Caracterización de la variabilidad de las concentraciones de CO2, y de los flujos de energía y masa en ambientes argentinos durante eventos de mal tiempo
DOI:
https://doi.org/10.24215/1850468Xe046Palabras clave:
pasajes frontales, flujos de superficie, intercambio neto del ecosistema, eventos precipitantesResumen
Los sistemas frontales y los eventos precipitantes influyen sobre los flujos de superficie y sobre las concentraciones de CO2 medidas sobre superficies homogéneas con vegetación. El entendimiento del efecto de los sistemas sinópticos y de mesoescala en el comportamiento de estas variables es de importancia para lograr buenas representaciones con modelos numéricos y/o estadísticos de los posibles escenarios futuros del clima. Por lo tanto, en este trabajo se analizaron los cambios introducidos por los sistemas frontales y precipitantes en los flujos y la concentración de CO2, y en los flujos de calor sensible y latente utilizando información micrometeorológica medida en distintos ambientes de la zona núcleo productiva argentina. Al estar ubicada en latitudes medias, esta región tiene una alta frecuencia de pasajes frontales. A su vez, la actividad productiva concentrada en la agricultura y ganadería garantiza una alta variabilidad de los flujos y concentraciones de CO2. Para el análisis, se utilizaron datos medidos con 10 torres micrometeorológicas ubicadas sobre superficies vegetales del país que estuvieron operativas entre mayo 2018-mayo 2019. En general, los eventos de mal tiempo aumentaron las concentraciones de CO2, la captura de los ecosistemas y la intensidad de los flujos de calor en mayor medida que los eventos de buen tiempo. En particular, con los sistemas más fríos la tasa de aumento de las concentraciones de CO2, la captura del ecosistema y el flujo de calor sensible fueron mayores que con sistemas más cálidos. El factor más influyente en la variabilidad observada fue la frecuencia de la precipitación. Por otro lado, la estación del año, la humedad del suelo, la vegetación activa, la intensidad y el tipo de precipitación tuvieron una baja influencia en las variables estudiadas. Este análisis ayuda a comprender mejor la influencia de los sistemas frontales y los eventos precipitantes sobre los flujos y las concentraciones de CO2 medidas sobre superficies homogéneas con vegetación del país, contribuyendo a los esfuerzos para modelar la variabilidad climática futura.
Referencias
Aubinet, M., Vesala, T., Papale, D. eds., 2012. Eddy covariance: a practical guide to measurement and data analysis. Springer Science & Business Media. https://doi.org/10.1007/978-94-007-2351-1
Baldocchi, D., Chu, H., Reichstein, M., 2018. Inter-annual variability of net and gross ecosystem carbon fluxes: A review. Agricultural and Forest Meteorology, 249, pp.520-533. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2017.05.015
Bautista, N.E., Gassmann, M.I., Pérez, C.F., 2023. Gross Primary Production, Ecosystem Respiration, and Net Ecosystem Production in a Southeastern South American Salt Marsh. Estuaries and Coasts, 46(7), pp.1923-1937. https://doi.org/10.1007/s12237-023-01224-8
Blázquez, J. y Solman, S.A., 2019. Relationship between projected changes in precipitation and fronts in the austral winter of the Southern Hemisphere from a suite of CMIP5 models. Climate Dynamics, 52, pp.5849-5860. https://doi.org/10.1007/s00382-018-4482-y
Crippa, M., Guizzardi, D., Solazzo, E., Muntean, M., Schaaf, E., Monforti-Ferrario, F., Banja, M., Olivier, J., Grassi, G., Rossi, S., Vignati, E., 2021. GHG emissions of all world countries. Publications Office of the European Union. https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC126363.
de Oliveira, R., de Quadro, M.F.L., Herdies, D.L., Andrade, H.N., 2024. Seasonal climatology of cold fronts in south-central South America from an automated detection system. Ciência e Natura, 46, pp.e85472-e85472. https://doi.org/10.5902/2179460X85472
Fahrmeir, L. Kneib, T., Lang, S., Marx, B. 2013. Regression : models, methods and applications. Berlin ; New York: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-34333-9
Gourdji, S.M., Karion, A., Lopez‐Coto, I., Ghosh, S., Mueller, K.L., Zhou, Y., Williams, C.A., Baker, I.T., Haynes, K.D., Whetstone, J.R., 2022. A modified Vegetation Photosynthesis and Respiration Model (VPRM) for the eastern USA and Canada, evaluated with comparison to atmospheric observations and other biospheric models. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 127(1), https://doi.org/10.1029/2021JG006290
Harde, H., 2023. Understanding Increasing Atmospheric CO2. Science of Climate Change, 3, pp.46-67. https://doi.org/10.53234/scc202301/23
Heldens, W., Burmeister, C., Kanani-Sühring, F., Maronga, B., Pavlik, D., Sühring, M., Zeidler, J., Esch, T., 2020. Geospatial input data for the PALM model system 6.0: Model requirements, data sources, and processing. Geoscientific Model Development Discussions, 2020, pp.1-62. https://doi.org/10.5194/gmd-13-5833-2020
Hersbach, H., Bell, B., Berrisford, P., Biavati, G., Horányi, A., Muñoz Sabater, J., Nicolas, J., Peubey, C., Radu, R., Rozum, I., Schepers, D., Simmons, A., Soci, C., Dee, D., Thépaut, J-N. 2023a: ERA5 hourly data on pressure levels from 1940 to present. Copernicus Climate Change Service (C3S) Climate Data Store (CDS). https://doi.org/10.24381/cds.bd0915c6. Accedido el 24-07-2023
Hersbach, H., Bell, B., Berrisford, P., Biavati, G., Horányi, A., Muñoz Sabater, J., Nicolas, J., Peubey, C., Radu, R., Rozum, I., Schepers, D., Simmons, A., Soci, C., Dee, D., Thépaut, J-N. 2023b: ERA5 hourly data on single levels from 1940 to present. Copernicus Climate Change Service (C3S) Climate Data Store (CDS). https://doi.org/10.24381/cds.adbb2d47. Accedido el 2023-07-24.
Hewson, T.D., 1998. Objective fronts. Meteorological Applications, 5(1), pp.37-65. https://doi.org/10.1017/S1350482798000553
Houze Jr, R.A., 1997. Stratiform precipitation in regions of convection: A meteorological paradox?. Bulletin of the American Meteorological Society, 78(10), pp.2179-2196. https://doi.org/10.1175/1520-0477(1997)078<2179:SPIROC>2.0.CO;2
Houze Jr, R.A., Rasmussen, K.L., Zuluaga, M.D., Brodzik, S.R., 2015. The variable nature of convection in the tropics and subtropics: A legacy of 16 years of the Tropical Rainfall Measuring Mission satellite. Reviews of Geophysics, 53(3), pp.994-1021. https://doi.org/10.1002/2015RG000488
Hurwitz, M.D., Ricciuto, D.M., Bakwin, P.S., Davis, K.J., Wang, W., Yi, C., Butler, M.P., 2004. Transport of carbon dioxide in the presence of storm systems over a northern Wisconsin forest. Journal of the Atmospheric Sciences, 61(5), pp.607-618. https://doi.org/10.1175/1520-0469(2004)061<0607:TOCDIT>2.0.CO;2
Huxman, T.E., Snyder, K.A., Tissue, D., Leffler, A.J., Ogle, K., Pockman, W.T., Sandquist, D.R., Potts, D.L., Schwinning, S., 2004. Precipitation pulses and carbon fluxes in semiarid and arid ecosystems. Oecologia, 141, pp.254-268. https://doi.org/10.1007/s00442-004-1682-4
INTA - Instituto de Suelos - CIRN., 2023. Cartas de Suelos República Argentina - Provincia de Buenos Aires (2.0). https://doi.org/10.5281/zenodo.7837681. Accedido el 18-05-2025
Jarvis, P., Rey, A., Petsikos, C., Wingate, L., Rayment, M., Pereira, J., Banza, J., David, J., Miglietta, F., Borghetti, M., Manca, G., 2007. Drying and wetting of Mediterranean soils stimulates decomposition and carbon dioxide emission: the “Birch effect”. Tree physiology, 27(7), pp.929-940. https://doi.org/10.1093/treephys/27.7.929
Jenkner, J., Sprenger, M., Schwenk, I., Schwierz, C., Dierer, S., Leuenberger, D., 2010. Detection and climatology of fronts in a high‐resolution model reanalysis over the Alps. Meteorological Applications: A journal of forecasting, practical applications, training techniques and modelling, 17(1), pp.1-18. https://doi.org/10.1002/met.142
Jung, M., Henkel, K., Herold, M., Churkina, G., 2006. Exploiting synergies of global land cover products for carbon cycle modeling. Remote Sensing of Environment, 101(4), pp.534-553. https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.01.020
Lasslop, G., Reichstein, M., Papale, D., Richardson, A.D., Arneth, A., Barr, A., Stoy, P., Wohlfahrt, G., 2010. Separation of net ecosystem exchange into assimilation and respiration using a light response curve approach: critical issues and global evaluation. Global change biology, 16(1), pp.187-208. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2009.02041.x
LI-COR Biosciences. 2021. Eddy Covariance Processing Software (Version 7.0.8) [Software]. Disponible en https://www.licor.com/support/EddyPro/software.html. Accedido el 2024-08-20
Lloyd, J., y J.A. Taylor. 1994. On the temperature dependence of soil respiration. Functional Ecology 8: 315–323 JSTOR. https://doi.org/10.2307/2389824
Marconato, U., Fernández, R.J., Posse, G., 2022. Cropland Net Ecosystem Exchange Estimation for the Inland Pampas (Argentina) Using EVI, Land Cover Maps, and Eddy Covariance Fluxes. Frontiers in Soil Science, 2, p.903544. https://doi.org/10.3389/fsoil.2022.903544
Matsushita, B., Yang, W., Chen, J., Onda, Y., Qiu, G., 2007. Sensitivity of the Enhanced Vegetation Index (EVI) and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) to Topographic Effects: A Case Study in High-density Cypress Forest. Sensors, 7(11), 2636–2651. https://doi.org/10.3390/s7112636
Mauder, M., y Foken, T. 2015. Eddy-Covariance Software TK3. In Documentation and Instruction Manual of the Eddy-Covariance Software Package TK3 (update) (p. 67). University of Bayreuth. https://doi.org/10.5281/zenodo.20349. Accedido el 18-05-2025
Merino, R. 2024. Tesis doctoral “Desarrollo de un modelo acoplado de vegetación-atmósfera para estudiar los flujos de dióxido de carbono en la región pampeana.” Facultad de Cs. Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires. https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7583_Merino.pdf
Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Cuarto Informe Bienal de Actualización de Argentina a la Convención Marco de las Naciones Unidas para el Cambio Climático. Publicación del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible; 2021. 342 p. https://unfccc.int/sites/default/files/resource/4to%20Informe%20Bienal%20de%20la%20Rep%C3%BAblica%20Argentina.pdf. Accedido el 2025-05-18
Naud, C.M., Martin, J.E., Ghosh, P., Elsaesser, G., Posselt, D., 2023. Automated identification of occluded sectors in midlatitude cyclones: Method and some climatological applications. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 149(754), pp.1990-2010. https://doi.org/10.1002/qj.4491
Nesbitt, S.W., Salio, P.V., Ávila, E., Bitzer, P., Carey, L., Chandrasekar, V., Deierling, W., Dominguez, F., Dillon, M.E., Garcia, C.M., Gochis, D., 2021. A storm safari in subtropical South America: Proyecto RELAMPAGO. Bulletin of the American Meteorological Society, 102(8), pp.E1621-E1644. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-20-0029.1
Oncley, S., 2021. NCAR/EOL ISFS Surface Meteorology and Flux Products, 5-minute. Version 2.0. NCAR/EOL In-situ Sensing Facility. UCAR/NCAR - Earth Observing Laboratory. https://doi.org/10.26023/ZPHJ-JW9W-2B0Y. Accedido el 2025-05-18.
Pal, S., Davis, K.J., Lauvaux, T., Browell, E.V., Gaudet, B.J., Stauffer, D.R., Obland, M.D., Choi, Y., DiGangi, J.P., Feng, S., Lin, B., 2020. Observations of greenhouse gas changes across summer frontal boundaries in the eastern United States. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125(5), p.e2019JD030526. https://doi.org/10.1029/2019JD030526
Papale, D., Reichstein, M., Aubinet, M., Canfora, E., Bernhofer, C., Kutsch, W., Longdoz, B., Rambal, S., Valentini, R., Vesala, T., Yakir, D., 2006. Towards a standardized processing of Net Ecosystem Exchange measured with eddy covariance technique: algorithms and uncertainty estimation. Biogeosciences, 3(4), pp.571-583. https://doi.org/10.5194/bg-3-571-2006
Parazoo, N.C., Denning, A.S., Kawa, S.R., Corbin, K.D., Lokupitiya, R.S., Baker, I.T., 2008. Mechanisms for synoptic variations of atmospheric CO2 in North America, South America and Europe. Atmospheric Chemistry and Physics, 8(23), pp.7239-7254. https://doi.org/10.5194/acp-8-7239-2008
Parton, W., Morgan, J., Smith, D., Del Grosso, S., Prihodko, L., LeCain, D., Kelly, R., Lutz, S., 2012. Impact of precipitation dynamics on net ecosystem productivity. Global Change Biology, 18(3), pp.915-927. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02611.x
Paul, E. y Frey, S. eds., 2023. Soil microbiology, ecology and biochemistry. Elsevier. https://doi.org/10.1016/C2019-0-04976-X
Posse, G., Lewczuk, N., Di Bella, C., Richter, K., Oricchio, P., Hilbert, J., 2018. Impact of land use during winter on the balance of greenhouse gases. Soil use and management, 34(4), pp.525-532. https://doi.org/10.1111/sum.12458
Posse, G. 2025. AmeriFlux BASE AR-CCg Carlos Casares grassland, Ver. 5-5, AmeriFlux AMP, (Dataset). https://doi.org/10.17190/AMF/1865474
Rasmussen, K.L. y Houze, R.A., 2011. Orogenic convection in subtropical South America as seen by the TRMM satellite. Monthly Weather Review, 139(8), pp.2399-2420. https://doi.org/10.1175/MWR-D-10-05006.1
Rasmussen, K.L. y Houze Jr, R.A., 2016. Convective initiation near the Andes in subtropical South America. Monthly Weather Review, 144(6), pp.2351-2374. https://doi.org/10.1175/MWR-D-15-0058.1
Reboita, M.S., Gan, M.A., Rocha, R.P.D., Ambrizzi, T., 2010. Regimes de precipitação na América do Sul: uma revisão bibliográfica. Revista brasileira de meteorologia, 25, pp.185-204. https://doi.org/10.1590/S0102-77862010000200004
Rey, A., Oyonarte, C., Morán-López, T., Raimundo, J., Pegoraro, E., 2017. Changes in soil moisture predict soil carbon losses upon rewetting in a perennial semiarid steppe in SE Spain. Geoderma, 287, pp.135-146. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2016.06.025
Roby, M.C., Scott, R.L., Biederman, J.A., Smith, W.K., Moore, D.J., 2022. Response of soil carbon dioxide efflux to temporal repackaging of rainfall into fewer, larger events in a semiarid grassland. Frontiers in Environmental Science, 10, p.940943. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.940943
Soil Survey Staff. 2015. Illustrated guide to soil taxonomy, version 2. U.S. Department of Agriculture, Natural Resources Conservation Service, National Soil Survey Center, Lincoln, Nebraska.
Stull, R.B., 2012. An introduction to boundary layer meteorology (Vol. 13). Springer Science & Business Media. https://doi.org/10.1007/978-94-009-3027-8
Thomas, C.M. y Schultz, D.M., 2019. What are the best thermodynamic quantity and function to define a front in gridded model output?. Bulletin of the American Meteorological Society, 100(5), pp.873-895. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-18-0137.1
Varble, A.C., Nesbitt, S.W., Salio, P., Hardin, J.C., Bharadwaj, N., Borque, P., DeMott, P.J., Feng, Z., Hill, T.C., Marquis, J.N., Matthews, A., 2021. Utilizing a storm-generating hotspot to study convective cloud transitions: The CACTI experiment. Bulletin of the American Meteorological Society, 102(8), pp.E1597-E1620. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-20-0030.1
Vidal, L., 2014. Convección extrema sobre Sudamérica: estructura interna, ciclos de vida e influencia de la topografía en la iniciación (Doctoral dissertation, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5573_Vidal
Wang, Q., Crowell, S.M., Pal, S., 2023. Atmospheric variations in summertime column integrated CO2 on synoptic scales over the US. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128(6), p.e2021JD036256. https://doi.org/10.1029/2021JD036256
Wutzler, T., Lucas-Moffat, A., Migliavacca, M., Knauer, J., Sickel, K., Šigut, L., Menzer, O., Reichstein, M., 2018. Basic and extensible post-processing of eddy covariance flux data with REddyProc. Biogeosciences, 15(16), pp.5015-5030. https://doi.org/10.5194/bg-15-5015-2018
Xiao, X., Hollinger, D., Aber, J., Goltz, M., Davidson, E.A., Zhang, Q., Moore III, B., 2004. Satellite-based modeling of gross primary production in an evergreen needleleaf forest. Remote sensing of environment, 89(4), pp.519-534. https://doi.org/10.1016/j.rse.2003.11.008
Yang, P., Zhao, L., Liang, X., Niu, Z., Zhao, H., Wang, Y., Wang, N.A., 2022. Response of net ecosystem CO2 exchange to precipitation events in the Badain Jaran Desert. Environmental Science and Pollution Research, 29(24), pp.36486-36501. https://doi.org/10.1007/s11356-021-18229-0
Zhao, H., Xu, X., Jia, G., Zhang, A., Wang, H., 2022. Antecedent water condition determines carbon exchange response to extreme precipitation events across global drylands. Theoretical and Applied Climatology, 149(3), pp.1705-1715. https://doi.org/10.1007/s00704-022-04134-0
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2024 Nahuel Ezequiel Bautista, María Isabel Gassmann, Paola Verónica Salio

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Acorde a estos términos, el material se puede compartir (copiar y redistribuir en cualquier medio o formato) y adaptar (remezclar, transformar y crear a partir del material otra obra), siempre que a) se cite la autoría y la fuente original de su publicación (revista y URL de la obra), b) no se use para fines comerciales y c) se mantengan los mismos términos de la licencia.
























