Procesos Biogeoquímicos y feedbacks

Actividad 1

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Tarea 1.1 - Caracterización biogeoquímica

Se realizará una caracterización biogeoquímica de las aguas costeras interiores y exteriores de DI, relacionándola con un estudio hidrodinámico. Este análisis proveerá datos para calcular flujos verticales y horizontales de elementos y compuestos biogeoquímicos. Se realizarán extensos estudios en Puerto Foster y aguas costeras circundantes, acompañados de trabajos de campo en la isla. Se adquirirán datos con diferentes estrategias según el área y se colectarán muestras de agua en diversos niveles de profundidad para determinar compuestos químicos esenciales.

Tarea 1.2 - Caracterización planctónica (>10 μm)

Se buscará determinar la influencia directa de los aportes continentales en el plancton. Se colectarán muestras de agua y se analizarán fracciones pequeñas y grandes del fitoplancton. Se usará citometría de flujo y microscopio de luz invertida para análisis. La biomasa del fitoplancton y el estado fisiológico se medirán con fluorómetros. Para la comunidad zooplanctónica, se usará una red y se procesarán muestras para identificación taxonómica y genética.

Tarea 1.3 - Experimentos cinéticos de laboratorio

Se realizarán pruebas de lixiviación en lote basadas en normativas, utilizando un equipo de vidrio con monitoreo continuo de pH y redox. Se probarán diferentes grados de acidificación líquida y oxidación sólida. Se propondrá un modelo cinético simplificado para describir la liberación de TMs y NUTs.

Tarea 1.4 - Generación de base de datos

Los elementos y compuestos biogeoquímicos determinados en la Tarea 1.1 se recopilarán para calcular su intercambio entre diferentes zonas acuáticas.

Tarea 1.5 - Cálculo de flujos de gases de efecto invernadero

Se estimarán los flujos de gases de efecto invernadero entre la atmósfera y todos los sistemas acuáticos muestreados en DI. Para cada gas, se calculará el flujo utilizando una parametrización basada en la velocidad del viento.

Tarea 1.6 - Investigación de procesos y mecanismos

Con los datos biogeoquímicos y físicos generados, se investigarán varios procesos relacionados con el ciclo marino de C, NUTs y TMs en DI. Esto incluirá el estudio de emisiones fumarólicas, contribuciones de guano de pingüino, metabolismo del ecosistema pelágico, y análisis exploratorio de aportes continentales.

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Procesos biogeoquímicos y feedbacks

Actividad 1

En la Actividad 1 se incluyen las siguientes tareas:

Tarea 1.1 - Caracterización biogeoquímica

Se realizará una caracterización biogeoquímica de las aguas costeras interiores y exteriores de la Isla Decepción, relacionándola con un estudio hidrodinámico. Este análisis proveerá datos para calcular flujos verticales y horizontales de elementos y compuestos biogeoquímicos. Se realizarán extensos estudios en Puerto Foster y aguas costeras circundantes, acompañados de trabajos de campo en la isla. Se adquirirán datos con diferentes estrategias según el área y se recogerán muestras de agua a distintos niveles de profundidad para determinar compuestos químicos esenciales.

Tarea 1.2 - Caracterización planctónica (>10 μm)

Se buscará determinar la influencia directa de los aportes continentales en el plancton. Se recogerán muestras de agua y se analizarán fracciones pequeñas y grandes del fitoplancton. Se usará citometría de flujo y microscopio invertido para realizar el análisis. La biomasa del fitoplancton y el estado fisiológico se medirán con fluorómetros. Para la comunidad zooplanctónica, se usará una red y se procesarán muestras para una posterior identificación taxonómica y genética.

Tarea 1.3 - Experimentos cinéticos de laboratorio

Se realizarán pruebas de lixiviación, utilizando un equipo de vidrio con monitoreo continuo de pH y redox. Se probarán diferentes grados de acidificación líquida y oxidación sólida. Se propondrá un modelo cinético simplificado para describir la liberación de metales traza y nutrientes.

Tarea 1.4 - Generación de base de datos

Los elementos y compuestos biogeoquímicos determinados en la Tarea 1.1 se recopilarán para calcular su intercambio entre diferentes zonas acuáticas.

Tarea 1.5 - Cálculo de flujos de gases de efecto invernadero

Se estimarán los flujos de gases de efecto invernadero entre la atmósfera y todos los sistemas acuáticos muestreados en Isla Decepción. Para cada gas, se calculará el flujo utilizando una parametrización basada en la velocidad del viento.

Tarea 1.6 - Investigación de procesos y mecanismos fisico-biogeoquímicos

Con los datos biogeoquímicos y físicos generados, se investigarán varios procesos relacionados con el ciclo marino de C, nutrientes y metales traza en Isla Decepción. Esto incluirá el estudio de emisiones fumarólicas, contribuciones del guano de pingüino, metabolismo del ecosistema pelágico, y análisis de aportes continentales.

Acoplamiento físico-bioquímico

Actividad 2

En la Actividad 2 se incluyen las siguientes tareas:

Tarea 2.1.- Caracterización de masas de agua y estimaciones de transporte en masa

Se utilizará un sistema LADCP junto con un sistema CTD montados en una roseta oceanográfica para obtener datos de transporte en masa en Puerto Foster y alrededores de Isla Decepción. Más de 40 estaciones oceanográficas serán muestreadas en 8 transectos diferentes. Los datos se procesarán usando el software Visbeck, y se calculará el transporte en masa dividiendo la columna de agua en varias capas de densidad neutra.

Tarea 2.2.- Modelización idealizada y compleja de la circulación y mezcla baroclínica y barotrópica

Se postula que la circulación dentro de Isla Decepción es controlada por mareas internas y seiches. Para probar esta hipótesis, se creará un modelo lineal semi-analítico de dos capas. Se obtendrán por separado modos de propagación barotrópicos y baroclínicos. Los resultados se compararán con observaciones de campo. También se implementará un modelo Delft3D para obtener predicciones hidrodinámicas y biogeoquímicas.

Tarea 2.3.- Flujo total de intercambio (TEF) de volumen de agua y elementos y compuestos traza

Estudios previos han determinado tiempos de residencia en la corriente de Bransfield. DICHOSO determinará el TEF usando un marco isopicnal en la sección transversal de los Fuelles de Neptuno y proporcionará estimaciones precisas del tiempo de residencia combinando enfoques observacionales y computacionales.

Tarea 2.4.- Estimación de flujos biogeoquímicos horizontales y verticales. Análisis de escenarios actuales vs. proyectados

Se combinarán observaciones y datos de modelos para realizar una caracterización biogeoquímica de las aguas costeras internas y externas de Isla Decepción. Se utilizarán datos biogeoquímicos y físicos modelados y observados para investigar procesos y mecanismos responsables del ciclo marino de gases de efecto invernadero, nutrientes y metales traza. Se ejecutará el escenario AR6 IPCC SSP3-7.0 para obtener proyecciones para finales de siglo.

Programa observacional

Actividad 3

En la Actividad 1 se incluyen las siguientes tareas:

Tarea 3.1 - Campañas oceanográficos en Puerto Foster y aguas circundantes de Isla Decepción

Se ha diseñado una malla de estaciones de muestreo en la bahía Puerto Foster y alrededor de Isla Decepción para recoger muestras detalladas en las actividades anteriores a a bordo del B.I.O. Hespérides, haciendo uso de todos los instrumentos oceanográficos y soporte logístico y técnico. Además, las estaciones en lagunas mareales conectadas a Puerto Foster se muestrearán con embarcaciones ligeras desde la B.A.E. “Gabriel de Castilla”.

Tarea 3.2 - Instalación de líneas de fondeo

Se colocarán líneas de fondeo con instrumentación oceanográfica para la adquisición de datos in-situ que se requieren para la Actividad 2.

Tarea 3.3 – Monitorización en remoto mediante teledetección

Las técnicas de teledetección proporcionan una herramienta complementaria para la vigilancia oceanográfica, permitiendo una amplia cobertura espacial y temporal. Utilizaremos sensores de color oceánico y las misiones satelitales Sentinel-2A/B y Landsat-8/9. Además, se complementarán con mediciones de drones, que ofrecen alternativas a las limitaciones de la teledetección satelital.

Tarea 3.4 - Estrategias operativas para muestreo en áreas inaccesibles de Isla Decepción

En zonas geográficas difíciles de acceder en Isla Decepción, se utilizarán drones equipados con sistemas de recolección de agua como AWA y NERO. Estos dispositivos han demostrado ser efectivos en muestreos y emergencias anteriores. Cuando sea posible, se combinarán con muestreos a pie. Además, se usará un vehículo de superficie no tripulado (USV) para monitorizar la actividad de las fumarolas en zonas costeras de Puerto Foster.