Polar Campaigns

Projects participating in the 2021 - 2022 Antarctic Campaign

 
Proyecto DRACC2022: EVENTOS TECTÓNICOS Y OCEANOGRÁFICOS EN EL DESARROLLO DE LA CORRIENTE CIRCUMPOLAR ANTÁRTICA (ACC) Y SU RELACIÓN CON LA EVOLUCIÓN PALEOCLIMÁTICA Y DEL CASQUETE DE HIELOS
 

El principal objetivo del proyecto DRACC2022 es obtener un mayor conocimiento sobre las edades y los principales eventos y procesos (tectónicos, oceanográficos y climáticos) que conducen al desarrollo y evolución de la Corriente Circumpolar Antártica (CCA), y de cómo se relacionan con los registros de la evolución paleoclimática global y de la evolución de la capa de hielo antártico. Para lograr este objetivo, planeamos estudiar datos geofísicos y secciones sedimentarias coetáneas de registros marinos y terrestres en los pasos oceánicos de Drake-Scotia y Tasmania, cubriendo intervalos seleccionados (los umbrales en el clima global o en intervalos cálidos previos) desde el Eoceno superior. La CCA juega un papel importante en la distribución global de calor, nutrientes, sal, carbono, así como en el intercambio de gases atmósfera-océano y por lo tanto, ejerce mucha influencia en el clima de la Tierra. Pese a la importancia de la CCA en el Sistema Climático terrestre, hay muchas incógnitas y controversias sobre su origen y su evolución. Se prevé que el calentamiento climático fortalezca los vientos del oeste del hemisferio sur y provoque un desplazamiento hacia el polo de la CCA, lo que influiría en: el fortalecimiento del afloramiento, el transporte del calor y del carbono, y en la estabilidad de la capa de hielo de la Antártida anclada bajo el nivel del mar, por fusión de sus bases. La monitorización por satélite ha mostrado que la tasa de fusión marina basal ha superado la de la fusión superficial. Como resultado, las aguas superficiales y profundas del Océano Austral son menos salinas. Para poner estos cambios en perspectiva, es fundamental mejorar nuestra comprensión de las condiciones tectónicas, climáticas y paleoceanográficas que han conducido al inicio y a las variaciones de la CCA: 1) a través del estudio de los umbrales en la evolución del clima terrestre (transiciones Eoceno-Oligoceno y Oligoceno-Mioceno); y 2) durante episodios geológicos cálidos en el pasado con concentraciones de CO2 análogas a las actuales (el Plioceno inferior-medio) o superiores, como las predichas por el IPCC 2013 para el final de este siglo (el Mioceno, Oligoceno y Eoceno).

 
IPs: Carlota Escutia (UGR-CSIC) y Fernando Bohoyo Muñoz (IGME)
 
REF: CTM2017-89711-C2-1-P/CTM2017-89711-C2-2-P
Project ROCK-EATERSInvestigando como los microorganismos colonizan lavas volcánicas y rocas descubiertas tras el retrocesos glaciar

 

Biometeorización de rocas y procesos de formación de suelos en la zona crítica polar: aproximación multiescalar. ROCK-EATERS,  (Investigando como los microorganismos colonizan lavas volcánicas y rocas descubiertas tras el retrocesos glaciar). Los microorganismos que colonizan las rocas juegan un papel fundamental en los ciclos biogeoquímicos desde el inicio de la colonización gracias a su capacidad de interaccionar y transformar el sustrato mineral que habitan. En los ecosistemas terrestres polares, las rocas son el hábitat más importante para la vida microbiana terrestre, y a veces el único, y están colonizadas por microorganismos de vida libre, pero también por otros asociados de forma simbiótica como los líquenes. Esta colonización implica el establecimiento de interacciones microorganismo-mineral que generan transformaciones físicas y químicas sinérgicas en los minerales y la biometeorización (alteración inducida por entidades biológicas) de las rocas, que a la vez que generan degradación de la roca, liberan nutrientes al ecosistema. En este proyecto nos proponemos caracterizar estas comunidades microbianas y la dinámica de los procesos de biometeorización, a lo largo de las distintas fases de colonización en lavas volcánicas de distintas erupciones en la Isla Decepción y rocas de morrenas del glaciar Hurd en la Isla Livingston, ambas en las islas Shetland del Sur (Antártida). De esta manera podremos valorar tanto los efectos de la biometeriozacion sobre el funcionamiento y la resiliencia de estos ecosistemas, como sus contribuciones al ciclo de nutrientes y el desarrollo del suelo. La investigación se plantea a diferentes escalas.
 
IP: Asunción de los Ríos (MNCN-CSIC)
 
REF: (ROCK-EATERS, PID2019-105469RB-C22 financiado por la Agencia Estatal de Investigación.
 
Project GOLETA – Glacial Isostatic Adjustment in Antarctica and sea level changes: new insight from mantle electrical anisotropy (GOLETA)

 

Un proyecto de investigación español llevará a cabo por primera vez el estudio de las propiedades eléctricas del manto terrestre bajo la Antártida . El estudio de propiedades eléctricas del manto astenosférico terrestre bajo la Antártida nos ayuda a conocer mejor los procesos de hielo y deshielo que condicionan las variaciones del nivel del mar a escala global.

El proyecto GOLETA involucra a investigadores de la Universidad de Granada (UGR), el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC), el Instituto Geológico y Minero de España, la Universidad Autónoma de Madrid, las Universidades de Frankfurt y Lisboa, el Instituto de Geofísica de la Academia Checa de ciencias y el Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC).

El proyecto GOLETA, cuya responsable es la Dra. Lourdes González Castillo (UGR), se enmarca en el Programa Estatal de I+D+i Orientado a los Retos de la Sociedad, Modalidad de Jóvenes Investigadores (JIN) del Ministerio de Ciencia e Innovación. Este tipo de proyectos constituyen una oportunidad para investigadores doctores que aún no tienen vinculación permanente con ninguna institución.

El objetivo principal de este proyecto es determinar la influencia que los procesos de ajuste isostático asociados a las fases de hielo-deshielo sumados a los procesos tectónicos puedan tener en la distribución de las propiedades eléctricas del manto bajo la Antártida. El aumento de la capa de hielo en la superficie antártica producirá el hundimiento de la litosfera con el consecuente aplastamiento y flujo divergente de la astenosfera plástica. Los procesos de deshielo producirán el efecto inverso. Cabe esperar que, en las zonas tectónicamente estables de la Antártida, la conductividad eléctrica del manto tenga una dirección preferente radial al hundimiento y elevación isostáticos.  Sin embargo, en zonas tectónicamente activas, esa dirección radial debe estar modificada por los procesos tectónicos.

Los investigadores participantes en la campaña antártica española 2021-2022 del proyecto GOLETA aplicarán el método geofísico de prospección magnetotelúrica y realizarán por primera vez en la Antártida medidas de largo periodo. Este método les permitirá determinar la estructura eléctrica a profundidades de hasta varios centenares de kilómetros. Instalarán equipos de medida en distintos puntos de la Península Antártica y las Islas Shetland del Sur. La interpretación de los resultados obtenidos constituye todo un reto en las investigaciones de la estructura profunda de la Antártida.

Esquema del flujo astenosférico asociado a los procesos de ajuste isostático relacionados con las fases de hielo y deshielo en la Antártida. Modificado de Whitehouse et al., 2019.

REF: PID2019-108880RJ-I00 / AEI / 10.13039/501100011033

IP: Lourdes González Castillo, Dpto. de Geodinámica, Universidad de Granada.

Asier Madarieta, Graham Hill y Lourdes González en la BAE Gabriel de Castilla.

Instalación de equipo magnetotelúrico de largo periodo en Brawn Bluff (Península Antártica)

Puedes seguir toda la campaña desde aquí

Proyecto ANTOM – Transport and biogeochemistry of emerging pollutants and anthropogenic organic matter in the Southern Ocean (PBC2018 / 096612 / B-I00)
 

El objetivo de la expedición ANTOM-II en el océano Austral es analizar el impacto de los contaminantes emergentes y compuestos orgánicos semivolátiles de origen humano. Durante un mes, el equipo investigador, el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC), junto al Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC), el Instituto de Química Orgánica General (IQOG-CSIC) y la Universidade de Vigo, se centrará en analizar el potencial de los microorganismos marinos de la Antártida para degradar estos contaminantes de origen humano. La campaña se realiza a bordo del Buque de Investigación Oceanográfica “Hespérides”.

Este proyecto es una continuación del estudio que comenzó en diciembre de 2020, cuando la expedición ANTOM-I partió desde Vigo hasta Punta Arenas (Chile), y que recogió muestras de aire y agua en el océano Atlántico para determinar cómo se transportaban los contaminantes químicos hasta el océano Austral.

Los resultados que se obtengan de este proyecto ayudarán a entender los efectos que tiene la contaminación de origen humana en los ecosistemas antárticos. La huella química antropogénica determinada en esta zona es un reflejo del estilo de vida de la sociedad actual y este proyecto mostrará el alcance y el impacto de la contaminación en zonas remotas.

IP: Jordi Dachs (IDAEA);Begoña Jiménez (IQOG)

REF: PBC2018/096612/B-100

Proyecto Pimetan “El Papel de los pingüinos en los ciclos biogeoquímicos de metales traza en el Océano Austral”
 

El objetivo de PIMETAN es desvelar el papel que juegan los pingüinos en el funcionamiento ecológico de la Antártida. Para ello Pimetan analizará la composición en metales y nutrientes del guano en diferentes colonias de pingüinos; estudiará la forma química en la que se libera para determinar su efecto nutritivo y/o tóxico; y determinará la evolución histórica de las colonias de pingüinos para evaluar y predecir los efectos que el calentamiento global tendría sobre sus poblaciones y en consecuencia sobre el funcionamiento Antártico. Para poder conseguir estos objetivos, Pimetan cuenta con un equipo de científicos multidisciplinar compuesto por doctores en CC del Mar y Ambientales, Química, Biología y Geología.

IP: Antonio Tovar Sánchez (ICMAN-CSIC)

Proyecto: EL PAPEL DE LOS PINGUINOS EN LOS CICLOS BIOGEOQUIMICOS DE METALES TRAZA EN EL OCEANO AUSTRAL. Ref: RTI2018-098048-B-I00

Más información: http://pimetan.csic.es

Project PERPANTAR: ” Estudio de la presencia de síndromes de personalidad de los pingüinos antárticos”
 

Durante esta campaña vamos a estudiar la presencia de síndromes de personalidad de los pingüinos antárticos y como estas personalidades afectan a sus respuestas frente a cambios ambientales. Los individuos proactivos son más agresivos, tienden a ser más audaces, intrépidos y exploradores, mientras que los individuos reactivos son menos agresivos, tienden a ser tímidos y menos exploradores. La variación de la personalidad tiene consecuencias en la adecuación biológica (fitness) que afectan a diferentes factores comportamentales y ecológicos, como las relaciones depredador-presa, interacciones parasito-hospedador, competencia, sociabilidad, apareamiento, crianza, cuidado parental, demografía, dispersión, colonización, distribución en los hábitats, entre otros.
Equipo de investigación:  Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN), Universidad de Murcia, Universidad de Alcala de Henares, Instituto de Salud Carlos III y Universidad de Oxford.

Projects participating in the 2020 - 2021 Antarctic Campaign

” Sostenimiento de la serie histórica de geomagnetismo y aeronomía en la Isla Livingston”
 

El Observatorio del Ebro se encarga de la gestión del observatorio geofísico de Isla Livingston, que consta de una estación geomagnética, de la que se tienen medidas desde 1996, y también de un sondeador ionosférico, que se puso en operación en la campaña 2004-2005. Este último consiste en una antena emisora y otra receptora de ondas de radio con las que se obtiene un perfil de la ionización de las capas altas de la atmósfera causada principalmente por la radiación solar.

El campo magnético de la Tierra tiene su origen principal en una serie de corrientes eléctricas que fluyen en el núcleo. A parte del núcleo, hay otras fuentes menores del campo magnético que se encuentran en el entorno espacial de la Tierra, como son la magnetosfera y la ionosfera. Nos interesa la monitorización de la contribución de esas fuentes externas porque reciben la influencia de la actividad solar. Esa relación Sol-Tierra, disciplina que el Observatorio del Ebro lleva estudiando hace más de 100 años, es también conocida como Space Weather, y va adquiriendo cada vez más importancia por su repercusión en los sistemas tecnológicos terrestres.

El objetivo de un observatorio geomagnético es caracterizar pues la evolución temporal del vector campo magnético en un punto fijo del espacio. El de Livingston tiene el valor añadido de encontrarse en una zona con baja densidad de este tipo de instalaciones. Actualmente está compuesto por cinco casetas y una serie de pequeños habitáculos a su alrededor que contienen dispositivos electrónicos. Esas casetas contienen magnetómetros automáticos en registro continuo a lo largo del año, la electrónica que los gobierna, y un magnetómetro absoluto denominado DIflux, que permite calibrar manualmente los instrumentos automáticos durante las distintas campañas. La última instalación ha consistido en un instrumento absoluto automático denominado GyroDIF. Se trata de un magnetómetro completamente novedoso desarrollado por el Real Instituto Meteorológico de Bélgica. Su operación robotizada imita el proceso manual, aunque su construcción conlleva una serie de retos en relación a los materiales aptos para llevar a cabo las medidas magnéticas. Uno de los requisitos de este instrumento es la estabilidad térmica, que se ha conseguido a base de una caja aislante rellena de bloques de obra para suministrar inercia térmica. El conjunto se sitúa dentro de un iglú de fibra de vidrio. La instalación ha requerido también el desarrollo de un complejo sistema electrónico de alimentación y control gestionado por placas arduino.

Además del mantenimiento de todos esos registros, las actividades que pretendemos coordinar esta campaña pasan por la substitución de un datalogger que hemos detectado que se encuentra caído, así como la instalación de unos reguladores para tratar de alimentar mejor esos dataloggers. Otro de nuestros objetivos es poder manipular remotamente el proceso de medida del GyroDIF desde España, con la posibilidad de resolver eventuales problemas de software, e incluso de hardware, así como poder acceder a todos los datos geomagnéticos registrados por la estación. Eso puede llevarse a cabo con un link a través de la flota Iridium, y ya se ha probado durante este invierno, pero debe consolidarse durante esta campaña y las próximas invernadas.

 
IP: J. Miquel Torta, Observatori de l’Ebre, Universitat Ramon Llull-CSIC, Roquetes (Tarragona)
 

Instalaciones del observatorio geomagnético de la Base Antártica Española Juan Carlos I.

 
” Transporte y biogeoquímica de contaminantes
emergentes y materia orgánica antropogénica en el océano austral” ANTOM
 

Una enorme cantidad de compuestos químicos sintéticos, así como las mezclas complejas de hidrocarburos emitidas por la combustión de combustibles fósiles o vertidos accidentales de petróleo, entran como contaminantes en el medio ambiente, modificando la composición de la biosfera. Los compuestos antropogénicos menos lábiles y más persistentes llegan a los océanos Atlántico y Austral mediante transporte y deposición atmosférica. De hecho, la huella química antropogénica que se encuentra allí es un reflejo del estilo de vida de la sociedad actual. El conocimiento actual del transporte y biogeoquímica de los contaminantes orgánicos está más avanzado para los contaminantes históricos que para los emergentes. Además, hay un intercambio importante de compuestos orgánicos semivolátiles y antropogénicos a los océanos. Esta entrada de carbono orgánico antropogénico puede ser relevante en el ciclo del carbono marino, pero ha sido poco estudiada. El objetivo general de ANTOM el estudio de las entradas atmosféricas de contaminantes orgánicos emergentes y de la materia orgánica antropogénica en los océanos Atlántico y Austral, y abordar el estudio de su relevancia biogeoquímica. Algunos de los objetivos específicos son el estudio del transporte y fraccionamiento de los contaminantes emergentes y la materia orgánica durante el transporte latitudinal, la elucidación de los efectos de estas entradas de compuestos antropogénicos en las comunidades fitoplanctónicas y bacterianas, y determinar el uso del P debido a las entradas de compuestos órgano-fosforados antropogénicos. Estos objetivos se abordarán mediante dos campañas oceanográficas, ANTOM-I y ANTOM-II en los océanos Atlántico y Austral, respectivamente. Durante estas campañas, se tomarán muestras para el análisis de contaminantes emergentes y compuestos orgánicos semivolátiles, y se realizarán experimentos sobre los efectos de la materia orgánica antropogénica en las comunidades microbianas.
La primera campaña ANTOM-I, que se desarrollará entre el 15 de diciembre de 2020 y el 15 de enero de 2021, recorrerá latitudinalmente buena parte del Océano Atlántico en el BO Sarmiento de Gamboa desde Vigo hasta Punta Arenas.

 
IP: Jordi Dachs (IDAEA-CSIC); Co-IP: Begoña Jiménez (IQOG-CSIC)
 

Más información: https://www.youtube.com/watch?v=px1D9rJ4KP4&t=193s

“El Papel de los pingüinos en los ciclos biogeoquímicos de metales traza en el Océano Austral” – PiMetAn

 

Numerosos estudios biogeoquímicos en el Océano Antártico se han centrado en la importancia de los metales traza sobre el control de la producción primaria (por ejemplo, Fe, Co) o como potencialmente tóxicos para el ecosistema (por ejemplo, Ag, Cd). No obstante, las razones por las que la limitación del Fe es frecuente en el Océano Antártico, o la existencia de elementos no biogénicos en las aguas superficiales en mayores concentraciones que las encontradas en otros océanos, son aún desconocidas. Puesto que Océano Antártico no está influenciado por aportes antropogénicos directos y las adiciones de metales no ocurren naturalmente, los estudios sobre los procesos de reciclaje de metales cobran especial interés para entender los ciclos que gobiernan su abundancia y distribución. A pesar de ello, hasta la fecha, no se ha abordado el papel que juegan los pingüinos, uno de los animales más abundantes en el Océano Austral, en el ciclo de los metales traza. El proyecto PiMetAn establece como hipótesis de trabajo que los pingüinos juegan un papel fundamental en el suministro de metales reciclados en las aguas superficiales antárticas, influyendo en sus concentraciones ambientales y en su funcionamiento ecológico. PiMetAn tiene como objetivo caracterizar la composición de metales trazas, el comportamiento bioquímico, la biodisponibilidad y la toxicidad de los productos de excreción de las tres especies de pingüinos más abundantes que viven en la Antártida (Barbijo: Pygoscelis antarctica, Adelia: Pygoscelis adeliae y Papúa: Pygoscelis papua). El trabajo propuesto incluirá campaĖas de muestreo en las islas Decepción y Livingston, junto con muestras recolectadas en diferentes regiones antárticas en colaboración con grupos internacionales de investigación. La investigación propuesta no tiene precedentes en términos de la repercusión potencial sobre un mejor conocimiento del ciclo biogeoquímico de los metales traza en el Océano Austral.

IP: Antonio Tovar Sánchez (ICMAN-CSIC)

Más información: http://pimetan.csic.es


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