Temporal variations of water pCO2 and the air–water CO2 flux at a coastal location in the southern California Current System: diurnal to interannual scales

The aim of this work was to identify processes that cause surface CO2 partial pressure (pCO2W) and air–water CO2 flux (FCO2) variations at a coastal location in the California Current System, from semidiurnal to interannual time scales. Such processes may include sea breeze, upwelling, El Nino/Southern Oscillation (ENSO) cycle, and “The Blob” (strong positive temperature anomalies in the NE Pacific). Sea surface temperature (SST, 2008–2014) and pCO2W (2008–2015) time series were generated with data collected from a MAPCO2 buoy anchored at 100 m depth and 5 km from Punta Banda (31.6oN, 116.6oW), Baja California, Mexico. There were significant changes in SST, pCO2W, and FCO2 that lasted periods that were as short as a few hours and as large as interannual time frames. Spectral analysis showed significant semidiurnal, diurnal, ~15-d, and ~28-d components of variation. Time series were divided into periods according to the Multivariate ENSO Index and the Blob event. Bayesian t tests show that both pCO2W and FCO2 had high credibility of being different between periods. During La Nina conditions (2010–2011), maximum pCO2W and FCO2 values were higher, and the minimum values were lower, than during “normal,” El Nino, and Blob conditions. The pCO2W range during this La Nina event was from 131 to 864 atm, and the FCO2 range was from –6.9 to 40.4 mmol C·m–2·d–1. The FCO2 range during the Blob was from near equilibrium to ~2.5 mmol C·m–2·d–1. The extreme values for the FCO2 integral (± standard error), for all periods, were –57.0 ± 0.01 mmol C·m–2 for El Nino, and 257.0 ± 0.03 mmol C·m–2 for La Nina. The mean FCO2 value (± standard error) was 0.04 ± 0.02 mol C·m–2·yr–1. The buoy location was found to be a very weak source of CO2 during the study period. El objetivo de este trabajo fue identificar los procesos que causan variaciones en periodos de los semidiurnos a los interanuales en la presion parcial superficial de CO2 (pCO2W) y en el flujo de CO2 (FCO2) entre el oceano y la atmosfera en una localidad costera del Sistema de la Corriente de California. Tales procesos pueden incluir brisas marinas, surgencias, ciclos El Nino/Oscilacion del Sur (ENOS) y el “Blob” (grandes anomalias positivas de temperatura en el Pacifico nororiental). Se generaron series de tiempo de temperatura superficial del mar (TSM, 2008–2014) y pCO2W (2008–2015) con datos recuperados de una boya MAPCO2 anclada a 100 m de profundidad y a 5 km de punta Banda (31.6oN, 116.6oW), Baja California, Mexico. Se observaron cambios significativos en TSM, pCO2W y FCO2 que duraron periodos tan cortos como de horas y tan largos como de segmentos interanuales. El analisis espectral mostro componentes de variacion significativos semidiurnos, diurnos, de ~15 d y de ~28 d. Las series de tiempo fueron divididas en periodos de acuerdo con el Indice Multivariado del ENOS y el Blob. Los resultados de la prueba t bayesiana mostraron que tanto pCO2W como FCO2 tienen alta credibilidad de ser diferentes entre periodos. En 2010–2011, bajo condiciones La Nina, los maximos de pCO2W y FCO2 fueron mayores, y los minimos menores, que durante condiciones “normales”, El Nino y el Blob, con un rango de 131 a 864 μatm para pCO2W y de –6.9 a 40.4 mmol C·m–2·d–1 para FCO2. El rango para FCO2 durante el Blob fue de cerca del equilibrio a ~2.5 mmol C·m–2·d–1. Los extremos de la integral de FCO2 (± error estandar), para periodos completos, fueron –57.0 ± 0.01 mmol C·m–2 para El Nino y 257.0 ± 0.03 mmol C·m–2 para La Nina. La media de FCO2 fue 0.04 ± 0.02 mol C·m–2·ano–1. La localidad de la boya fue una fuente muy debil de CO2 durante el periodo de estudio.