UNIVERSIDAD ALAS PERUANASFACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

PLAN DE TESIS

TÍTULO DEL PROYECTO

ANÁLISIS DE LA TASA DE EMISION DE DIOXIDO DE CARBONO (CO2) HACIA LA

ATMOSFERA DE SUELOS DESCONGELADOS DEL NEVADO DEL HUAYTAPALLANA

PRESENTADO POR EL ALUMNO

YOEL TACUNAN MEZA

DOCENTE

LUIS SUAREZ SALAS

HUANCAYO-PERÚ

2012

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 Descripción de la realidad problemática

El calentamiento global está asociado a un cambio climático que puede tener

causa antropogénica o no. El principal efecto que causa el calentamiento global es

el efecto invernadero, fenómeno que se refiere a la absorción por ciertos gases

atmosféricos principalmente H2O, seguido por CO2 y O3 de parte de la energía que

el suelo emite, como consecuencia de haber sido calentado por la radiación solar.

Cabe hacer presente que el carbono en la atmósfera en la forma de CO2

constituye una porción muy pequeña del total de este elemento en el sistema

climático. El carbono contenido en la atmósfera se estima en 730 PgC mientras

que el CO2 disuelto en los océanos es del orden de 38.000 PgC. Por otra parte, en

el sistema terrestre se estima que existen unos 500 PgC en las plantas, y que son

fijados en la forma de carbohidratos en el proceso de fotosíntesis, y otros 1.500

PgC en materia orgánica en diferente estado de descomposición. Eventualmente

todo el carbono transferido desde la atmósfera a la biosfera es devuelto a ella en la

forma de CO2 que se libera en procesos de descomposición de la materia vegetal

muerta o en la combustión asociada a incendios de origen natural o antrópico. A

nivel anual, los flujos de carbono atmósfera-océano y atmósfera-sistema terrestre

son aproximadamente nulos. Esto significa que unos 90 PgC se intercambian en

ambos sentidos entre la atmósfera y los océanos y unos 120 PgC entre la

atmósfera y el sistema terrestre. Cabe hacer notar que estos intercambios

representan una fracción considerable del total acumulado en la atmósfera, por lo

cual es importante conocer la forma como la actividad humana puede modificarlos.

Se estima que entre 1990 y 1999 el hombre emitió a la atmósfera un promedio de

6.3 PgC de carbono por año (1 PgC = 1 Peta-gramo de carbono = 1000 millones

de toneladas). Por otra parte, en el mismo periodo la tasa anual de traspaso de

carbono atmosférico hacia la biosfera se estimó en 1.4 PgC/año, y hacia el océano

en unos 1.9 PgC/año. De esta forma el hombre contribuyó a aumentar la

concentración del carbono en el reservorio atmosférico a una tasa de 3.0 PgC/año

durante este periodo.

1.2 Formulación del Problema¿Cuál será la tasa de emisión de CO2 a la atmosfera a causa del deshielo de los

suelos en el nevado del Huaytapallana?

1.3. Delimitación de la Investigación1.3.1 Delimitación Espacial

El experimento se llevará a cabo en un area de 300m2 en el nevado del

Huaytapallana a 11º54’54.08”S y 75º03’36.47”O a una altura de 5004 m.s.n.m.

situado al Nor-este de la Ciudad de Huancayo a 29 km en el departamento de

Junin.

Figura No. 1. Mapa de localización del sitio experimental

1.3.2 Delimitación Temporal

El experimento se realizará en un lapso de seis meses debido a que se desea

obtener una cantidad considerable de datos que puedan otrorgar la informacion

necesaria y confiables para poder determinar el anlisis que se pretende realizar.

1.3.3 Delimitación Cuantitativa

La delimitación cuantitativa estará en función a la tasa de emision del doxido de

carbono que pueda ser medible en la fase de la respiracion del suelo en un suelo

descongelado y otro congelado

2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

Determinar los posibles efectos que ocasionaría el deshielo de los suelos del

nevado el Huaytapallana.

3. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA. 3.1. Justificación de la Investigación

El siguiente trabajo de investigación se lleva a cabo con la finalidad de poder

cuantificar la tasa de emision de CO2 hacia la atmosfera y de esta manera poder

AREA DE ESTUDIO

predecir las aportaciones de CO2 a la atmosfera si se llegaran a descongelar

mas areas de suelo del nevado del Huaytapallana.

3.2. Importancia de la Investigación

Si continúa el deshielo del nevado del Huaytapallana, además de sus negativas

consecuencias sobre los ecosistemas, contribuirá a intensificar el calentamiento

global. Este hecho se debe a que en sus capas superiores almacena grandes

cantidades de CO2 y metano, dos de los peores gases de efecto invernadero

(GEI). Si estos suelos se descongelan, estos gases contaminantes acabarían

escapando a la atmósfera.

4. MARCO TEORICO4.1 Antecedentes de la investigación

Estudios recientes (Tans et al. 1990) han mostrado que menos de la mitad de la

cantidad de CO2 que se emite como resultado de la quema de combustibles

fósiles se acumula en la atmósfera. El resto debe acumularse en los océanos y

los ecosistemas terrestres. En este sentido, los estudios isotópicos sugieren que

los océanos no son responsables de toda esta asimilación, por lo que debe

existir un sumidero desconocido de CO2 en el ecosistema terrestre responsable

de que la tasa de incremento de CO2 en la atmósfera no sea tan elevada como

era de esperar dado el reciente incremento de la actividad industrial y los

cambios de uso de suelo (Houghton 2002). El conocimiento del mecanismo

responsable de tal absorción es fundamental para procurar su continuidad, así

como para tenerlo en cuenta a la hora de establecer soluciones al incremento

del CO2.

Los primeros estudios relacionados con el cambio climático fueron desarrollados

por Arrhenius en 1896 (citado por Oppenheimer y Petsonk, 2005). En 1941,

Flohn notó que la producción antropogénica de CO2 perturba el ciclo del carbono

llevando a un incremento constante de éste en la atmósfera. En 1957, Revelle y

Suess concluyeron que las actividades humanas estaban iniciando una

modificación geofísica global que llevaría a cambios climáticos. En el mismo año,

Keeling y colaboradores comenzaron el primer programa de mediciones de CO2

en Mauna Loa (Hawai) y en el Polo Sur, como parte del año geofísico

internacional (PRIEN, 2000 y Oppenheimer y Petsonk, 2005). Pero sólo en 1981

se estableció que la elevación de las concentraciones de GEI podría afectar la

productividad de la agricultura, subir el nivel del mar y generar efectos diversos

sobre los ecosistemas marinos y terrestres Oppenheimer y Petsonk, 2005).

Estudios anteriores sobre el cambio climático, muestran que las zonas del Ártico

tienen mucho más carbono almacenado que otras regiones. Y utilizando el

conjunto completo de datos obtenidos por estos estudios, el equipo estimó que

el carbono liberado por el norte boreal y regiones del Ártico aumentó en casi un

7%, en las regiones templadas alrededor de un 2% y en las regiones tropicales

alrededor de un 3%, mostrando una tendencia coherente con otros trabajos.Los

investigadores quieren saber si sus datos pueden proporcionar información más

detallada acerca de cada región. Así que rompieron la serie completa de climas

regionales y re-examinaron los más pequeños grupos de datos utilizando

diferentes métodos estadísticos. Los datos regionales de temperatura los climas

tropicales que se producen resultados conincidentes con otros resultados, tal

como la mayor cantidad carbono liberado en altas temperaturas, sin embargo,

los datos climáticos del ártico boreal no coinciden. Además, la eliminación de

sólo un 10% de datos de los bosques boreales árticos son suficientes para

invalidar su significación estadística. En conjunto, los resultados apoyan la idea

de que estos datos boreales son necesarios para alcanzar alguna significancia

estadística.( Thomson 26/03/2010).

4.2 Marco Teórico

4.2.1 Antecedentes acerca del cambio climático

Se entiende por cambio climático a aquellas modificaciones de clima atribuidas

directa o indirectamente a la actividad humana que alteran la composición de la

atmósfera mundial y que se suman a la variabilidad natural del clima observada

durante períodos de tiempo comparables (CMCC/NU, 1992). Por su parte, las

alteraciones naturales pueden ser explicadas en términos de las variaciones de la

intensidad de la energía solar que alcanza la superficie de la Tierra y las

emisiones de aerosoles producidas por las erupciones volcánicas que han estado

ocurriendo en el planeta desde su formación. El efecto invernadero se produce en

forma natural, cuando parte de la radiación solar atraviesa la atmósfera (flechas

amarillas en Figura 1), es absorbida por la superficie de la tierra (flechas B, C, D),

cambia su longitud de onda y se reemite como radiación infrarroja (flechas

naranjas), nuevamente es absorbida en la tropósfera y devuelta a la tierra debido

a la existencia de nubes y gases denominados gases de efecto invernadero (GEI)

(flechas E,F), aumentando la temperatura promedio de la Tierra (Lara, 2003).

4.2.2 Causas y evolución de las emisiones de GEI

Aunque exista consenso de que el promedio de la temperatura superficial de la Tierra

ha aumentado, no ha habido acuerdo respecto a la causa, es decir, si es un fenómeno

natural, producto de la actividad antrópica o ambas (Kaufmann y Stern, 1997). No

obstante, Hegerl et al. (2001) y PICC (2003) establecen que aunque se debe distinguir

entre la fluctuación climática natural y la influencia de la actividad humana, existe

evidencia de la manifestación de la acción antropogénica en el clima. Entre las causas

antropogénicas que han llevado a que el promedio de GEI esté progresivamente

aumentando se encuentran:

· Uso masivo y creciente de fuentes energéticas basadas en carbono fosilizado

(carbón mineral, gas natural, petróleo y sus derivados).

· Proceso de deforestación como resultado del uso masivo de leña como combustible,

aumento de superficies para uso agrícola, demanda de materia prima, entre otros,

dando como resultado la disminución significativa de la cobertura forestal y,

consecuentemente, la capacidad de almacenamiento de CO2.

· Aumento de la conversión de suelos forestales en agrícolas (especialmente en

arrozales), de la minería del carbón, de la industria extractiva del gas natural, de la

acumulación de basura de las grandes ciudades, de las excretas de los rumiantes,

entre otros, que aumentan las fuentes de emisiones de metano a la atmósfera.

· Incremento de prácticas agrícolas intensivas en uso de fertilizantes minerales

nitrogenados, de procesos de remoción de nitrógeno de fuentes industriales, de

motores de combustión, entre otros, que están dando origen a la liberación deóxido

nitroso a la atmósfera.

Las principales fuentes de aumento de GEI corresponden en un 45% a las emisiones

de GEI provenientes de procesos industriales y el 20% es producto de la deforestación

y el cambio de uso de los suelos (PICC, 2003). En el año 2003, la Convención Marco

de Cambio Climático de las Naciones Unidas comunicó que entre 1990 y 2000, se

disminuyó en un 3% el total de las emisiones anuales de GEI, debido principalmente a

la reducción de las emisiones provenientes de países con economías en transición

(disminución en un 37%), y de la Comunidad Europea (3,5%), donde las mayores

disminuciones se realizaron en Alemania (19%), aunque en España hubo un aumento

en las emisiones (35%). Por su parte, Canadá incrementó en 20%, Australia en 18%,

Estados Unidos en 14% y Japón en 11%. En relación a las actividades, las emisiones

de GEI del sector transporte crecieron un 20%, las del sector energía- industria un

10% y el transporte aéreo internacional alrededor del 48%.

4.2.3 respiración del sueloLa respiración del suelo se define como la producción total de CO2, por unidad

de área y de tiempo, en suelos intactos debido a la respiración de organismos

edáficos, raíces, hifas micorrícicas, y, en menor extensión, por la oxidación

química de los compuestos de carbono (Raich & Schlesinger 1992, Lloyd &

Taylor 1994, Yi et al. 2007). Esta actividad metabólica se mantiene debido al

equilibrio dinámico que existe entre las entradas de materia orgánica, procedente

de la biomasa y del sistema radicular de la vegetación (Witkamp 1969, Raich &

Schlesinger 1992) y las salidas por descomposición de la hojarasca y su

eventual acumulación en el suelo (Schulze 1967). La respiración edáfica juega

un papel crítico en la determinación de un amplio rango de fenómenos

ecológicos que van desde el funcionamiento individual de las plantas hasta la

concentración global del CO2 atmosférico (Liu et al. 2006). La respiración del

suelo está regulada por una serie de factores bióticos y abióticos tales como la

temperatura, el contenido hídrico, el inventario de nutrientes, la estructura de la

vegetación, la actividad fotosintética o el desarrollo fenológico de la planta (Singh

& Gupta 1977, Subke et al. 2006) así como por la biomasa de raíces finas y

microbiana (Adachi et al. 2006). La respiración anual del suelo está relacionada

directamente con la productividad primaria neta en turberas del subártico (Moore

1986) y con la producción de hojarasca en ecosistemas forestales (Schlesinger

1977, Raich & Nadelhoffer 1989, Davidson et al. 2002). En bosques tropicales, el

factor que mayor influencia tiene sobre la variación temporal de la tasas de

respiración del suelo no es tanto la temperatura edáfica sino el contenido de

agua o la precipitación debido a que la temperatura del suelo es relativamente

constante (Kursar 1989, Davidson et al. 2000). A escala global, las tasas anuales

de la respiración edáfica están correlacionadas positivamente con las medias

anuales de la temperatura del aire, la precipitación y la productividad primaria

neta en diferentes tipos de vegetación (Raich & Schlesinger 1992).

En años recientes, se ha prestado mucha atención a la respiración edáfica, ya

que este proceso ecológico se reconoce como la principal fuente de flujo de

carbono procedente de la superficie del suelo y uno de los componentes

cruciales dentro del ciclo del carbono en ecosistemas terrestres (Raich &

Schlesinger 1992, Raich & Potter 1995). Se ha reportado que la respiración del

suelo podría representar del 40 al 90% de la respiración de los ecosistemas

forestales (Schlesinger & Andrews 2000). En una escala global, la respiración del

suelo produce 80,4 Pg CO2-C anualmente (1Pg=1015g), el cual es

aproximadamente 10 veces más alto que la combustión de compuestos fósiles y

la deforestación combinadas (Raich et al. 2002). Así, pequeños cambios en la

respiración del suelo pueden influir enormemente en la concentración del

carbono atmosférico y en el balance calórico (Veenendaal et al. 2004, Kane et al.

2005) La respiración del suelo se ha convertido en el evento central de los

cambios ecológicos globales debido a su papel controversial en los procesos de

calentamiento global (Giardina & Ryan 2000) ya que contribuye a determinar si

un ecosistema dado se comporta como fuente de carbono o sumidero de CO2

(Jassal et al. 2007).

4.3. Marco ConceptualAbreviaturasG giga (prefijo equivalente a factor de multiplicación igual a 109)

M mega (prefijo equivalente a factor de multiplicación igual a 106)

m3 metro cúbico

ms materia seca

Tera (prefijo equivalente a factor de multiplicación igual a 1012)

5. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION5.1. Hipótesis de la Investigación

Ho=No existe emisión considerable de CO2 a causa del deshielo de suelos del nevado.

5.2. Variables

Variable independiente = Tº, Tasa de respiración del suelo, Humedad del suelo

Variables dependientes = fechas de medición, tipo de suelo

5.3 Indicadores

textura, profundidad, conductividad, hidráulica, densidad, aparente, capacidad de

retención de agua, carbono y nitrógeno de la biomasa microbiana

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