Esta tesis surge para dar respuesta a los incrementos anómalos de CO2 atmosférico que se registraron en dos ecosistemas del sureste español. Para ello, esta tesis se centró en la monitorización y caracterización del CO2 del suelo en profundidad, estudiando los principales factores que intervienen en los intercambios con la atmósfera. Los resultados mostraron que a 7 metros de profundad la concentración de CO2 fue 45 veces mayor que la concentración atmosférica, por lo que pequeños intercambios entre el suelo y la atmósfera tuvieron un gran efecto en los balances anuales de carbono. Análisis isotópicos mostraron que el CO2 subterráneo era producido por raíces y microorganismos en los primeros centímetros de suelo y posteriormente, ese CO2, era transportado hacia capas del suelo más profundas. Para calcular como se acumulaba el CO2 en profundidad, se desarrollaron unas nuevas ecuaciones capaces de predecir cuándo se producen los intercambios de CO2 entre el suelo y la atmósfera. Estas ecuaciones sólo pueden ser aplicadas cuando hay estabilidad atmosférica, en caso de inestabilidad atmosférica, los principales factores implicados en las emisiones de CO2 del suelo a la atmosfera fueron el viento y la presión. Los resultados mostraron que durante los días de calma y alta presión, el CO2 producido en el suelo se acumulaba en él. Sin embargo, durante los días ventosos y con baja presión atmosférica, ese CO2 previamente acumulado en el suelo era emitido rápidamente a la atmósfera. Estos resultados pusieron de manifiesto que estos procesos de ventilación subterránea deberían tenerse en cuenta en los modelos de intercambio de CO2 entre el suelo y la atmósfera, permitiendo con ello, mejorar el conocimiento sobre el balance global de CO2 y sus consecuencias en el calentamiento global.

El desarrollo de esta tesis doctoral ha permitido la publicación de 10 artículos en revistas internacionales de alto impacto, un capítulo de libro y ha generado más de 15 aportaciones a congresos. Esto permitió al investigador conseguir una de las más prestigiosas becas internacionales (IOF-Marie Curie) para investigar en el mayor ecosistema artificial del mundo, “Biosphere 2”, en la Universidad de Arizona.