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Conceptos Generales Atmósfera y Océano

 

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Atmófera y Océano

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Tiempo y Clima

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Variabilidad Climática

bullet_blue Ciclos Biogeoquímicos

 

Clima

 

El clima se suele definir en sentido restringido como el estado promedio del tiempo y, más rigurosamente, como una descripción estadística del tiempo atmosférico en términos de los valores medios y de la variabilidad de las magnitudes correspondientes durante períodos que pueden abarcar desde meses hasta miles o millones de años (IPCC,2007). Las magnitudes son casi siempre variables de superficie (por ejemplo, temperatura, precipitación o viento). En un sentido más amplio, el clima es el estado del sistema climático en términos tanto clásicos como estadísticos. El período de promedio habitual es de 30 años, según la definición de la Organización Meteorológica Mundial (OMM)[1].

 

El clima es consecuencia del vínculo que existe entre la atmósfera, los océanos, las capas de hielos (criósfera), los organismos vivientes (biósfera) y los suelos, sedimentos y rocas (geósfera). Sólo si se considera al sistema climático bajo esta visión holística, es posible entender los flujos de materia y energía en la atmósfera y finalmente comprender las causas del cambio global (GCCIP, 1997). Para ello es necesario analizar cada uno de los compartimentos interrelacionados, se comenzará con la atmósfera, seguido por el sistema climático, patrones de circulación y patrones de viento.


 

FACTORES NATURALES

Atmósfera


Capa gaseosa que rodea al planeta Tierra, se divide teóricamente en varias capas concéntricas sucesivas. Estas son, desde la superficie hacia el espacio exterior: tropósfera, tropopausa, estratósfera, estratopausa, mesósfera y termósfera.

 

La atmósfera es uno de los componentes más importantes del clima terrestre. Es el presupuesto energético de ella la que primordialmente determina el estado del clima global, por ello es esencial comprender su composición y estructura. Los gases que la constituyen están bien mezclados en la atmósfera pero no es físicamente uniforme pues tiene variaciones significativas en temperatura y presión, relacionado con la altura sobre el nivel del mar (GCCIP, 1997).

La tropósfera o baja atmósfera, es la que está en íntimo contacto con la superficie terrestre y se extiende hasta los 11 km. s.n.m. en promedio. Tiene un grosor que varía desde los 8 km. en los polos hasta 16 km. en el ecuador, principalmente debido a la diferencia de presupuesto energético en esos lugares. Abarca el 75% de la masa de gases totales que componen la atmósfera, el 99% de la masa de la atmósfera se encuentra bajo los 30 km. s.nm. Consta en particular, el 99% de dos gases, el Nitrógeno (N2, 78%) y Oxígeno (O2, 21%). El 1% que resta consta principalmente de Argón (Ar, 1%) y Dióxido de Carbono (CO2, 0,035%).

El aire de la tropósfera incluye vapor de agua en cantidades variables de acuerdo a condiciones locales, por ejemplo, desde 0,01% en los polos hasta 5% en los trópicos. La temperatura disminuye con la altura, en promedio, 6,5° C por kilómetro. La mayoría de los fenómenos que involucran el clima ocurren en esta capa de la atmósfera (Kaufmann, 1968), en parte sustentado por procesos convectivos que son establecidos por calentamiento de gases superficiales, que se expanden y ascienden a niveles más altos de la tropósfera donde nuevamente se enfrían. Esta capa incluye además los fenómenos biológicos.

La tropopausa marca el límite superior de la tropósfera, sobre la cual la temperatura se mantiene constante antes de comenzar nuevamente a aumentar por sobre los 20 km. s.n.m. Esta condición térmica evita la convección del aire y confina de esta manera el clima a la troposfera.

 

 

 

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Estructura vertical de la atmósfera


La capa por sobre la tropopausa en la que la temperatura comienza a ascender se llama estratósfera, una vez que se alcanzan los 50 km. de altura, la temperatura ha llegado a los 0°C. Por lo tanto, se extiende desde los 20 km. hasta 48-50 km. s.n.m. Contiene pequeñas cantidades de los gases de la tropósfera en densidades decrecientes proporcional a la altura. Incluye también cantidades bajísimas de Ozono (O3) que filtran el 99% de los rayos ultravioleta (UV) provenientes de las radiaciones solares. Es esta absorción de UV la que hace ascender la temperatura hasta cerca de los 0°C. Este perfil de temperaturas permite que la capa sea muy estable y evita turbulencias, algo que caracteriza a la estratosfera. Esta, a su vez, está cubierta por la estratopausa, otra inversión térmica a los 50 km.

La mesósfera se extiende por encima de los 50 km., la temperatura desciende hasta -100 °C a los 80 km. su límite superior. Por sobre los 80 km. s.n.m., encima de la mesósfera, se extiende la termósfera, en ella la temperatura asciende continuamente hasta sobre los 1000 °C. Por la baja densidad de los gases a esas altitudes no son condiciones de temperatura comparables a las que existirían en la superficie.

Sistema Climático

 

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Sistema climático (Atmósfera, Hidrósfera, Criósfera, Biósfera y Litósfera)

 

El sistema climático se considera formado por cinco elementos o cinco subsistemas. La atmósfera (la capa gaseosa que envuelve la Tierra), la hidrósfera (el agua dulce y salada en estado líquido de océanos, lagos, ríos y agua debajo de la superficie), la criósfera (el agua en estado sólido), la litósfera (el suelo y sus capas) y la biósfera (el conjunto de seres vivos que habitan la Tierra). El clima es consecuencia del equilibrio que se produce en la interacción entre esos cinco componentes.

 

Debido a que las actividades humanas son de extrema importancia para el estudio del cambio climático, están separadas de la biomasa y son estudiadas de forma individual. Así mismo, si se considera la actividad solar y las actividades humanas, se habla de un gran sistema llamado Sistema Global.

 

Patrones de Circulación


Corrientes Oceánicas

 

El agua salada tiene unas propiedades únicas que la distinguen de otros fluidos. Dentro de las propiedades físicas más importantes están su alto calor específico, su leve conducción de calor y la gran capacidad de disolución. En gran medida estas propiedades dependen de la temperatura, salinidad y presión.

La temperatura promedio del océano es de aproximadamente 17.5 ºC. La temperatura máxima es de 36 ºC en el Mar Rojo y la mínima es de – 2 ºC  en el Mar de Weddell en la Antártida. La distribución de temperatura de las aguas depende de la radiación solar y de la mezcla de las masas de agua en el océano.

Las aguas cálidas superficiales transmiten el calor a las aguas próximas debajo de ellas formando una zona de productividad, aproximadamente de 200-400 m. A los 1000-1800 m la temperatura disminuye gradualmente y bajo los 1800 m el agua se mantiene fría.

La salinidad de la superficie del agua depende mayormente de la evaporación y la precipitación. En zonas tropicales donde la evaporación es mayor que la precipitación encontramos agua de mayor salinidad (>350/00). En las regiones costeras, el agua dulce desemboca cerca de las bocas de los ríos y la salinidad generalmente no excede de 15-200/00. En las zonas de los polos, el proceso de congelamiento y derretimiento de los hielos ejerce mayor influencia sobre la salinidad de las aguas superficiales. En el verano del Ártico, encontramos las salinidades más bajas (~290/00).

La salinidad promedio del océano es de 350/00 pero ésta puede variar dependiendo de la estación, la latitud y la profundidad.  En conjunto, la temperatura y la salinidad afecta la densidad del agua. A su vez, la densidad afecta muchos otros parámetros como los procesos de mezcla de las diferentes masas de agua y la transmisión de sonido. Aguas estratificadas evitan la mezcla del agua superficial con el agua de la profundidad, mientras que aguas poco estratificadas favorecen la mezcla.

El calor se mueve por conducción, convección y radiación. La radiación y la conducción son efectivos en la transmisión vertical del calor desde la superficie de la Tierra, pero son ineficientes en el sentido horizontal. El agua, al igual que el aire, es un fluido que puede transmitir calor de un lugar a otro. Los meteorólogos tienen diferentes términos para los movimientos horizontales y verticales del fluido, el movimiento en dirección vertical se llama convección hacia arriba y subsistencia hacia abajo, al movimiento en la dirección horizontal se le llama advección. La convección contribuye, junto con la radiación y la conducción, al movimiento del calor en dirección vertical, pero la advección es casi el único proceso que contribuye al transporte horizontal del calor sobre la superficie de la tierra.

El agua es cerca de 1000 veces más densa que el aire. Debido al hecho de que la cantidad de energía térmica transportada por un fluido en movimiento es proporcional a su densidad, un volumen de agua transporta cerca de mil veces más calor que el mismo volumen de aire. La tasa de transporte de calor se llama flujo de calor, y es medido en Joules de energía por unidad de área y tiempo, o sea que la tasa a la que este calor es transportado es proporcional a la rapidez del movimiento (la velocidad del aire en la atmósfera o la velocidad de la corriente en el océano). Debido a que la velocidad del viento es típicamente del orden de 10 m/s y las corrientes de deriva son del orden de los centímetros por segundo, la velocidad del aire es miles de veces más grande que la velocidad de la corriente. Por lo tanto, el aire se mueve miles de veces más rápido que el agua, pero transporta solamente 1/1000 del calor por unidad de volumen, lo que sugiere que el agua es tan importante como el aire en el movimiento del calor alrededor del planeta. (Takle, 1997).

Hay dos tipos de corrientes en el océano: las corrientes superficiales, que constituyen el 10% del agua del océano y se encuentran desde los 400 m hacia arriba y las corrientes de agua profunda o la circulación termohalina que afectan el otro 90% del océano.

 

 

 

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Patrones de Circulación

 

 

Las corrientes oceánicas están influenciadas por fuerzas que inician el movimiento de las masas de agua, estas son: el calentamiento solar y los vientos.  El balance entre otro tipo de fuerzas influye en la dirección del flujo de las corrientes, la fuerza de Coriolis (que es siempre hacia la derecha en el Hemisferio Norte y hacie la izquierda en el Hemisferio Sur) y la gravedad la cual se dirige hacia el gradiente de presión. Estas corrientes marinas se conocen como Corrientes Geostróficas, (del griego strophe, giro: fuerzas provocadas por la rotación de la tierra).

 

La siguiente figura ilustra las principales corrientes en los océanos del mundo. Localice el ecuador y la dirección general de los movimientos en los Hemisferios Norte y Sur. En el Hemisferio Sur se identifican dos patrones de circulación importantes, en el sentido contrario a las manecillas del reloj, sobre el Pacifico y el Atlántico Sur. El Océano Indico, al oeste de Australia, posee otras circulaciones de menor magnitud localizadas en el Mar de Arabia y la Bahía de Bengala en el Norte. Estos patrones de circulación contribuyen a crear el flujo oeste-este alrededor del casi circular continente Antártico, y este-oeste sobre el ecuador.

 

Los patrones de circulación, en el sentido de las manecillas del reloj en el Hemisferio Norte, incluyen un giro único en el Atlántico Norte y dos celdas en el Pacifico Norte. Sobre los 40oN, los patrones de circulación se vuelven complicados debido a las interacciones con los continentes y con el Océano Ártico, pero a pesar de que existen circulaciones pequeñas, el sentido de rotación (a favor de las manecillas del reloj) se mantiene.

 

Una consecuencia interesante de esta circulación es que, en ambos hemisferios, las costas Oeste de los continentes, generalmente tienen flujos hacia el ecuador y las costas Este tienen flujos hacia los polos. Esto sugiere que las costas Oeste de los continentes tendrán aguas más frías comparadas con las costas Este a la misma latitud.

La rotación en las mayores cuencas oceánicas está dominada por una combinación del estrés del viento sobre la superficie del océano y la fuerza de Coriolis (debido a la rotación de la Tierra).

 

 

El Efecto Coriolis

 

El efecto de la fuerza de Coriolis se puede entender considerando la circulación oceánica como si fuera vista desde el Polo Norte (ver figura adjunta). La ley de conservación del momento dice que en ausencia de fuerzas, el momento de un objeto no cambia (Primera Ley de Newton). Supongamos que una parcela de agua (o aire) que tiene alguna de sus componentes de velocidad hacia el ecuador la movemos a una distancia considerable del eje polar. Debido a la rotación de la Tierra, la velocidad total de la parcela se incrementa (y aparentemente viola la primera Ley de Newton) a menos de que se mueva en la dirección opuesta a la rotación, como se muestra, y siga una ruta que recurve hacia la derecha. Una parcela que se mueva hacia el eje polar, se moverá similarmente en la dirección de las manecillas del reloj. Para un flujo al Sur del ecuador, el mismo razonamiento llevara a la conclusión de que la rotación en el Hemisferio Sur será en contra de las manecillas del reloj.


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Patrones de viento

 

Debido a la rotación de la Tierra, todo lo que se mueve en su superficie no sigue una línea recta. Los vientos son los responsables de producir las olas y las corrientes en el océano. A su vez es el calentamiento solar lo que impulsa los vientos. La mayor energía solar se recibe en el Ecuador, por eso el aire es más caliente en el Ecuador y más frío en los polos. El aire caliente, por ser menos denso, se eleva en el Ecuador, por lo que se forma una baja presión. Según el aire caliente se aleja del Ecuador hacia el norte o hacia el sur, se enfría y se torna más densa y baja.  Esto ocasiona un gradiente de presión y otra masa de aire tiene que remplazarlo, ocasionando el viento. Entonces se forma una celda de circulación o de convección.

 

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Cuando el aire caliente del Ecuador asciende se forman las calmas ecuatoriales (“doldrums”) y al ser reemplazado por aire de latitudes más altas, se forman los Vientos Alisios (“Trade Winds”). Estos soplan del noreste y sureste desde las altas presiones subtropicales hacia las bajas presiones tropicales del Ecuador. Estos vientos son constantes y traen las típicas brisas del noreste a Puerto Rico.  Los otros vientos también son impulsados por la energía solar, pero tienden a ser más variables que los alisios.

 

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Corrientes Termohalinas

 

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El término termohalino proviene del griego, “thermos” es caliente, y “alinos” es salino. Las corrientes de agua profunda o la circulación termohalina comprenden el 90% de las corrientes del océano. De ninguna manera las aguas profundas están estancadas, sino que son dinámicas. Estas aguas se sumergen hacia las cuencas oceánicas ocasionadas por fuerzas de cambios en densidad y la gravedad. Las diferencias en densidad son reflejo de las diferencias en temperatura y salinidad. Las corrientes de aguas profundas se forman donde la temperatura del agua es fría y las salinidades son relativamente altas. La combinación de altas salinidades y bajas temperaturas afectan la densidad del agua tornándola más densa y más pesada provocando que se hunda. Esto ocurre en las zonas polares, y al hundirse se desplazan hacia las zonas ecuatoriales. El agua de las zonas ecuatoriales, en cambio, es cálida y tiende a desplazarse hacia las zonas polares a través de la superficie. La disolución de oxígeno es mayor en aguas frías. Al sumergirse estas aguas transportan oxigeno a las agua profundas. Esta fuente de oxígeno permite la existencia de la vida en aguas oceánicas profundas.

 


[1] IPCC (2007), Anexo II Glosario de Términos del Reporte de Síntesis del Cuarto Informe.  Baede, A., (ed) Van der Linden, P., Verbruggen, A. (Co-ed).

 


Tiempo y Clima

 

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Atmófera y Océano

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Tiempo y Clima

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Variabilidad Climática

bullet_blue Ciclos Biogeoquímicos

 

 

Tiempo, clima y

variabilidad climática

 

Con frecuencia se confunde el tiempo atmosférico y el clima de un lugar. El tiempo atmosférico a una hora determinada, por ejemplo a las doce del mediodía, viene determinado por la temperatura, presión atmosférica, dirección y fuerza del viento, cantidad de nubes, humedad etc., registrados en el instante que se considera. Se comprende que el tiempo atmosférico cambia rápidamente por variar la temperatura, la presión atmosférica etc. No hace la misma temperatura a las 12 del mediodía que a las 6 de la mañana. Así pues, el tiempo traduce algo que es instantáneo, cambiante y en cierto modo irrepetible; el clima, en cambio, aunque se refiere a los mismos fenómenos, los traduce a una dimensión más permanente duradera y estable.


Los datos meteorológicos y oceanográficos de zonas remotas en el océano se hacen por medio de boyas tales como las del sistema Atlas. Durante el experimento de los Océanos Tropicales y la Atmósfera Global (TOGA por sus siglas en Ingles) se experimentó y desarrolló una red de este tipo de boyas. La distribución del Pacifico actualmente suministra mediciones en tiempo real de las temperaturas a nivel del mar.

 

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Clima

Los climas se establecen recogiendo las observaciones realizadas día a día en las diversas estaciones meteorológicas durante una serie de años, que al menos deben ser treinta, para obtener una fiabilidad mínima. El compendio de todos los datos permite establecer las distintas zonas climáticas en el planeta. La climatología es la ciencia que se encarga de estudiar las variedades climáticas que se producen en la Tierra y sus diferentes características en cuanto a: temperaturas, precipitaciones, presión atmosférica y humedad.

 

Elementos del clima


Temperatura

Precipitación

Se establecen mediante promedios. Hablamos de temperaturas medias (diarias, mensuales, anuales...) y de oscilación o amplitud térmica, que es la diferencia entre el mes más frío y el mes más cálido de un lugar.

 

Se establecen mediante los totales recogidos en los pluviómetros, las cantidades se suman y determinan el régimen pluviométrico del lugar o zona, estimándose como lugar seco o húmedo o estación húmeda o de humedad constante.

 

Presión atmosférica

Humedad

En las masas de aire, los distintos niveles de temperatura y humedad determinarán los vientos, su dirección y fuerza. La presión del aire se mide con el barómetro, que determina el peso de las masas de aire por cm2, se mide en milibares y se considera un nivel de presión normal el equivalente a 1.013 mbs.

 

La humedad de las masas de aire se mide con el higrómetro, que establece el contenido en vapor de agua. Si marca el 100%, el aire ha llegado al máximo nivel de saturación; más del 50% se considera el aire húmedo y menos del 50% se considera aire seco.

 

 


Factores del clima


En la distribución de las zonas climáticas de la Tierra intervienen lo que se ha denominado factores climáticos, tales como la latitud, altitud y localización de un lugar y dependiendo de ellos variarán los elementos del clima.

 

Latitud

Altitud

Según la latitud se determinan las grandes franjas climáticas, en ello interviene la forma de la Tierra, ya que su mayor extensión en el Ecuador permite un mayor calentamiento de las masas de aire en estas zonas permanentemente; disminuyendo progresivamente desde los Trópicos hacia los Polos, que quedan sometidos a las variaciones estacionales según la posición de la Tierra en su movimiento de traslación alrededor del Sol.

 

La altitud respecto al nivel del mar influye en el mayor o menor calentamiento de las masas de aire. Es más cálido el que está más próximo a la superficie terrestre, disminuyendo su temperatura progresivamente a medida que nos elevamos, unos 6,4º C. cada 1.000 metros de altitud.

 

La localización

 

La situación de un lugar, en las costas o en el interior de los continentes, será un factor a tener en cuenta a la hora de establecer el clima de esa zona, sabiendo que las aguas se calientan y  enfrían más lentamente que la tierra, los mares y océanos suavizan las temperaturas extremas tanto en invierno como en verano, el mar es un regulador térmico

 

Esos elementos y factores habrá que combinarlos adecuadamente en el establecimiento de los climas de los distintos lugares de la Tierra, e incluso habrá que matizarlos con factores particulares si hablamos de microclimas. Los climas de la Tierra se reflejan en la distinta vegetación, fauna, asentamientos humanos y actividades económicas de estos según las zonas y la tipología.

 

Ecosistema

 

Para sobrevivir, todos los organismos necesitan relacionarse con el medio que les rodea e, inevitablemente, la vida de cada organismo afecta a la vida de los demás. El análisis de las interacciones que se producen entre todos los seres vivos y los medios que habitan es muy complejo, por lo que se recurre al estudio de unidades ambientales llamadas ecosistemas.

 

El ecosistema es una unidad delimitada espacial y temporalmente, integrada por un lado, por los organismos vivos y el medio en que éstos se desarrollan, y por otro, por las interacciones de los organismos entre sí y con el medio. En otras palabras, el ecosistema es una unidad formada por factores bióticos (o integrantes vivos como los vegetales y los animales) y abióticos (componentes que carecen de vida, como por ejemplo los minerales y el agua), en la que existen interacciones vitales, fluye la energía y circula la materia.

 

ecosistema



Variabilidad Climática y Extremos

 

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Atmófera y Océano

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Tiempo y Clima

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Variabilidad Climática

bullet_blue Ciclos Biogeoquímicos

 

Variabilidad Climática y extremos


La variabilidad climática es una medida del rango en que los elementos climáticos, como temperatura o lluvia, varían de un año a otro. Incluso puede incluir las variaciones en la actividad de condiciones extremas, como las variaciones del número de aguaceros de un verano a otro.  La variabilidad climática es mayor a nivel regional o local que al nivel hemisférico o global (PACC Ecuador).

 

Inundaciones

Inundaciones

Fuente foto : Borja Santos

Una inundación se produce cuando una cantidad determinada de agua ocupa un lugar que normalmente se encuentra libre de ésta. Pueden estar provocadas por crecidas de los ríos, subidas del nivel del mar, tsunamis y huracanes, siendo el principal factor las lluvias intensas.

 

Las inundaciones han sido un fenómeno natural que se ha venido produciendo desde siempre. La humanidad se ha ido adaptando a ellas, sufriendo sus efectos o agradeciendo sus beneficios en algunos casos, como las crecidas de los ríos cuando están controladas.

 

Sin embargo, el constante aumento de la temperatura terrestre está provocando serias alteraciones en el clima. El ciclo del agua se altera y aparecen las inundaciones con mayor frecuencia pero, sobre todo, con una recurrencia nunca vista.

 

Impactos arrecifes de coral

 

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Un coral sano (izq.) junto a un coral muerto (der.). (fuente foto: SINC).

Los ecosistemas de arrecife de coral son posiblemente los más amenazados del mundo. Un aumento de temperaturas superficiales y niveles crecientes del mar así como más frecuentes y severas tormentas son algunos efectos de este cambio que puede afectar negativamente a los arrecifes. Estos impactos negativos conducen a la declinación de la biodiversidad, menor protección costera y a reducción de los ingresos provenientes de las pesquerías y el turismo. Las pérdidas económicas pueden ser de billones de dólares.

Un arrecife de coral es una formación que se crea con los esqueletos externos de las plantas de coral en aguas poco profundas del océano.

 

Impactos del cambio climático en los arrecifes de Coral

 

Emblanquecimiento de corales. Los corales son extremadamente sensibles a cambios en la temperatura. Incrementos en la temperatura del agua, lo cual podría estar vinculado al calentamiento global, puede causar un masivo emblanquecimiento de corales. El emblanquecimiento ocurre cuando los pólipos del coral (plantas microscópicas denominadas zooxantelas), estresados por el calor o por radiación ultravioleta, expulsan el alga simbiótica que vive en los tejidos del coral. Cuando el alga es expulsada, el coral se torna blanco y parece que se ha “desteñido.” Sin estas minúsculas plantas, los corales no pueden sobrevivir o deponer las grandes cantidades de caliza que contienen sus esqueletos. Cuando los corales están estresados, las zooxantelas son los primeros elementos que salen. Estas algas le proveen al coral la mayoría de su alimento y oxigeno. Los corales se pueden recuperar después de periodos de blanqueamiento, sin embargo, a medida que el periodo de exposición y la severidad incrementan así también incrementa la mortalidad de los corales. Se espera que el emblanquecimiento de los corales y la consecuente mortalidad en el arrecife sea más frecuente a medida que la temperatura del mar incremente.

 

Lento crecimiento de corales. Se espera que el nivel del mar se eleve en un rango de 15 a 95 cm. (6 a 37.5 pulgadas) en el próximo siglo (IPCC, 2001). Es muy probable que la tasa de crecimiento vertical del coral sea más lenta que este incremento en el nivel del mar. Como resultado, los corales estarán en mayores profundidades, recibirán menos luz solar y crecerán más lentamente. El efecto combinado de arrecifes de coral a mayor profundidad y el lento crecimiento causará dos problemas a las áreas costeras:

 

1) Los corales no podrán proteger la costa tan efectivamente y la energía de las olas podría incrementar su fuerza; y

 

2) los arrecifes más pequeños producirán menor cantidad de sedimento de arrecife, lo cual construye y mantiene los cimientos de las islas.

 

• El daño físico a los arrecifes de coral. Se espera que mayor mortalidad de corales a medida que las tormentas y ciclones se tornen más frecuentes e intensos. Quizás la tasa de crecimiento de los arrecifes de coral no pueda ser suficiente como para contrarrestar el efecto de estos eventos destructivos.

 

Mortalidad de corales. Las crecientes temperaturas y niveles del mar y el incremento en la frecuencia de las tormentas incrementarán la mortalidad de los corales y amenazarán seriamente a los arrecifes de coral, especialmente aquellos que ya están bajo estrés. Estos cambios climáticos pueden ser, como el viejo proverbio lo dice, “la gota que derrama el vaso” para aquellos arrecifes que están bajo un estrés causado por mala calidad del agua, pesquerías destructivas y por los impactos del turismo.

 

El reporte del 2007 del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (Intergovernmental Panel on Climate Change) es uno de los muchos estudios que ilustran la evidencia científica sobre el incremento actual de las temperaturas promedio mundiales; el reporte atribuye el incremento a un aumento en la concentración de gases de invernadero antropogénicos (es decir, causados por las actividades humanas). El dióxido de carbono (CO2) es uno de los varios gases de invernadero que son responsables del calentamiento global. Desde la revolución industrial, las actividades humanas, tales como la quema de combustibles fósiles, la manufactura industrial, y la deforestación, han incrementado en un 36% la cantidad de CO2 en la atmosfera.

 

Debido a la creciente intensidad y escala en el ámbito geográfico de los recientes sucesos de blanqueo de coral, la pérdida de color masiva es considerada por la mayoría de los científicos de arrecifes como una amenaza muy importante para la salud de los arrecifes de coral del planeta. El peor episodio de blanqueo fue registrado en 1998, cuando todos los sistemas de arrecifes de los océanos tropicales del planeta resultaron afectados. En lugares como el Océano Indico, murieron sistemas enteros de arrecifes.

 

Acidificación de los océanos

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Fuente foto: Tony Webster

Los océanos han absorbido aproximadamente un tercio del CO2 que los humanos han emitido a la atmósfera (IPCC, 2001).  En épocas pre-industriales, los océanos tenían un pH de más o menos 8,2, lo cual es medianamente alcalino. Desafortunadamente, cuando la superficie de los océanos absorbe CO2, forma un ácido leve. A partir de la revolución industrial, la absorción de CO2 en los océanos les ha disminuido el pH en 0,1 unidades de pH, lo cual puede que no suene como gran cosa. Sin embargo, esto constituye un aumento del 30% en la concentración de iones de hidrógeno, los cuales son la base de la acidez en los líquidos. Los corales fabrican su propio esqueleto a partir de carbonato de calcio. Por lo tanto, el problema con el aumento de la acidez es que los iones de hidrógeno extra reaccionen con los iones de carbonato disueltos en el agua, y forman bicarbonato. A medida que esto ocurre, la disponibilidad en el agua de iones de carbonato libres cae vertiginosamente, lo cual les dificulta a los corales el acceso al carbonato que necesitan para fabricar sus esqueletos.

Impactos Ecosistemas de montañas/región Andina/páramos

Paramos

Paramos Andinos –Norte de Perú

El páramo es un ecosistema tropical de montaña que se desarrolla por encima del área del bosque y tiene su límite en las nieves perpetuas. Son ecosistemas de montaña andinos que pertenecen al Dominio Amazónico. Se ubican discontinuamente en el Neotrópico, desde altitudes de aproximadamente 2900 msnm hasta la línea de nieves perpetuas, aproximadamente 5000 msnm. En los Andes, los páramos se encuentran desde la cordillera de Mérida (Venezuela), atravesando las cadenas montañosas de Colombia y Ecuador, hasta la depresión de Huancabamba (Perú).

 

En términos biológicos, los páramos constituyen una parte importante de la extraordinaria diversidad ecológica de un país relativamente pequeño como el Ecuador pero con una variedad ambiental y biológica mayor a la de países con extensiones muy superiores (Mittermeier et al. 1997). Esta diversidad ecológica, debida fundamentalmente a la posición tropical, a la presencia de las cordilleras andinas y al paso de corrientes oceánicas frías y cálidas cerca de sus costas, ha llamado la atención y ha sido estudiada desde hace siglos; sin embargo, solamente en los últimos 40 ó 50 años se ha tratado de establecer un sistema claro de clasificación de esta diversidad.

 

Bajo la propuesta de ecorregiones propuesta por la WWF, existen cuatro ecorregiones de montaña delimitadas dentro de la categoría de "páramo":

 

  • Los Páramos de la Cordillera de Mérida (Cordillera de Mérida, oeste de Venezuela);
  • Los páramos de Santa Marta (Sierra Nevada de Santa Marta, norte de Colombia);
  • Los páramos norandinos (Colombia y norte y centro de Ecuador); y
  • Los páramos de la Cordillera Central (sur de Ecuador y norte del Perú)

 

El calentamiento global del planeta también afecta a este ecosistema y de dos maneras: por un lado, una de las fuentes del agua que almacenan y distribuyen, el deshielo de los glaciares, se ve fuertemente afectada. Por otro lado, las características de sus suelos dependen de que se mantenga una temperatura baja. Una subida en la temperatura significa que los suelos pierden su estructura particular y su capacidad hídrica.

 

Los estudios recientes del Proyecto Páramo resaltan que 800.000 ha sobre los 3.000 m están fuertemente intervenidas, principalmente por la agricultura (Proyecto Páramo 1999). Comparado con otros usos, éste es el mayor uso del espacio. Por tanto, como grupo, los  agricultores son los más importantes guardianes del páramo ecuatoriano. Hay preocupación en políticos, expertos en desarrollo e investigadores en el sentido de que la agricultura está acelerando procesos de degradación ambiental en el páramo con múltiples resultados adversos posibles.

 

En el caso de los páramos de Ecuador, la degradación de tierras tiene un significado especial en las zonas montañosas por sus atributos especiales. Las zonas montañosas cuentan con seis características: la inaccesibilidad, la fragilidad, la marginalidad cultural y/o económica local, la diversidad biológica y sociocultural demográfica fue considerada como la culpable. Las políticas de colonización e industrialización incluyeron aliviar la presión demográfica rural como justificativo. Segunda: en los años 70, la estructura de  tenencia bipolar de latifundio-minifundio fue identificada como la fuente del problema. Tercera: aparecen las explicaciones ecológicas de uso inapropiado con base en la clasificación de uso de tierras de PRONAREG-ORSTOM. También, entre las explicaciones ecológicas están las interpretaciones históricas. Ramón (1993) y de Noni (1986) proveen interpretaciones históricas sobre la degradación de tierras en la Sierra con base en cambios estructurales en el uso de la tierra que comienzan con la llegada de los españoles. La realidad de la degradación probablemente incluye contribuciones de los tres fenómenos.

 

Bibliografía Recomendada: pdf_web

Vásquez, A., Buitrago, A., (Editoras).

El gran libro de los páramos - Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander Von Humbolt.

Proyecto Páramo Andino. Bogotá-Colombia 208pp.

Vásquez, A., Buitrago, A. C. (Editoras).
El gran libro de los páramos. 2011.
Instituto de Investigación de
Recursos Biológicos Alexander von
Humboldt. Proyecto Páramo Andino.
Bogotá, D. C. Colombia. 208 pp.

 

Olas de calor

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© Specmode, Flickr, licencia cc by sa 2.0

Una ola de calor es un periodo prolongado de tiempo excesivamente cálido, que puede ser también excesivamente húmedo. El término depende de la temperatura considerada "normal" en la zona, así que una misma temperatura que en un clima cálido se considera normal puede considerarse una ola de calor en una zona con un clima más templado.

 

Retroceso de Glaciares

Retroceso_Glaciares

Retroceso de glaciares alpinos, caso de Nueva Zelanda.

 

El hielo de los glaciares no es otra cosa que el producto de la compresión de la nieve por efecto de su propio peso. Así que, para la formación de un glaciar, hace falta que se cumpla una condición fundamental: que la cantidad de nieve caída a lo largo del año en una determinada zona, sea mayor que la derretida. El tiempo necesario para la formación del hielo a partir de la nieve varía de un glaciar a otro, ya que depende de la nubosidad y la temperatura, al formase más rápidamente el hielo cuanto más templada sea ésta, porque se funde y se congela nuevamente. De esto se deduce que para la formación de un glaciar, no sólo son necesarias grandes nevadas sino, más importante todavía, que la temperatura media anual permita conservar la nieve caída.

 

Por eso las grandes extensiones de hielo actuales (Antártida y Groenlandia) no están situadas en las altas cordilleras de latitudes medias, donde las nevadas son abundantes pero también lo es la fusión veraniega, sino en los extremos de cada Hemisferio donde la escasa radiación solar no permite la desaparición de la nieve.

 

La retirada de los glaciares desde mediados del s. XIX en todo el mundo no está bien documentada y se ha convertido en un problema sobre las oscilaciones climáticas de enfriamiento, de relevancia. Este fenómeno afecta a la disponibilidad de agua dulce para el consumo humano y el regadío, y, a más largo plazo, podría elevar el nivel general de los océanos. El deshielo podría provocar inundaciones tanto a nivel local, en las poblaciones cercanas a los glaciares, como a nivel global en las ciudades costeras.

 

El retroceso de los glaciares no se debe confundir con otros fenómenos cíclicos, como el deshielo anual que se produce cada primavera en las montañas al fundirse la nieve y que, al ser un fenómeno puramente estacional, no se debe a las mismas razones que el derretimiento de los glaciares. La fusión de la nieve en los meses de verano tiene en general consecuencias positivas, ya que genera una fuente valiosa de agua dulce y el proceso se repite año tras año. El problema surge cuando el fenómeno no es estacional, es decir, el glaciar no recupera su volumen inicial en los meses fríos, año tras año ve mermado su volumen y, por lo tanto, la fuente de agua dulce se ve amenazada. Las causas principales del retroceso de los glaciares son el incremento de la temperatura global y el menor volumen de precipitaciones en las zonas afectadas.

 

Desde el fin de la Pequeña Edad de Hielo alrededor de 1850 muchos glaciares de todo el mundo han visto decrecer su volumen. Este fenómeno es denominado por los glaciólogos retroceso de los glaciares y, dada la coincidencia temporal entre la aparición del fenómeno y el incremento en la emisión de gases invernadero, en los últimos años la tendencia es atribuir buena parte del fenómeno a la acción humana. No obstante el clima es extraordinariamente complejo y sus mecanismos naturales de regulación están siendo investigados actualmente. Reconstruir la historia climática de la Tierra no es una tarea sencilla

 

Ciclos Biogeoquímicos

 

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Atmófera y Océano

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Tiempo y Clima

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Variablidad Climática

bullet_blue Ciclos Biogeoquímicos

 

El término Ciclo Biogeoquímico deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e interviene un cambio químico. Gracias a los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos; sin estos ciclos los seres vivos se extinguirían por esto son muy importantes. Estos son procesos naturales que reciclan elementos en diferentes formas químicas desde el medio ambiente hacia los organismos, y luego a la inversa. Agua, carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo y otros elementos recorren estos ciclos, conectando los componentes vivos y no vivos de la Tierra.

 

La tierra es un sistema cerrado donde no entra ni sale materia. Las sustancias utilizadas por los organismos no se "pierden" aunque pueden llegar a sitios donde resultan inaccesibles para los organismos por un largo período. Sin embargo, casi siempre la materia se reutiliza y a menudo circula varias veces, tanto dentro de los ecosistemas como fuera de ellos.

 

Existen varios tipos de ciclos biogeoquímicos como el del fósforo y del azufre que son de tipo sedimentario (los nutrientes circulan principalmente en la corteza terrestre) y del carbono, nitrógeno y oxígeno que son de tipo gaseoso (los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos). Para el caso particular del ciclo del agua o hidrológico, esta circula entre el océano, la atmósfera, la tierra y los organismos vivos; este ciclo además distribuye el calor solar sobre la superficie del planeta.

 

Ciclo del agua o ciclo hidrológico

 

El ciclo hidrológico se define como el "proceso integrante de los flujos de agua, energía y algunas sustancias químicas". En la figura se resumen cualitativamente los principales elementos componentes del ciclo hidrológico.

 

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Ciclo hidrologico

 

Así, el agua cae sobre la superficie terrestre en forma de precipitación líquida o sólida (nieve, granizo, etc.). Parte de aquella puede ser evaporada antes de tocar la superficie terrestre. Aquella fracción que alcanza la vegetación es parcialmente retenida por las hojas y cobertura foliar de las plantas (intercepción). De allí, una parte es evaporada nuevamente hacia la atmósfera o escurre y cae hacia el suelo, desde donde puede infiltrarse o escurrir por las laderas siguiendo la dirección por las mayores pendientes del terreno.

 

Aquella fracción que se infiltra puede seguir 3 rutas bien definidas: una parte es absorbida por la zona radicular de las plantas y llega a formar parte activa de los tejidos de las plantas o transpirada nuevamente hacia la atmósfera; puede desplazarse paralelamente a la superficie del terreno a través de la zona no saturada del terreno, como flujo subsuperficial hasta llegar a aflorar en los nacimientos o manantiales y la otra ruta es continuar infiltrándose hasta llegar a la zona saturada del terreno, donde recargará el almacenamiento de aguas subterráneas.

 

Las aguas subterráneas, que se hallan limitadas en su parte inferior por depósitos impermeables (arcillas, formaciones rocosas, etc.) no permanecen estáticas, sino que a su vez se desplazan entre dos sitios con diferencias en sus equipotenciales. No hay que olvidar que la evaporación es un proceso continuo cuasi-estacionario presente en todos los puntos de la cuenca, el cual va desde la evapotranspiración en la vegetación hasta aquella proveniente de la superficie del terreno, los cuerpos abiertos de agua, las corrientes principales y secundarias y las zonas no saturadas y saturadas del terreno.

 

Como puede verse, el ciclo hidrológico comprende una serie de interacciones continuas bastante complejas y de carácter no lineal. En conclusión, se puede definir:

 

- El ciclo hidrológico es la sucesión de estados que atraviesa el agua al pasar de la atmósfera a la tierra y volver a la atmósfera: evaporación del suelo, del mar, o de superficies de aguas continentales; condensación para formar nubes, precipitación, acumulación en el suelo y en superficies de agua y re evaporación.

 

- El ciclo hidrológico externo es la componente del ciclo hidrológico tal que el vapor de agua evaporado de la superficie del mar se condensa bajo la forma de precipitación, la cual cae sobre los continentes.

 

- El ciclo hidrológico interno es la componente del ciclo hidrológico limitado a una cierta superficie continental: el vapor de agua evaporado por esta superficie se condensa bajo la forma de precipitación dentro de los límites de esta misma región. (En realidad, parte del agua evaporada no entra dentro de la circulación interna porque es arrastrada por los vientos fuera de los límites del territorio dado).

 

Ciclo del Carbono

 

El carbono es parte fundamental y soporte de los organismos vivos, porque proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos y otras moléculas esenciales para la vida contienen carbono.  El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímico donde el carbono sufre distintas transformaciones a lo largo del tiempo (ver Figura 4). Este ciclo juega un papel importante en la regulación del clima del planeta. Este elemento se encuentra depositado en todas las esferas del sistema global en diferentes formas: en la atmósfera como dióxido de carbono, metano y otros componentes; en la hidrosfera, en forma de dióxido de carbono disuelto en al agua; en la litósfera, en las rocas y en depósitos de carbón, petróleo y gas; en la biosfera, en los carbohidratos; en la antropósfera, en diferentes formas en los objetos creado por la sociedad. El carbono circula entre la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la litosfera por medio de la interacción en escalas de tiempo que van desde procesos que demoran algunas horas, días, meses y estaciones hasta aquellos que tardan largos periodos geológicos.

 

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Ciclo del Carbono

 

 

En resumen, los pasos más importantes del ciclo del carbono son los siguientes:

  • El dióxido de carbono de la atmósfera es absorbido por las plantas y convertido en azúcar, por el proceso de fotosíntesis.
  • Los animales comen plantas y al descomponer los azúcares dejan salir carbono a la atmósfera, los océanos o el suelo.
  • Bacterias y hongos descomponen las plantas muertas y la materia animal, devolviendo carbono al medio ambiente.
  • El carbono también se intercambia entre los océanos y la atmósfera. Esto sucede en ambos sentidos en la interacción entre el aire y el agua.
  • Desde 1750, la concentración de CO2 ha aumentado de manera significativa. Aquí se muestra un gráfico de la concentración detectada de núcleos de hielo en Low Dome, Antártida.

 

concentracion_carbono_BCC

Concentración carbono

 

Además, el ciclo del carbono tiene procesos muy rápidos, rápidos, lentos y muy lentos.

 

velocidad_intercambio_procesos_CO2

Velocidad intercambio procesos CO2

El CO2 proviene de varias fuentes. Por ejemplo, las plantas absorben el dióxido de carbono  para la madera, las ramas y hojas. Luego, las liberan a la atmósfera cuando las hojas caen o el árbol muere. La preocupación actual es que hay combustible fósil que está siendo insertado en la atmósfera en concentraciones enormes de CO2 a una tasa tan acelerada que es más alta de lo que el sistema climático puede tolerar o adaptarse.

 

Ciclo del Nitrógeno

 

La atmósfera es el principal reservorio de nitrógeno, donde constituye hasta un 78 %  de los gases. Sin embargo, como la mayoría de los seres vivos no pueden utilizar el nitrógeno atmosférico para elaborar aminoácidos y otros compuestos nitrogenados, dependen del nitrógeno presente en los minerales del suelo. Por lo tanto, a pesar de la gran cantidad de nitrógeno en la atmósfera, la escasez de nitrógeno en el suelo constituye un factor limitante para el crecimiento de los vegetales.

 

El proceso a través del cual circula nitrógeno a través del mundo orgánico y el mundo físico se denomina ciclo del nitrógeno.

 

ciclo_nitrogeno

Ciclo del Nitrógeno

 

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