El rol del Agua Intermedia Antártica (AAIW) en la distribución de gases (O2 N2O) en el Pacífico Sur Oriental y su influencia en la ventilación de la zona mínima de oxígeno.

Abstract

La formación de masas de agua intermedias y profundas en distintas regiones del océano es un mecanismo a través del cual el cambio climático es llevado al interior del océano. Tal es el caso del Agua Intermedia Antártica (AAIW), la masa de agua más extendida presente en todas las cuencas oceánicas a profundidades intermedias. En el océano Pacífico Sur Oriental (PSO), el AAIW se forma superficialmente al norte del Frente Polar ~60°S profundizándose paulatinamente hasta llegar a los 500 m de profundidad, donde se encuentra su núcleo, i.e. >80% de la masa de agua y llegando con más de un 60% de participación hasta los 30°S a 600 m, quedando, desde esta latitud y hacia el norte, bajo el Agua Ecuatorial Subsuperficial (EESW), favoreciendo la ventilación de esta masa de agua y de la Zona de Mínimo Oxígeno (ZMO) del PSO. Desde el frente polar, el transporte meridional de oxígeno disuelto (O2) a través del AAIW es el mecanismo dominante de distribución, con velocidades menores a 0,5 cm·s-1. Alrededor de los 35°S, debido a la presencia del giro subtropical del Pacífico sur, la velocidad zonal, y su consecuente transporte zonal de gases, comienza a ser importante, con velocidades aproximadas de 1,28 cm·s-1 De esta manera, el AAIW logra ingresar exitosamente O2 desde el Frente Polar a la columna de agua aportando concentraciones de hasta 300 μmol·L-1; situación opuesta es observada con el óxido nitroso (N2O). En la zona de formación, el AAIW se encontró subsaturado en N2O (<100%) con concentraciones de ~8 nmol·L-1 e incrementó hacia el ecuador una vez que se profundizó. Así, ambos gases en estudio presentaron patrones de distribución inversos y distintivos en dos secciones definidas del área de estudio, entre los 30º- 60ºS la distribución de ambos gases fue paulatina con una tasa de consumo de O2 de 22,5 nmol·L-1·d-1 y una tasa de producción del N2O de 1,40 pmol·L-1 ·d-1 mientras que entre los 18º- 22ºS, las distribuciones tendieron a ser abruptas en una menor distancia, con una tasa de consumo de O2 de 31,12 nmol L-1 d-1 y una tasa de producción de N2O de 23,57 pmol·L-1·d-1 El consumo de O2 estuvo asociado a la respiración de la materia orgánica acoplada a la nitrificación y sumada a la mezcla de O2 con otras masas de agua. Por su parte, el N2O mostró una producción lenta y paulatina entre 30°-60°S para convertirse en abrupta entre los 18º- 22ºS. La primera fue claramente atribuible al proceso de nitrificación de acuerdo a correlaciones positivas entre los parámetros N2O vs. AOU y N2O vs. NO3 - y la falta de correlación entre N2O vs. NO2 - y N2O vs. N*, confirmando la ausencia de desnitrificación. Para la segunda, el alto consumo de O2, fue asociado al consumo aeróbico y al aporte vertical o ventilación de O2 hacia la mínima. El AAIW en el océano Pacífico Sur ayuda a la ventilación del EESW y la ZMO con una difusión vertical de O2 de aproximadamente 0,3 nmol·m2·L-1·s-1 a 20°S y de 0,5 nmol·m2·L-1·s-1 a 25°S. Los bajos niveles de O2 estimulan la producción de N2O por nitrificación, sin poder descartar la existencia de otros procesos como la nitrificación desnitrificante o la desnitrificación. De hecho, experimentos de ciclamiento neto de N2O (control) indicaron una tasa de producción in situ entre 10,62 - 27,82 nmol·L-1·d-1, con una reducción en el N2O entre un 50% a un 85% bajo el efecto del inhibidor aliltiourea (ATU). Estos resultados indicarían que parte de la producción de N2O fue sensible al ATU, indicando la presencia de organismos (tanto bacterias como arqueas) amonio oxidantes. La presente investigación demuestra la producción local de N2O a profundidades intermedias asociadas al AAIW en contacto con el ESSW, la cual representaría una fuente de N2O tanto para la para ZMO, como para el giro subtropical del PSO. El AAIW sigue la circulación general de las aguas superficiales del giro subtropical entrando en el Pacífico sureste y mezclándose con las aguas ecuatoriales intermedias, mezclándose finalmente, a escalas de tiempo decadales, con el océano superficial intercambiando el contenido de N2O con la atmósfera.