Intercambios de co2 y vapor de agua en ecosistemas de alta montaña de matorral mediterráneo

Resumen

La preocupación por el cambio climático está concienciando a la comunidad internacional. Como consecuencia en los últimos años han surgido numerosos estudios para cuantificar los intercambios de carbono y vapor de agua de los ecosistemas terrestres con el objetivo de caracterizar la retroalimentación que el calentamiento global podría estar produciendo sobre la superficie. De esta manera, caracterizar localmente nuestros sumideros en el sentido de conocer su capacidad para asimilar CO2 y vapor de agua es fundamental. En los últimos años la técnica eddy covariance se ha consolidado como la herramienta más útil para cuantificar estos intercambios de masa y energía entre la atmósfera y el ecosistema. Este procedimiento, y otros de carácter complementario como las cámaras de suelo, son los empleados en este trabajo. Así, se explicará en detalle sus fundamentos físicos, su aplicación y aplicabilidad y la manera de corregirlos sus inconvenientes. Hasta la fecha existía un vago conocimiento de los intercambios de CO2 y vapor de agua en ecosistemas de alta montaña. Sin embargo, el estudio de estos ecosistemas recobra interés debido a su alto grado de vulnerabilidad al cambio climático y a la necesidad de las redes de flujos de carbono de abarcar todos los tipos de ecosistemas terrestres para cuantificar con menor incertidumbre las emisiones de gases de efecto invernadero a escala global. En este trabajo se estudiarán dos ecosistemas de montaña de matorral mediterráneo pertenecientes al Parque Nacional de Sierra Nevada: el piornal alpino de Laguna Seca y el ecosistema en la loma de Lanjaron recuperandose del incendio de septiembre 2005. Los resultados obtenidos muestran patrones estacionales de intercambio de carbono y vapor de agua parecidos en ambos ecosistemas. Concretamente, el momento de las entradas de agua (lluvia o nieve) determinan el comienzo, duración y potencial de absorción de carbono durante la época de crecimiento biológico. Además, debido al periodo de sequía, característico de los ecosistemas mediterráneos, se detectan grandes pulsos de respiración tras las primeras lluvias otoñales o de finales del estío. Tras estas lluvias y con condiciones meteorológicas favorables, la fotosíntesis puede llegar a reactivarse, dando lugar a una nueva época de crecimiento biológico. A pesar de presentar patrones estacionales comunes, cada ecosistema estudiado ofrece sus particularidades. Por ejemplo, en la zona quemada de Lanjaron se encontraron mayores emisiones de CO2 que en Laguna Seca con las primeras lluvias tras el seco verano. Estas diferencias en los patrones estacionales son las responsables de las discrepancias que se encuentran en el balance neto entre distintos años y entre distintas zonas experimentales. De esta manera, los dos ecosistemas se comportaron como fuente anual de carbono emitiendo, en el caso de Laguna Seca, 52+-7 g C m-2 en 2007 y 48+-7 g C m-2 en 2008 y en el caso de Lanjaron 191+-24 g C m-2 en 2008 y 76+-13 g C m-2 en 2009. El uso de la técnica eddy covariance para el estudio de intercambios de CO2 y vapor de agua se ha extendido rápidamente. Sin embargo, áun en la actualidad aparecen nuevas correcciones que modifican los resultados obtenidos. En este sentido, recientemente se ha demostrado que el calentamiento que genera el propio aparato de medida afecta a las estimaciones de los intercambios de carbono y vapor de agua (corrección de Burba). Aunque tal corrección ha sido descartada en algunos estudios posteriores en climas templados y cálidos, en las zonas experimentales frías como las de Lanjaron y Laguna Seca su aplicación se torna fundamental para evitar días de aparente secuestro de carbono sin sentido biológico. En esta tesis doctoral se ha estudiado en profundidad dicha corrección, aplicándose a otras zonas experimentales de la red española de medidas de flujos CARBORED-ES para analizar los fundamentos de la misma. Como consecuencia de este análisis se han encontrado otras metodologias de corrección al propio calentamiento del aparato de medida más eficaces para estimar el valor de la magnitud anual de la corrección. Esto último nos permite calcular la corrección de Burba en cualquier zona experimental a partir exclusivamente de la temperatura media anual del lugar sin necesidad de disponer de valores de intercambios de CO2 a menor escala. Para estimar los intercambios de CO2 y vapor de agua con la técnica eddy covariance se requiere medir sincronizadamente la velocidad del viento en sus tres componentes y la densidad de CO2 y vapor de agua a muy alta frecuencia (10 o 20 Hz tipicamente). Esto genera una gran cantidad de datos que necesitan ser gestionados y posteriormente procesados y corregidos con habilidad para obtener resultados finales coherentes. La iniciativa de crear nuestras propias rutinas de procesamiento para analizar los flujos de masa y energía en la zona experimental de Laguna Seca se hizo extensiva a otras zonas experimentales derivando en un software para el procesamiento de datos meteorológicos de libre distribución que aquí se presenta.