización del flujo al sur (corriente subsuperficial Perú-Chile) Echevin et al., 2011

37 Escenarios futuros en términos regionales de TSM? Echevin et al., 2011 Aumento de estratificación reduce la velocidad vertical (afloramiento) en escenarios de CC respecto al PI., salvo que vientos en realidad se intensifiquen significativamente Reducción de la capa Ekman Reducción del área de alta concentración de alimento (zooplancton) para peces de forraje Brochier et al., 2013

38 Escenarios futuros en términos regionales de TSM? Potencial de retención de larvas aumenta en general en la zona nerítica, pero: Modelos predicen reducción de la retención de larvas en la zona de enriquecimiento, debido a menos productividad Reducción se amplifica si se suma posible (?) superficialización de la oxiclina Brochier et al., 2013

39 Conclusiones Existen suficientes indicios de impactos del calentamiento global a nivel del Océano Pacífico, manifestados en aumentos en la temperatura superficial y estratificación, así como expansión de las ZMO en la franja ecuatorial, desde al menos las últimas tres décadas. Además existen indicios claros de la acidificación marina a escala global. Existen indicios de enfriamiento de la zona costera desde los 12 S hacia el sur, así como aumento de productividad para el SCHP para los últimos 30 años. Los modelos océano/atmósfera predicen un calentamiento significativo y un aumento de la estratificación térmica fuera de la costa durante el s. XXI. Hay una gran incertidumbre sobre el comportamiento del oxígeno, que puede tener efectos ecológicos muy significativos, debido a los procesos no lineales físicos y biogeoquímicos A nivel ecológico los impactos más probables son: a) cambios en el tamaño y distribución de los principales ecosistemas marino-costeros (de afloramiento y tropical); b) reducción de la productividad regional del EACP; c) cambios en la distribución de los principales recursos del EACP y reducción de su capacidad de carga (ej. Anchoveta).