Los científicos de la EPFL han estudiado dos mecanismos que pueden ayudar a llevar oxígeno a las profundidades de un lago, lo que es esencial para preservar el ecosistema del lago. La clásica renovación de aguas profundas causada por el enfriamiento de la superficie durante el invierno se está volviendo menos eficiente debido al cambio climático. especialmente en lagos profundos.

Los lagos deben contener un cierto nivel de oxígeno disuelto para mantener la calidad del agua y preservar sus ecosistemas. Mientras que las capas superiores de un lago son típicamente ricas en oxígeno, ese no es el caso de las capas más profundas; en la mayoría de los lagos, La oxigenación de estas capas ocurre principalmente a través de un proceso llamado enfriamiento convectivo que tiene lugar durante los períodos más fríos de otoño e invierno. Para lagos profundos en climas templados, como el lago de Ginebra, Los inviernos a menudo no son lo suficientemente fríos para que este proceso ocurra en una escala adecuada, lo que significa que las aguas muy profundas no se ven afectadas. El último enfriamiento convectivo de profundidad total en el lago de Ginebra tuvo lugar en 2012 durante una ola de frío severo (CIPEL).

Comprender otros mecanismos de renovación de aguas profundas

"Con el cambio climático, cada vez hay más inviernos en los que no se cumplen las condiciones necesarias para este proceso, "dice Rafael Reiss, un doctorado reciente. egresado del Laboratorio de Ingeniería Ecológica (ECOL) de la EPFL. "Por tanto, necesitamos comprender otros mecanismos que podrían permitir la oxigenación de las capas más profundas de un lago". Estudió dos mecanismos alternativos de renovación en aguas profundas como parte de su doctorado. tesis, ambos son inducidos por el viento:intercambio entre cuencas, donde se intercambia agua entre el Petit Lac poco profundo y la cuenca Grand Lac más profunda, y surgencia costera. "A diferencia del enfriamiento por convección que se desencadena por las temperaturas del aire frío, los mecanismos que estudiamos son menos sensibles al cambio climático porque son impulsados ​​por el viento. Ocurren en el lago de Ginebra varias veces cada invierno y, por lo tanto, podrían desempeñar un papel cada vez más importante en la renovación y aireación de las capas más profundas. "dice Reiss.

El agua en estas capas profundas suele estar fría, pobre en oxígeno y rico en nutrientes. Las capas superiores, por otra parte, son más cálidos con concentraciones más altas de oxígeno y concentraciones más bajas de nutrientes. Las dos capas apenas se mezclan durante la mayor parte del año debido a sus diferentes densidades:el agua tibia es menos densa que el agua fría, lo que lleva a la denominada estratificación estable. Pero una vez que la temperatura del aire desciende durante el otoño y el invierno, las aguas superficiales se enfrían y la estratificación estable se erosiona gradualmente de arriba hacia abajo. Si el invierno es lo suficientemente frío, las aguas cercanas a la superficie alcanzan la misma temperatura, y consecuentemente la misma densidad, como las aguas más profundas. El resultado es un vuelco completo de la columna de agua, por lo que el oxígeno de las capas superiores se lleva al fondo y los nutrientes de las capas inferiores suben a la superficie.

Renovación de aguas profundas varias veces al invierno

El estudio de Reiss mostró que, bajo el efecto de la rotación de la tierra, los fuertes vientos invernales que soplan con frecuencia a través del lago de Ginebra desde el suroeste empujan las aguas costeras en la costa norte del Grand Lac hacia el centro del lago, con estas aguas siendo reemplazadas por el aumento de aguas más profundas. Los mismos vientos empujan las aguas superficiales del Petit Lac hacia el Grand Lac, provocando que las aguas más profundas del Grand Lac ocupen su lugar. Estos dos complejos mecanismos de intercambio provocan la falta de oxígeno, capas inferiores ricas en nutrientes para elevarse hacia arriba, a veces desde profundidades de más de 200 metros (el lago de Ginebra tiene una profundidad máxima de 309 metros). Estos resurgieron, las aguas profundas pueden permanecer cerca de la superficie durante varios días (o incluso llegar a la superficie) antes de volver a descender a grandes profundidades, permitiendo que se enriquezcan con oxígeno a través del intercambio con las capas superiores y la atmósfera.

Para realizar este estudio, Reiss y su equipo pasaron por primera vez dos inviernos recopilando datos en el campo, medir la velocidad de la corriente y la temperatura del agua. Luego emplearon un modelo hidrodinámico 3D y lo combinaron con una técnica de modelado llamada seguimiento de partículas para analizar las rutas de las aguas de afloramiento con gran detalle. "Nuestros hallazgos muestran cuán complejos son estos mecanismos, ", dice Reiss." Se llevan a cabo en 3D, lo que significa que no se pueden describir utilizando los modelos unidimensionales que se utilizan con frecuencia para predecir el impacto del cambio climático en los lagos. Estos mecanismos merecen mayor atención al evaluar la renovación de aguas profundas en grandes lagos profundos ".