Artículos

 

Hidrografía en la Boca Norte de la Bahía de La Paz, Baja California Sur, México

 

Hydrography at the North Mouth of La Paz Bay, Baja California Sur, Mexico

 

M Obeso-Nieblas¹*, B Shirasago-Germán¹*, JH Gaviño-Rodríguez², H Obeso-Huerta³, EL Pérez-Lezama¹, AR Jiménez-Illescas¹

 

¹ Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas, Ave. Instituto Politécnico Nacional s/n CP 23000, La Paz, Baja California Sur, México. *E-mail: mniebla@ipn.mx.

² Centro Universitario de Investigaciones Oceanológicas, Universidad de Colima, México.

³ Instituto Tecnológico de La Paz.

 

Recibido en noviembre de 2006;
Aceptado en junio de 2007

 

Resumen

Con el objetivo de describir la variabilidad hidrográfica en la principal comunicación de la Bahía de La Paz con el Golfo de California, llamada Boca Norte, se analizaron datos de CTD de cuatro campañas de muestreo realizadas durante un ciclo anual (mayo, julio y octubre de 2001, así como febrero de 2002). Los resultados muestran en la primavera y el verano una ausencia de una capa de mezcla, con una intensa estratificación de temperatura y salinidad, mientras que en el otoño se registró una capa de mezcla de 30 m con una temperatura de 28.5°C, y en el invierno se detecta una inusual capa de mezcla de más de 100 m, con una temperatura de 17.9°C. Es de destacar que las capas superficial y subsuperficial de la bahía y el golfo, presentan una estructura similar, siendo la diferencia más significativa la presencia en el golfo de Agua Intermedia del Pacífico (AIP), la cual no penetra a la bahía debido a la barrera que representa el Umbral de la Boca Norte. En los diagramas T-S se observa en mayo la presencia de Agua del Golfo de California (AGC), Agua Subsuperficial Subtropical (ASS) y AIP, mientras que en julio se indentificaron cuatro masas de agua, AGC, Agua Superficial Ecuatorial (ASE), ASS y AIP. En octubre se detectó una gran cantidad de ASE y una fuerte disminución del AGC; sin embargo, en febrero se encontró únicamente AGC y ASS. Este estudio muestra una importante variabilidad estacional hidrográfica en la zona de la Boca Norte, con marcadas diferencias entre la bahía y el golfo, lo que proporciona una contribución a la oceanografía regional.

Palabras clave: hidrografía, masas de agua, termoclina, estratificación, diagramas T-S.

 

Abstract

To describe the hydrographical variability at the North Mouth of La Paz Bay, its main point of communication with the Gulf of California, CTD data were analyzed from four sampling surveys conducted during an annual cycle (May, July and October 2001, and February 2002). The results showed an absence of the mixed layer and intense temperature and salinity stratification in spring and summer. In autumn a 30-m mixed layer was registered, with a temperature of 28.5°C, while in winter an unusual 100-m mixed layer was detected, with a temperature of 17.9°C. Particular noteworthy is the similarity of the structure between the surface and subsurface layers of the bay and gulf. The most significant difference was the presence of Pacific Intermediate Water (PIW) in the gulf, which does not intrude into the bay due to the barrier created by the sill at the mouth. The T-S diagrams revealed the presence of Gulf of California Water (GCW), Subtropical Subsurface Water (SSW) and PIW in May. In July, however, four water masses were identified: GCW, Equatorial Surface Water (ESW), SSW and PIW. In October, a significant amount of ESW and a considerable decrease in GCW were detected, but in February only GCW and SSW were found. This study shows important hydrographic seasonal variability in the area of the North Mouth, with marked differences between the bay and the gulf, contributing to the understanding of the regional oceanography.

Key words: hydrography, water masses, thermocline, stratification, T-S diagrams.

 

Introducción

Las condiciones hidrográficas de la Bahía de La Paz (BCS, México), en particular en su parte profunda, se encuentran muy influenciadas por la variabilidad del sur del Golfo de California (Obeso-Nibelas 2003). A su vez, el Golfo de California se acopla a la variabilidad ambiental interanual de gran escala del Pacífico Oriental, lo cual ha podido ser identificado en series de tiempo del nivel del mar y anomalías de temperatura en la costa (Durazo et al. 2005, Jiménez-Illescas 1996).

La marcada variabilidad espacial y estacional de las condiciones oceanógraficas en la Bahía de La Paz son ocasionadas, por una parte, por las variaciones locales de los vientos y la radiación solar propios de una región semiárida, con altas tasas de evaporación, y por otra, por la influencia del Golfo de California que tiene su propia dinámica, lo cual es corroborado por las condiciones oceanográficas prevalecientes en la parte profunda de la bahía, en la Boca Norte, y en la región adyacente del golfo (Obeso-Nieblas et al. 2004).

La Bahía de La Paz se encuentra sujeta principalmente a dos patrones de vientos. Los vientos del sur y sureste, que ocurren al final de la primavera y persisten en verano y hasta inicio del otoño, localmente llamados Coromuel, con magnitudes de ~4 m s^-1, y que generalmente ocurren combinados con calmas frecuentes. Los vientos del norte y noroeste, dominantes a finales del otoño y en el invierno, son fuertes y persistentes, y alcanzan magnitudes de 12 m s^-1. Estos patrones de viento corresponden al carácter monzónico que rige sobre el Golfo de California (Jiménez et al. 2005) y, aunados a las variaciones estacionales de radiación solar y la influencia de procesos que ocurren en el golfo, son los que generan las condiciones hidrográficas propias de la bahía (Obeso-Nieblas 2003).

Un ejemplo de esto es la ausencia de la capa de mezcla y el afloramiento de la termoclina, haloclina y picnoclina hacia la superficie durante primavera y verano, así como la presencia de una marcada estratificación como resultado de vientos relativamente débiles del sureste y sur-sureste, y una fuerte radiación solar (Salinas-González et al. 2003, Obeso-Nieblas et al. 2004). Por otra parte, la generación de una capa de mezcla y el hundimiento de termoclina, haloclina y picnoclina durante otoño e invierno, son resultado de los fuertes vientos del noroeste y norte antes mencionados (Salinas 2000, Obeso-Nieblas 2003). Estas condiciones coinciden con las encontradas por Jiménez et al. (1994) y Jiménez-Illescas (1996) en marzo de 1994, quienes reportaron una capa de mezcla de 40 m de profundidad causada por el efecto de los vientos del noroeste.

La estructura termohalina de la parte profunda de la Bahía de La Paz se forma debido a procesos atmosféricos y al intercambio de agua con regiones adyacentes del mar abierto. Salinas-González et al. (2003) encontraron que durante el verano, bajo la influencia atmosférica local, se desarrolla una intensa estratificación desde la superficie, con gradientes verticales de temperatura hasta de 0.3°C m^-1.

En relación a los efectos de El Niño 1997-1998 (bimodal) en la Bahía de La Paz, Obeso-Nieblas et al. (2004) señalan que, para julio de 1997, el mayor impacto había sido en los primeros 100 m de la capa superficial, consistiendo en una disminución de la salinidad y la desaparición de la haloclina; y para julio de ese mismo año el principal impacto de este fenómeno fue el incremento de temperatura (de 1.5°C a 4.2°C) y el hundimiento de la termoclina e isotermas, acompañado por la presencia de un giro ciclónico, en la parte profunda de la bahía.

Respecto a las masas de agua presentes en la bahía, Monreal-Gómez et al. (2001) en junio de 1998 identificaron tres masas de agua: Agua del Golfo de California (AGC), Agua Superficial Ecuatorial (ASE) y Agua Subsuperficial Subtropical (ASS). Asimismo, mencionan que el umbral batimétrico a lo largo de la Boca Norte evita la entrada de Agua Intermedia del Pacífico (AIP) y la salida de las aguas profundas de la bahía hacia el golfo. Obeso-Nieblas (2003) señala la presencia permanente en la bahía de AGC y ASS, detectando ASE durante el otoño y de forma extraordinaria durante el verano de 1997 e invierno de 1998, al parecer producto de los efectos del fenómeno de El Niño en la región.

El objetivo del presente estudio es analizar la variabilidad estacional hidrográfica en la zona de la Boca Norte, durante el periodo 2001-2002, y estudiar el comportamiento diferencial entre la Bahía de La Paz y el área adyacente del Golfo de California.

 

Área de estudio

La Boca Norte de la Bahía de La Paz (24.46°-25.18° N, 110.02°-110.68° W) se ubica frente a la costa este de la Península de Baja California (México) y 200 km al noroeste de la boca del Golfo de California (fig. 1). La región presenta un clima del tipo BW (h') hw (e'), seco y árido (García 1973, Contreras 1988). La temperatura media anual es de 23.8°C, la media mínima en invierno es de 8°C y la máxima en verano es de 37°C (INEGI 1994).

Cruz-Orozco et al. (1990) describieron los principales rasgos batimétricos de la bahía. En su parte norte destaca la Cuenca Alfonso, una depresión con una profundidad máxima de 450 m. En su parte central, una falla con rumbo suroeste parte del extremo norte de la Isla La Partida, así como un cadena de montes submarinos constituida por tres promontorios con cimas entre 250 y 300 m de profundidad, entre Isla San José y el complejo insular La Partida-Espíritu Santo. Este alineamiento, junto con los rasgos batimétricos que continúan sobresaliendo hacia el noroeste, forman un umbral entre la bahía y el golfo. Silverberg et al. (2006) estudiaron el flujo vertical de materia particulada en la Cuenca Alfonso durante 2002 y encontraron una variación, tanto en composición como en intensidad, en cuestión de semanas.

 

Materiales y métodos

Los datos hidrográficos fueron obtenidos con un CTD Seabird modelo Seacat 19 en cuatro muestreos, tres realizados en 2001 (19 al 21 de mayo, 21 al 24 de julio y 29 al 31 de octubre) y uno en 2002 (11 al 14 de febrero), a bordo del B/O Francisco de Ulloa (fig. 1). Con la finalidad de determinar las propiedades hidrográficas de la zona de estudio, se obtuvieron registros de conductividad, profundidad y temperatura en una red de muestreo de 19 estaciones, y la salinidad fue calculada de acuerdo con procedimientos estándar (UNESCO 1991).

Con estos datos se realizaron perfiles acumulativos de temperatura y salinidad. Se utilizó una sección transversal o transecto (fig. 1) para mostrar la distribución vertical de temperatura y salinidad de la parte central de la Boca Norte, de Punta Coyote hacia el interior del Golfo (transecto A-A', estaciones 9 a 34). La densidad no se analizó debido a que presentó un comportamiento similar a la temperatura.

Mediante el uso de diagramas T-S se identificó la presencia de masas de agua en la zona de estudio, de acuerdo a la clasificación de masas de agua de Torres-Orozco (1993). La estratificación de la columna de agua se determinó a partir del cálculo del parámetro de estratificación Φ (Joules por metro cúbico, J m^-3) (Simpson 1981), desde la superficie hasta 100 m de profundidad, eliminando las estaciones con los valores menores, de acuerdo a la siguiente ecuación:

donde h es la profundidad, z es la coordenada vertical (positiva hacia la superficie), ρ es la densidad y g es la aceleración de la gravedad.

 

Resultados

Perfiles acumulados de temperatura

Durante mayo de 2001 la distribución de temperatura no presentó capa de mezcla y la temperatura superficial media fue de 23.7°C (fig. 2a, color rojo). Destaca la presencia de una termoclina intensa desde la superficie hasta los 100 m de profundidad, con un parámetro de estratificación de 152.23 J m^-3; asimismo, se puede apreciar un gradiente de temperatura de 0.16°C m^-1 en los primeros 50 m.

En julio de 2001 continuó ausente la capa de mezcla y la temperatura superficial media fue de 26.7°C (fig. 2a, color negro). Una termoclina intensa se extiende desde la superficie (28°C) hasta los 100 m y el valor de estratificación se ha incrementado a 201.52 J m^-3. Se observa un fuerte gradiente de temperatura (0.19°C m^-1) en los primeros 50 m, iniciándose el proceso de hundimiento de la termoclina.

Durante octubre de 2001 se detectó una capa de mezcla de 30 m y se registró la máxima temperatura superficial de todos los periodos analizados (28°C). La termoclina continuó su proceso de hundimiento, apareciendo conspicua debajo de la capa de mezcla y hasta los 160 m de profundidad, con un gradiente de temperatura (0.17°C m^-1) entre la capa de mezcla y los 50 m de profundidad (fig. 2b, color negro). La estratificación fue la máxima de todo el estudio (295.02 J m^-3).

En febrero de 2002, el perfil acumulado de temperatura se obtuvo únicamente hasta 230 m de profundidad debido a problemas técnicos; sin embargo, se registró una inusual capa de mezcla de 100 m en la bahía y una de 80 m en el golfo. Además, se detectó la mínima temperatura superficial media (18.7°C) de todo el estudio y un drástico hundimiento y la consecuente disminución en la vertical de la termoclina (fig. 2b, color rojo). El valor de estratificación disminuyó substancialmente a 23.6 J m^-3.

Perfiles acumulados de salinidad y diagrama T-S

En ausencia de la capa de mezcla, durante mayo de 2001 se registró una salinidad superficial media de 35.35 (fig. 2c, color rojo). La estructura de la haloclina estuvo bien definida desde la superficie hasta 100 m de profundidad, con un intenso gradiente halino (0.006 m^-1) entre la superficie y 50 m de profundidad. En el diagrama T-S, en los primeros 100 m de profundidad se detectó la presencia de dos masas de agua: una gran proporción de AGC y ASS en menor proporción. A mayor profundidad y hasta los 800 m se identificaron otras dos masas de agua: ASS y AIP (fig. 3a, color rojo).

Al continuar durante julio de 2001 la ausencia de la capa de mezcla, se obtuvo una salinidad superficial media de 35.17. Cabe señalar la notable dispersión de los datos en los primeros 80 m de profundidad (fig. 2c, color negro). No se identificó haloclina y en su lugar se observó una disminución gradual de la salinidad, desde la superficie (35.26) hasta los 600 m (34.53). En los primeros 100 m el diagrama T-S muestra la presencia de tres masas de agua: AGC, ASS y ASE, esta última en cantidad mínima. A mayor profundidad y hasta los 800 m se encontró ASS y AIP (fig. 3a, color negro).

En octubre de 2001 se encontró una capa de mezcla de 30 m, con una salinidad superficial media de 34.92 (fig. 2d, color rojo). Destaca un mínimo de salinidad (34.65) a40 mde profundidad, seguido de un incremento hacia los 125 m. En los datos se aprecia una dispersión en la superficie y por debajo de ésta, incluso hasta los 200 m. En el diagrama T-S se observa nuevamente la presencia de tres masas de agua desde la superficie hasta los 100 m: AGC drásticamente disminuida, ASS y una fuerte presencia de ASE. A mayor profundidad y hasta los 800 m se idenificaron ASS y AIP (fig. 3b, color negro).

En febrero de 2002, la inusual capa de mezcla de 100 m en la bahía registró una salinidad superficial media de 35.33 (fig. 2d, color negro). La haloclina presenta un gradiente de 0.0041 por metro entre 100 m y 200 m de profundidad. En el diagrama T-S la capa de mezcla está constituida exclusivamente por AGC, y debajo de ésta y hasta los 230 m sólo se registró ASS (fig. 3b, color rojo).

Transectos de temperatura y sus valores de estratificación

En el transecto de mayo de 2001 (fig. 4a), la distribución de temperatura refleja la ausencia de la capa de mezcla. Se observaron las aguas del golfo ligeramente más calidas (23°C) en la capa superficial, y más frías (10°C) a 300 m, que las de la bahía. Se obtuvo una estratificación de 107.2 J m^-3 en la bahía (estación 13), que se incrementó hasta 147 J m^-3 hacia la región del golfo (estación 34). Se detectó una elevación tipo domo en las isotermas en la bahía alrededor de la estación 13.

En julio de 2001, sin capa de mezcla, se encontró más caliente (28°C) la región del golfo (fig. 4b). La estratificación resultó fuerte en la bahía (132.37 J m^-3; estación 13), aunque menor que la del golfo (270.33 J m^-3; estación 34). Otra vez aparece una estructura tipo domo alrededor de la estación 13, desde los 5 hasta los 100 m de profundidad.

Para octubre de 2001 (fig. 4c), la capa de mezcla registró una diferencia en la temperatura de hasta 2°C de la bahía al golfo. La presencia de la estructura tipo domo alrededor de la estación 13 se muestra disminuida, ubicada entre los 14 y 60 m de profundidad. Como se mencionó anteriormente, en octubre también se observó la máxima estratificación de todo el periodo de estudio; sin embargo, en la bahía ésta fue de 240.17 J m^-3 (estación 13), mientras que en el golfo fue de 324.61 J m^-3 (estación 34).

Por último, en febrero de 2002 (fig. 4d), además de identificarse la inusual capa de mezcla de 100 m ya mencionada, se obtuvieron los valores mínimos de estratificación del presente estudio: 4.16 J m^-3 para la bahía (estación 13) y 42.67 J m^-3 en el golfo. Se observó una elevación de las isotermas, de la bahía hacia el golfo, destacando el afloramiento de la isoterma de 18°C, de 100 m de profundidad en la bahía hasta la superficie en el golfo (estación 24).

Transectos de salinidad

La distribución de la salinidad en mayo de 2001 (fig. 5a), que reitera la fuerte estratificación y la ausencia de la capa de mezcla, se debe a la presencia de dos masas de agua en la bahía (AGC y ASS); mientras que hacia el golfo, entre las estaciones 16 y 34 la distribución de salinidad se debe a la presencia de las tres masas de agua encontradas: AGC, ASS y AIP.

En julio de 2001, continuando con la ausencia de la capa de mezcla, la salinidad disminuyó gradualmente con respecto a la profundidad, excepto en la región del golfo (alrededor de la estación 34) donde se apreció una lengüeta subsuperficial con salinidad de 34.8 (fig. 5b). Esta distribución se debió a la presencia de dos masas de agua en la bahía (AGC y ASS), mientras que en el golfo la distribución se originó por la coexistencia de cuatro masas de agua (AGC, ASE, ASS y AIP).

La distribución de salinidad en octubre de 2001 (fig. 5c) mostró ausencia de estratificación en las capas superficiales y una importante disminución de la salinidad, esta última debido principalmente a la presencia de diferentes masas de agua en la zona. En la bahía se encontró principalmente ASE y, en menor proporción, ASS, sobresaliendo la ausencia del AGC (estaciones 9 a 16). Mientras tanto en el golfo (estaciones 16 a 34) se registraron cuatro masas de agua: ASE, ASS, AIP y AGC, esta última en menor proporción. Cabe señalar la presencia de una lengüeta subsuperficial de baja salinidad (34.8) a los 40 m de profundidad entre la bahía y el golfo (estaciones 9 a 24).

Finalmente, en febrero de 2002 (fig. 5d), además de una gruesa capa de mezcla y débil estratificación (fig. 5d) la bahía presentó una haloclina bien definida (estaciones 13 a 16), con la presencia de dos masas de agua (AGC y ASS), mientras que en el golfo la haloclina resultó menos definida (estaciones 16 a 34), posiblemente influenciada por la interacción del ASS y el AGC.

 

Discusión

La temperatura de las capas superficiales en la zona de la Boca Norte presentó variaciones estacionales significativas, incrementando gradualmente de mayo (23.69°C), a julio (26.66°C) y hasta octubre (28.03°C) de 2001, y disminuyendo hacia febrero de 2002 (17.87°C). La salinidad superficial también mostró un patrón estacional claro pero inverso al de la temperatura, registrándose la mayor en mayo de 2001 (35.35), disminuyendo para julio (35.17), y presentando un valor mínimo durante octubre (34.92), para después aumentar hacia febrero de 2002 (35.33). Esta variabilidad de la salinidad superficial responde, en buena parte, a la presencia de diferentes masas de agua en la región. Durante mayo de 2001 se registró únicamente AGC, mientras que en julio se encontró ASE, y AGC en una mayor proporción. En octubre se incrementó de forma importante el ASE y resalta la drástica disminución de AGC, mientras que en febrero de 2002 se detectó solamente AGC.

Del análisis de masas de agua realizado se puede inferir que el AIP no llega a la Bahía de La Paz debido a la barrera que representa el umbral de la Boca Norte. Asimismo, en octubre no se registró AGC en la bahía debido a la fuerte incursión del ASE durante este período. Por otra parte, las aguas con temperaturas mayores a 15°C presentan una variabilidad considerable en sus propiedades termohalinas. En julio y octubre éstas se registraron a temperaturas mayores a 15°C (AGC, ASS y ASE), pero durante mayo y febrero se observaron condiciones más uniformes y sólo se detectó AGC. Las características de las aguas con temperaturas menores a 15°C fueron más uniformes, registrándose ASS y AIP durante todas las épocas. La ausencia de una capa de mezcla y la presencia superficial de la termoclina y la haloclina durante primavera y verano, así como la marcada estratificación, son el resultado de una fuerte radiación solar y de campos de viento relativamente débiles del sureste y sur-sureste en la región, lo cual coincide con lo reportado por Salinas-González et al. (2003) y Obeso-Nieblas et al. (2004). Salas (1966) y Marinone y Lavín (1997) mencionan que, en verano, aparecen vientos del sureste cuando un sistema de baja presión se localiza en la porción noreste del Golfo de California (Roden 1958), y desplazan aire cálido y húmedo sobre el golfo. Las velocidades de estos vientos son generalmente del orden de 5 m s^-1 y su humedad absoluta es alta (Badan-Dangon et al. 1991).

La presencia en otoño y, de manera más relevante en invierno, de una capa de mezcla, así como el hundimiento de la termoclina y la haloclina, fueron originados por los fuertes vientos del noroeste y norte que prevalecen en estos períodos, lo que coincide nuevamente con lo reportado por Salinas-González et al. (2003) y Obeso-Nieblas et al. (2004), y con lo encontrado por Jiménez et al. (1994) y Jiménez-Illescas (1996) en marzo de 1994. Estas condiciones meteorológicas son originadas a mayor escala en el Golfo de California por la influencia de los vientos estacionales que, durante esta época, son canalizados a lo largo de su eje longitudinal por las cadenas montañosas situadas en la Península de Baja California y las continentales. Este patrón de vientos ha sido previamente discutido por Salas (1996) y Marione y Lavín (1997), quienes señalan que tales vientos están sujetos a fluctuaciones estacionales como consecuencia de la migración del sistema de baja presión localizado sobre el occidente de México. Cuando el sistema de baja presión se encuentra en el lado oriental del golfo, que es la mayor parte del año, se presentan vientos del noroeste secos y fríos sobre el golfo, con velocidades de 1012 m s^-1.

La elevación de las isotermas tipo domo observada en algunos periodos está asociada con la presencia de una estructura de tipo ciclónica en la parte profunda de la bahía. Este domo fue más evidente durante julio, prevaleció durante octubre y desapareció en febrero, corroborando otros trabajos que hacen referencia a una circulación ciclónica en el verano en la parte central de la bahía (Monreal-Gómez et al. 2001, Obeso-Nieblas et al. 2004). Esto origina flujos del golfo hacia el interior de la bahía, frente a Punta Mechudo, en la Boca Norte, y de la bahía hacia el golfo, frente a la costa del complejo insular Espíritu Santo-La Partida.

Al parecer, el proceso de mezcla en la región presenta un patrón estacional de variabilidad. Durante mayo y julio no se aprecia una capa de mezcla. En octubre se inicia el proceso de mezcla, el cual culmina durante febrero con una capa máxima de 100 metros. La termoclina tiene un comportamiento similar, localizándose durante mayo cerca de la superficie, en julio se comienza a hundir, en octubre continuó hundiéndose y en febrero registró su máxima profundidad, acompañada de una importante reducción en la vertical. Estos procesos están en estrecha relación con la variabilidad estacional de la estratificación en la bahía y en esta región del Golfo de California, cuyos valores son máximos a mediados de otoño y mínimos a fines de invierno.

Este estudio muestra una importante variabilidad estacional de la temperatura y la salinidad en la zona de la Boca Norte, así como la presencia según la época del año de diferentes masas de agua en la región, con marcadas diferencias entre la bahía y el golfo.

 

Agradecimientos

El presente estudio fue realizado con datos obtenidos a través de los proyectos CONACYT 34071-T y CGPI-20018002, éste último financiado por el Instituto Politécnico Nacional. Se agradece a los estudiantes del programa de Maestría en Manejo de Recursos Marinos del CICIMAR-IPN, por su participación en los cuatro cruceros denominados BAGOL. Agradecemos también al CICESE, y en particular a la tripulación del B/O Francisco de Ulloa su cooperación para este estudio.

 

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