Rol del océano y el clima en la modulación del gradiente latitudinal del radiocarbono atmosférico en el Hemisferio Sur.

Abstract

Del total global de átomos de carbono (C), el 98.89% son átomos de 12C (isótopo liviano), 1.11% de 13C (isótopo pesado no radiactivo) y solo un 10-10 % corresponden a átomos de 14C (isótopo pesado radiactivo). El átomo de 14C tiene una tasa de decaimiento radiactivo que es constante y aleatoria. Al decaer, se desintegra en partículas beta (-β) y átomos de nitrógeno. Cuando el átomo de 14C atmosférico es asimilado por algún ser vivo en sus estructuras sólidas, la concentración del 14C de estas estructuras disminuye a través del tiempo debido al decaimiento radiactivo, lo que se asocia a un envejecimiento. Al utilizar una curva de calibración, el 14C ha sido ampliamente utilizado para datar materia orgánica. Los árboles asimilan los isótopos de C formando anillos de crecimiento anuales, los cuales registran las proporciones isotópicas atmosféricas de C, siendo claves para la construcción de las curvas de calibración. Es así como los anillos de árboles son excelentes testigos de la variabilidad a través del tiempo del 14C atmosférico. En este sentido, se han constatado tres mecanismos naturales que modulan la variabilidad del 14C atmosférico: i) la producción de 14C en la estratósfera-baja, ii) el intercambio de C entre reservorios y iii) el transporte y mezcla de parcelas de aire. Por otro lado, existen dos mecanismos/eventos antropogénicos que han afectado significativamente los niveles de Δ14C atmosférico (que es la proporción 14C:12C corrigiendo el fraccionamiento isotópico dependiente de la masa y reincorporando el 14C perdido producto del decaimiento radiactivo): i) la quema de combustibles fósiles y ii) la detonación de armas termonucleares. De este modo, los anillos de crecimiento anuales de los árboles han sido utilizados para el estudio de estos mecanismos. No obstante, en las costas de Sudamérica frente al océano Pacífico Sudoriental, no existen registros de 14C atmosférico, siendo una interrogante i) las concentraciones de 14C atmosférico presentes en esta región, ii) su variabilidad a través del tiempo y iii) los principales mecanismos que la modulan. La presente tesis, además de mejorar significativamente las curvas de calibración del hemisferio sur, estudió la variabilidad a través del tiempo y los principales mecanismos que afectan al Δ14C atmosférico frente al océano Pacífico Sudoriental, a través del estudio de cuatro nuevos registros de Δ14C atmosférico. De este modo, se encontró la ocurrencia de un notable gradiente latitudinal de Δ14C atmosférico positivo de norte a sur a lo largo de las costas de Sudamérica occidental, el cual presentó ciertas excepciones asociadas al efecto del transporte y mezcla de parcelas de aire y al intercambio de C entre reservorios. Se determinó que los principales moduladores de las concentraciones de Δ14C atmosférico de Sudamérica tropical fueron el intercambio de carbono entre la atmósfera, la biósfera amazónica y el océano subtropical y los patrones de circulación atmosférica tropical. Por otro lado, la surgencia de aguas profundas y viejas, empobrecidas en 14C debido al decaimiento radioactivo, afectaron significativamente los niveles de Δ14C atmosférico sobre el océano austral disminuyendo los niveles de Δ14C. Los niveles de Δ14C atmosférico de las latitudes medias y altas del hemisferio sur permitieron estudiar en detalle la variabilidad a través del tiempo de las emisiones de CO2 del océano austral. De este modo, se encontró una notable, y sin precedentes, variabilidad interanual de las emisiones de CO2 del océano austral. Concluimos que las concentraciones de 14C atmosférico a lo largo del océano Pacífico Sudoriental trazan importantes mecanismos del sistema climático terrestre como lo son: i) El flujo del carbono entre la atmósfera, biósfera e hidrósfera, ii) Los patrones de circulación atmosférica y iii) La surgencia de aguas profundas y viejas del océano austral.