Influence of the Pacific Decadal Oscillation, El Niño-Southern Oscillation and solar forcing on climate and primary productivity changes in the northeast Pacific

Evidence of 11-year Schwabe solar sunspot cycles, El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO) were detected in an annual record of diatomaceous laminated sediments from anoxic Effingham Inlet, Vancouver Island, British Columbia. Radiometric dating and counting of annual varves dates the sediments from AD 1947-1993. Intact sediment slabs were X-rayed for sediment structure (lamina thickness and composition based on gray-scale), and subsamples were examined for diatom abundances and for grain size. Wavelet analysis reveals the presence of ~2-3, ~4.5, ~7 and ~9-12-year cycles in the diatom record and an w11e13 year record in the sedimentary varve thickness record. These cycle lengths suggest that both ENSO and the sunspot cycle had an influence on primary productivity and sedimentation patterns. Sediment grain size could not be correlated to the sunspot cycle although a peak in the grain size data centered around the mid-1970s may be related to the 1976-1977 Pacific climate shift, which occurred when the PDO index shifted from negative (cool conditions) to positive (warm conditions). Additional evidence of the PDO regime shift is found in wavelet and cross-wavelet results for Skeletonema costatum, a weakly silicified variant of S. costatum, annual precipitation and April to June precipitation. Higher spring (April/May) values of the North Pacific High pressure index during sunspot minima suggest that during this time, increased cloud cover and concomitant suppression of the Aleutian Low (AL) pressure system led to strengthened coastal upwelling and enhanced diatom production earlier in the year. These results suggest that the 11-year solar cycle, amplified by cloud cover and upwelling changes, as well as ENSO, exert significant influence on marine primary productivity in the northeast Pacific. The expression of these cyclic phenomena in the sedimentary record were in turn modulated by the phase of PDO, as indicated by the change in period of ENSO and suppression of the solar signal in the record after the 1976-1977 regime shift. © 2013 Elsevier Ltd and INQUA. All rights reserved.

Spatially-resolved mapping of history-dependent coupled electrochemical and electronical behaviors of electroresistive NiO

Bias-induced oxygen ion dynamics underpins a broad spectrum of electroresistive and memristive phenomena in oxide materials. Although widely studied by device-level and local voltage-current spectroscopies, the relationship between electroresistive phenomena, local electrochemical behaviors, and microstructures remains elusive. Here, the interplay between history-dependent electronic transport and electrochemical phenomena in a NiO single crystalline thin film with a number of well-defined defect types is explored on the nanometer scale using an atomic force microscopy-based technique. A variety of electrochemically-active regions were observed and spatially resolved relationship between the electronic and electrochemical phenomena was revealed. The regions with pronounced electroresistive activity were further correlated with defects identified by scanning transmission electron microscopy. Using fully coupled mechanical-electrochemical modeling, we illustrate that the spatial distribution of strain plays an important role in electrochemical and electroresistive phenomena. These studies illustrate an approach for simultaneous mapping of the electronic and ionic transport on a single defective structure level such as dislocations or interfaces, and pave the way for creating libraries of defect-specific electrochemical responses.

Preparation of La2NiO4+δ powders as a cathode material for SOFC via a PVP-assisted hydrothermal route

Uniform submicron La₂NiO_4+δ (sm-LNO) powders have been synthesized by a facile polyvinylpyrrolidone (PVP)-assisted hydrothermal route. In the presence of PVP, sm-LNO of pure phase has been obtained by calcination at the relatively low temperature of 900 °C for 8 h. Compared micron-sized LNO (m-LNO) particles obtained at 1,000 °C by hydrothermal synthesis route without PVP assisted, the sm-LNO-PVP displays regularly shaped and well-distributed particles in the range of 0.3–0.5 μm. The scanning electron microscopy (SEM) results showed that the sm-LNO sample is submicronic and that the m-LNO sample shows agglomerates with a broad size distribution. The electrochemical performance of m-LNO and sm-LNO-PVP has been investigated by electrochemical impedance spectroscopy. The polarization resistance of the sm-LNO-PVP cathode reaches a value of 0.40 Ω cm² at 750 °C, which is lower than that of m-LNO (0.62 Ω cm²). This result indicates that a fine electrode microstructure with submicron particles can help to increase the active sites, accelerate oxygen diffusion, and reduce polarization resistance. An anode-supported single cell with sm-LNO cathode has been fabricated and tested over a temperature range from 650 to 800 °C. The maximum power density of the cell has achieved 834 mW cm⁻² at 750 °C. These results therefore show that this PVP-assisted hydrothermal method is an effective approach to construct submicron-structured cathode and enhance the performance of intermediate temperature solid oxide fuel cell.

Fluctuaciones mensuales de las poblaciones de aves guaneras durante El Niño de 1972

La población combinada de las principales especies de aves guaneras de la costa peruana, el guanay (Phalacrocorax bougainvillii), el pi­quero (Sula variegata) y el alcatraz (Pelecanus thagus) disminuyó por los severos cambios ecológicos acompañantes de El Niño de 1972-73 de 6.6 millones de aves en febrero de 1972 a 0.6 millones en setiembre del mismo año, para luego recuperarse a 2.8 millones en marzo de 1973. A nivel específico, el cuadro se complica debido a diferencias de dis­tribución, hábitos alimentarios y regímenes de reproducción. Tomando valores extremos, el guanay que en agosto de 1971 contaba 5.03 millones de individuos, bajo a 0.1 millones en agosto de 1972 y se recupero a 1.01 millones en marzo de 1973; el piquero bajo de 2.41 millones en febrero de 1972 a 0.3 millones en julio del mismo año para volver a 1.42 millones en marzo de 1973. Mientras la población de esta especie casi no cambio, la del guanay disminuyó el doble que la del pi­quero probablemente por su mayor dependencia alimentaria de la anchoveta (Engraulis ringens), que a su vez fue notablemente disminuida por el fenómeno (de una captura media mensual de 1.2 millones de tone­ladas en 1971, pasó a 0.3 millones de toneladas promedio por mes en 1972)•

Los Tintinidos (Protozoa: Ciliata) del mar peruano y sus relaciones con el fenómeno El Niño

Se ha estudiado la composición, abundancia y distribución de las especies de Tintinida (Protozoa: Ciliata) en relación con las condiciones ambientales, entre 1982 y 1985. Se han identificado 54 especies pertenecientes a 30 géneros y 12 familias. Se utilizaron 901 muestras colectadas con red estándar de fitoplancton en 15 cruceros realizados por el Instituto del Mar del Perú, entre la primavera de 1982 y el verano de 1985, a lo largo del litoral peruano, entre Puerto Pizarro (04' S) e llo (18°S). Además se estudiaron 216 muestras de agua obtenidas con botellas Niskin en 7 estaciones distribuidas a lo largo del perfil Callao (12° S) y a profundidades de 0, 10, 25 y 50 m. Las mayores densidades se presentaron en el verano de 1985, por las especies: Eutintinnus tubulosus, Hellicostomella longa y H. subulata, época considerada como normal de acuerdo a las condiciones oceanográficas. La composición por especies cambia con la distancia de la costa. Dentro de las 30 mn predominaron H. longa y H. subulata; y en la región oceánica: Eutintinnus similis, Oadayiella ganymedes y X ystonella treforti, especies de aguas subtropicales superficia­les. En la distribución vertical, las mayores concentraciones se encontraron entre los O y 25 m de profundidad, muy cerca de la costa.

Las poblaciones de aves guaneras y sus relaciones con la abundancia de Anchoveta y la ocurrencia de eventos El Niño en el mar peruano

Se analizan series de tiempo sobre el tamaño de las poblaciones de guanay Leucocarbo bougainvillii, piquero peruano Sula variegata y pelícano peruano Pelecanus thagus entre 1953 y 1997, con énfasis en la serie de datos mensuales correspondientes a 1997. Se observa que el crecimiento de las poblaciones de aves entre 1953 y 1971 fue limitado por el rápido desarrollo de la pesquería y que estas poblaciones fueron drásticamente reducidas por los eventos El Niño de 1957-58 y 1965. La sobrepesca y el evento El Niño de 1972-73 produjeron el colapso de los stocks de anchoveta y una elevada mortandad de aves; las mismas que a pesar de los niveles de captura registrados entre 1972 y 1982 presentaron una ligera recuperación. El evento El Niño 1982-83 se presentó durante la época reproductiva, causando el abandono de las áreas de anidación y una mortandad del 58% de la población total; sin embargo, las mejores medidas de manejo de anchoveta establecidas después de este evento permitieron la recuperación del stock y de las poblaciones de aves guaneras, a pesar de la presencia de la pesquería industrial. El evento El Niño 1997-98 se presentó con fuerza luego de la época reproductiva de fas aves guaneras, causando sólo la emigración de estas poblaciones de fa zona norte-centro hacia el sur, debido a los cambios ocurridos en el ambiente y en los patrones de distribución y disponibilidad de sus presas. las mortandades registradas durante 1997 han sido eventuales y mucho menores en magnitud que las observadas durante el evento El Niño 1982-83.

La biología reproductiva de las aves guaneras y sus relaciones con la disponibilidad de anchoveta

Se presenta información sobre características reproductivas de las aves guaneras, con énfasis en el piquero peruano Sula variegala. Se analizan parámetros de crecimiento calculados para polluelos de piquero, guanay, pelícano y camanay en las islas Lobos de Tierra, Macabí y Mazorca y en la Punta San Juan. Se encontraron tasas de crecimiento mayores en polluelos nacidos en verano que en los nacidos en invierno, hecho que se relaciona con la mayor disponibilidad de alimento que se presenta durante esta estación. Se compararon los pesos de los volantones de guanay, piquero y camanay según tamaño de colonia y estación. Los pesos de volantones de guanay en Macabí y San Juan (colonias de regular y pequeño tamaño) fueron mayores que los de Mazorca (colonia de gran tamaño) en la misma estación. En piqueros, los volantones más pesados se presentaron en Macabí y San Juan en verano. La reproducción del piquero coincide con la mayor disponibilidad de alimento que se presenta durante esta estación. Este patrón se ha visto afectado por el evento El Niño 97-98. La estacionalidad reproductiva en Macabí y Mazorca es similar; sin embargo, el éxito reproductivo en la primera fue porcentualmente más del doble que la segunda. Se encontró una alta tasa de pérdida de huevos por agresividad territorial en Macabí, que estaría relacionada con la mayor densidad de esta colonia.

Características de El niño en 1972

Las características del evento "El Niño" de 1972 fueron examinadas usando descripciones mensuales de temperaturas superficiales del mar, en el Pacífico Oriental Tropical y en la región costera del Perú; así como promedios mensuales de temperaturas de estaciones costeras del Perú y datos de temperatura y salinidad superficiales de cruceros oceanográficos. Las observaciones fueron comparadas con las de los eventos anteriores, especialmente el de 1965 y se establecieron algunas características generales del fenómeno. Se encontró una correlación negativa entre los datos de anomalías de presión atmosférica del aeropuerto de Lima y las anomalías de temperaturas superficiales frente a la costa central y norte del Perú. En marzo de 1971 se hicieron evidentes los primeros indicios del evento de 1972 y el calentamiento de la costa meridional del Perú puede haber comenzado en agosto de 1971

La población del pingüino de Humboldt Spheniscus Humboldt en isla Pachacamac y el evento El Niño 1997-98

Se evaluó la población de pingüino de Humboldt en Isla Pachacamac, donde se encuentra la colonia más importante de la costa central del Perú. Durante 1997 la disponibilidad de alimento para los pingüinos en Pachacamac disminu­yó como consecuencia del evento El Niño 97-98. Este cambio en la oferta de alimento, repercutió en la población de pingüinos que disminuyó de 535 individuos en junio a 92 en diciembre. Se observaron dos picos de puesta uno en abril y otro en agosto. El primer pico de puesta coincide con el descrito para Punta San Juan y ocurrió entre los meses de abril y mayo. El segundo pico en cambio, podría incluir individuos que se reproducen por segunda vez y aquéllos que fracasaron en la primera puesta, alentados por la aparente recuperación del alimento que se observó en agosto.

Distribución y abundancia de anchoveta y otras especies pelágicas entre los eventos El Niño 1982-83 y 1997-98

Las especies de peces pelágicos son las más abundantes del Pacífico Sudeste y sustentan una de las pesquerías más importantes del mundo, como la de anchoveta (Engraulis ringens). Durante los eventos El Niño ocurridos en las décadas recientes y catalogados como fuertes o muy fuertes, la abundancia de anchoveta decayó por varios factores; luego de cada evento de fuerte intensidad fue reemplazada en el ambiente por otros recursos. Durante la Niña la situación se invierte, siendo normalmente la anchoveta la especie predominante en abundancia debido a su rápido crecimiento y reproducción, y a la mayor disponibilidad de alimento de ese período. En general, la abundancia de anchoveta muestra una correlación negativa con la de otros recursos pelágicos, particularmente la sardina, aunque se carece de un modelo que establezca esta relación.

La situacion alimentaria del Jurel Trachurus murphryi Nichols en un año normal (1979) y en el niño 1982/83

La situación alimentaria del jurel (Trachurus murphyi) en las zonas de Paita, Callao, Pisco e Ilo se comparó en un año normal (1979) y durante El Ni ño 1982/83, analizando los datos del (1) contenido estomacal, (2) del indice alimentario y (3) de la relación longitud/peso, de un total de 2082 individuos. Durante El Niño el cambio más notable en la dieta del jurel fue la ausencia de la anchoveta (Egraulis ringens), la cual representó en 1979 más del 60% del peso estomacal total, el principal ítem alimentario (promedio: Callao, Pisco, Iló). A diferencia de lo constatado en el centro y el sur, la importancia de la anchoveta como recurso alimentario del jurel fue casi nulo en el norte (zona de Paita, 4°L.S 2°L.S) tanto en un año "normal" (1979) , como durante El Niño 1982/83. De otro lado, durante El Niño se incrementó la diversidad alimentaria por la presencia de peces de aguas tropicales como Bregmaceros bathymaster, Abrialopsis sp. y Anchoa sp. y aumentó la importancia de la fracción de macrozooplancton (eufáusidos, Copépodos), alcanzando el 53% del peso estomacal total, comparado con sólo 32%. en 1979 ( promedios:Paita, Callao, Pisco, Ilo) . El valor promedio del indice alimentario durante El Niño es sólo el 36% del valor durante 1979 y la relación longi­tud / peso muestra para un jurel (macho) de 35 cm una pérdida en el peso promedio de 8%.

Cambios en el área de distribución de la merluza peruana: efecto de la pesquería y El Niño

La distribución y la talla de la merluza Merluccius gayi peruanus, frente a la costa peruana, exhiben dos patrones: (a) La distribución está determinada por la variación de la Corriente de Cromwell, causada por cambios estacionales (invierno - verano) y a efectos interanuales relacionados con El Niño; (b) Las tallas están relacionadas a la latitud, con individuos grandes en el norte y más pequeños al sur. Desde el inicio de la fuerte pesquería de arrastre de fondo en 1973, la merluza peruana ha sufrido reducción en la biomasa, además de cambios en la distribución y en la estructura poblacional. En este estudio se ha utilizado información obtenida en los cruceros de los años 1970, y también la frecuencia de longitudes y características biológicas anotadas por las flotas activas en diferentes latitudes, y colectadas por el Instituto del Mar del Perú (IMARPE) en Paita (5°S), Chimbote (9°S) y Callao (12°S). Los datos sobre distribución de la merluza adulta obtenidos de cruceros científicos en diferentes períodos, y un tratamiento separado de longitudes registradas en varios puertos, permitieron reconstruir la distribución de tallas en la serie de tiempo para los tres puertos de desembarque mencionados. Durante los años 1970 se halló merluzas grandes, con talla media >40 cm (edad 4+), hasta el Callao por el sur. Se discute la presencia de estas tallas en aquella área con relación al efecto directo de las pesquerías combinadas de arrastre y cerco, sobre la biomasa de esta especie y su rango de distribución. Se discuten posibles efectos indirectos sobre la merluza, a corto y largo plazo, ocasionados por cambios en biomasa y distribución de la anchoveta, y por los cambios a largo plazo (decadales) del ambiente físico.

Repartición de los recursos alimenticios entre tres peces bentófagos frente al Perú antes, durante y después de El Niño 1982-83.

Se revisa la utilización de recursos alimenticios de tres peces bentófagos en los fondos arenosos someros de la Bahía de Ancón: Menticirrhus ophicephalus, stellifer minos y Paralichthys adspersus.

La recolonización de las comunidades de Mitílidos en la costa central del Perú de El Niño 1982-83

Se estudia la recuperación de los bancos de los mitílidos Aulacomya ater y Semimytilus algosus después de agosto de 1983 en la Bahía de Ancón y después de agosto de 1986 en Bahía Independencia. En la Bahía de Ancón la recolonización de Semimytilus algosus se inició en octubre de 1983, sostenida por una intensiva proliferación de larvas en el plancton. En febrero de 1984 alcanz.aban una máxima longitud de 31mm y los otros constituyentes de la comunidad estaban completando su recuperación. Sin embargo, hasta marzo de 1987 no habían evidencias de una recuperación de A. ater. En Bahía Independencia hubo una recuperación de S. algosus en el nivel intermareal. En agosto de 1986 recién encontramos una recolonización simultánea de ambos mitílidos en los rizoides de las algas pardas (Macrocystis pyrifera y Lessonia spp.). En los meses posteriores las algas pardas extendieron su distribución vertical de los 6 m hasta más de 12 m de profundidad y junto con ellos también A. ater. Se discute los mecanismos y procesos que estarían implicados en la diferente recolonización de las comunidades de mitílidos en las orillas y fondos rocosos de las dos áreas de estudio.