Mecanismos de transporte gaseoso de dióxido de carbono entre atmósfera y subsuelo en la cueva de Altamira
La cueva de Altamira (Cantabria) es conocida mundialmente por sus excepcionales pinturas y grabados paleolíticos. Sus características geológicas y su accesibilidad hacen de ella un escenario idóneo para estudiar los procesos de intercambio de gases entre el ambiente subterráneo y el medio exterior. La tesis doctoral de Elena García Antón, del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), analiza los procesos implicados en las variaciones de dióxido de carbono en el interior de la cueva y desarrolla un modelo basado en mecanismos de transporte gaseoso para cuantificar los flujos de recarga y desgasificación del CO2.
Hoy en día, el cambio climático es el gran protagonista de la investigación ambiental. El incremento en la concentración del CO2 atmosférico provoca un aumento del efecto invernadero que es el responsable del calentamiento global. En la última reunión del Protocolo de Kyoto se planteó la necesidad de conocer con exactitud las fuentes y sumideros de gases de efecto invernadero, así como los procesos que determinan su concentración y flujo de intercambio en la atmósfera.
Los datos de los que dispone la comunidad científica indican que menos de la mitad del CO2 emitido por la quema de combustibles fósiles se acumula en la atmósfera. Recientemente se ha comprobado que el océano no es el responsable de la absorción del resto del CO2, como se creía hasta ahora, por lo que debe existir un sumidero desconocido en los ecosistemas terrestres. También se ha destacado el papel que pueden desempeñar los flujos de CO2 asociados a la disolución y precipitación de carbonatos en el subsuelo, por lo que es importante evaluar la capacidad de almacenamiento geológico subterráneo de este gas.
La Tesis doctoral de Elena García Antón es parte de la investigación realizada a lo largo de dos décadas en la cueva de Altamira por el equipo del MNCN-CSIC, en la que se ha estudiado en detalle la dinámica microambiental de la cueva y se han explorado los procesos implicados en los flujos de CO2 entre la cueva y el exterior. El objetivo principal ha sido desarrollar un modelo basado en mecanismos de transporte gaseoso que permitiese simular los mecanismos implicados en la recarga y desgasificación de CO2 del ambiente subterráneo.
La señal isotópica δ13CO2 en el aire es un factor clave para determinar y cuantificar los procesos de intercambio gaseoso entre el medio subterráneo, el suelo y la atmósfera. Para controlar la dinámica microclimática se han medido parámetros como temperatura, humedad relativa, presión, contenido en 222Rn, velocidad del viento, etc. También se han evaluado las condiciones exteriores para determinar la influencia de las variaciones climáticas sobre el ambiente interno de la cueva.
Por primera vez se ha caracterizado conjuntamente la señal isotópica δ13CO2 de la atmósfera externa, el aire del suelo y el aire subterráneo a escala anual. Se ha visto que a lo largo del año la cueva alterna su papel como reservorio o fuente de CO2. La señal isotópica δ13CO2 del aire en la cavidad depende del grado de conexión con la atmósfera exterior, siendo más ligera y estable en invierno, en condiciones de aislamiento/recarga, y más pesada y variable en verano, en condiciones de desgasificación. La señal isotópica δ13CO2 del suelo también fluctúa estacionalmente, con menor concentración de CO2 en verano.
Otras aportaciones relevantes de la Tesis han sido demostrar que el suelo externo es la fuente principal del CO2 en la cavidad a lo largo del año y determinar que su difusión desde el suelo a la atmósfera subterránea es continua, incluso durante las fases en las que predomina la advección. También se han modelizado los mecanismos de desgasificación y de recarga del gas CO2 en la atmósfera subterránea, advección y difusión respectivamente. Finalmente, se ha descubierto la utilidad de la concentración de CH4 del aire como indicador de la ventilación del ambiente subterráneo, con lo que se abre una línea de investigación novedosa que podría identificar a las cavidades someras como sumideros de metano.
Aunque la principal meta del estudio ha sido conocer detalladamente los mecanismos implicados en la recarga y desgasificación de CO2 del ambiente subterráneo, Elena García Antón puntualiza: 'Los resultados que hemos obtenido también pueden aplicarse para conservar el patrimonio de Altamira, ya que todos los procesos que afectan a la dinámica ambiental de la cueva están relacionados, directa o indirectamente, con la capacidad de ese ambiente para degradar o conservar las pinturas rupestres'.
Referencia bibliográfica:
García-Antón, E. 2014. Aplicación de la señal isotópica δ13CO2 para la caracterización de mecanismos de transporte de CO2-gas entre atmósfera y subsuelo en sistemas kársticos someros (Cueva de Altamira, Cantabria). Tesis doctoral, Universidad de Alicante.