Artículos

 

Condiciones oceanográficas en la plataforma continental frente a bahía Magdalena (México) en 2011-2012

 

Oceanographic conditions over the continental shelf off Magdalena Bay (Mexico) in 2011-2012

 

Oleg Zaitsev^1,*, Armando Trasviña-Castro², Jean Linero-Cueto¹, Gilberto Gaxiola-Castro³, Jushiro Cepeda-Morales^3,4

 

¹ Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas (CICIMAR), Instituto Politécnico Nacional, Ave. IPN s/n, Playa El Conchalito, CP 23096 La Paz, Baja California Sur, México.

² Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), Unidad La Paz, 334 Miraflores, CP 23070 La Paz, Baja California Sur, México.

³ CICESE, Departamento de Oceanografía Biológica, Carretera Ensenada-Tijuana No. 3918, Zona Playitas, CP 22860 Ensenada, Baja California, México.

⁴ Universidad Autónoma de Nayarit, Ciudad de la Cultura Amado Nervo s/n, CP 63155, Tepic, Nayarit, México.

 

* Corresponding author.
E-mail: ozaytsev@ipn.mx

 

Received May 2013
Accepted March 2014.

 

RESUMEN

Se presentan los resultados hidrofísicos obtenidos durante seis cruceros oceanográficos realizados durante 2011 (febrero, abril, julio y octubre) y 2012 (febrero y abril) en una red de 50 estaciones frente al complejo lagunar Magdalena-Almejas (México). Se analizaron los datos de temperatura superficial del mar (TSM) y clorofila a del sensor MODIS-Aqua (1.1 km) y los campos de las corrientes geostróficas durante los periodos de muestreo. Al norte de la malla de muestreo, el patrón de la estructura termohalina mostró intrusiones subsuperficiales de agua subártica modificada, especialmente durante febrero y abril de ambos años. Al sur, en julio y octubre de 2011, se encontraron indicaciones de agua subtropical subsuperficial. Los campos de las corrientes geostróficas en febrero y abril mostraron un flujo superficial hacia el sur a lo largo de la costa, el cual cambió su dirección hacia el Polo Norte en julio y octubre. En primavera, la temperatura derivada de imágenes satelitales mostró anomalías negativas de hasta 4.5 °C en la zona adyacente a la costa, lo cual corresponde a las surgencias costeras que elevan agua hacia la superficie desde los 60-70 m de profundidad. Con base en los resultados, el área de estudio se puede considerar como el límite sur de la zona de transición entre las aguas subárticas y subtropicales del océano Pacífico nororiental, con una marcada estacionalidad.

Palabras clave: estructura termohalina, plataforma continental, Baja California, corriente de California, océano Pacífico nororiental.

 

ABSTRACT

The hydrophysical results obtained during six oceanographic cruises in 2011 (February, April, July, and October) and 2012 (February and April) over a 50-station sampling grid in front of the Magdalena-Almejas lagoon system (Mexico) are presented. MODIS-Aqua sensor data (1.1 km) of sea surface temperature (SST) and chlorophyll a, and geostrophic current fields were analyzed during the sampling periods. In the northern part of the study area the pattern of the thermohaline structure shows subsurface intrusion of modified subarctic water, especially during February and April of both years. To the south, in July and October 2011, evident indications of subtropical subsurface water were found. The geostrophic current fields in February and April show a surface southward flow along the coast, which changes direction towards the North Pole in July and October. In spring, the satellite-derived SST showed negative anomalies of up to 4.5 °C in the coastal zone, corresponding to cold upwelled water rising to the surface from a depth of 60-70 m. Based on the results, the study area can be considered the southern boundary of the transition zone between the subarctic and subtropical waters of the northeastern Pacific Ocean, with marked seasonality.

Key words: thermohaline structure, continental shelf, Baja California, California Current, Northeast Pacific Ocean.

 

INTRODUCCIÓN

Las condiciones oceanográficas del océano Pacífico nororiental frente a Baja California (México) se estudian sistemáticamente mediante el programa Investigaciones Mexicanas de la Corriente de California (IMECOCAL), que es una extensión hacia el sur del programa California Cooperative Fisheries Investigations (CalCOFI). La síntesis de la información a largo plazo obtenida de estos programas permite describir satisfactoriamente las características principales de la región sureña del Sistema de la Corriente de California (SCC) y su variabilidad estacional e interanual (e.g., Gómez-Valdés 1983, Lynn y Simpson 1987, Durazo y Baumgartner 2002, Durazo et al. 2010). Sin embargo, los procesos hidrofísicos sobre la plataforma continental del Pacífico frente a la península de Baja California al sur del golfo de Ulloa no están bien documentados. Esta área costera se encuentra fuera del dominio de estudio del programa IMECOCAL, que tampoco incluye la plataforma continental de la península. En esta región se encuentran localizadas las bahías más grandes de la costa mexicana en el Pacífico (Magdalena y Almejas), reconocidas por su gran productividad primaria (Cervantes-Duarte et al. 2013). La alta variabilidad estacional e interanual de los procesos hidrofísicos en el área se determinan por el debilitamiento de los vientos dominantes del noroeste a lo largo de la costa y un alejamiento de la plataforma del flujo principal de la corriente de California (CC) en verano y otoño (Lynn y Simpson 1987).

Los análisis de la estructura termohalina en los transectos sureños del programa IMECOCAL y los pocos estudios realizados al sur del golfo de Ulloa frecuentemente demuestran la presencia de aguas relativamente frías y poco saladas del norte en la capa superficial de 100 m de profundidad, asociadas al flujo de la CC (Durazo et al. 2005). Castro-Valdez et al. (2012) consideran que la distribución de la salinidad promedio a 50 m de profundidad, marcada por un mínimo salino de 33.6, está asociada al núcleo de la CC y se extiende hasta el extremo sur de la península de Baja California. En verano y otoño, sobre el talud y la plataforma continental, se han registrado intrusiones desde el sur de aguas cálidas y más saladas de origen subtropical, que podrían asociarse a la presencia de una contracorriente hacia el polo especialmente en los años de El Niño (Durazo y Baumgartner 2002). Durazo (2009) registró la presencia de una circulación ciclónica de gran escala frente a la parte sur de la península de Baja California que puede transportar aguas subtropicales hacia el norte sobre el talud continental y en ocasiones sobre la plataforma. Por tanto, durante el año se puede observar tanto agua subártica como subtropical en el área. El patrón de corrientes se caracteriza por la aparición recurrente de remolinos de mesoescala, a menudo ciclónicos (Kurczyn et al. 2012).

Uno de los principales procesos hidrofísicos que afecta la zona de estudio es la surgencia costera (Zaitsev et al. 2007). La intensidad y extensión espacial de las surgencias dependen principalmente de las características del campo de viento (Bakun y Nelson 1977), la estratificación de la columna del agua, la orientación de la línea de costa y la topografía regional (Figueroa y Moffat 2000). Frecuentemente se observan filamentos superficiales de agua fría a lo largo de la CC (Strub et al. 1991). En las zonas de surgencia, los filamentos y otras estructuras espaciales similares se relacionan con la topografía de la plataforma continental y con irregularidades en la línea de costa (Castelao y Barth 2006).

El desarrollo del estado hidrodinámico del SCC en 2011 inició con una respuesta a la disipación de La Niña 2010 durante primavera y verano, luego ocurrió un resurgimiento de condiciones frías de La Niña durante otoño e invierno en 2011 y finalmente hubo una transición a condiciones neutrales durante la primavera de 2012, como lo indican el Índice Multivariado de ENSO (MEI, por sus siglas en inglés) y la Oscilación Decenal del Pacífico (PDO), cuyos valores fueron cercanos a los valores climatológicos promedio en esta época. Las condiciones hidrofísicas, incluyendo la actividad de las surgencias costeras en la región sur del SCC, mostraron una respuesta relativamente leve a los efectos atmosféricos en relación con los promedios climatológicos (Bjorkstedt et al. 2011, 2012).

Los objetivos de este trabajo son analizar las condiciones oceanográficas sobre la plataforma y el talud continental frente al complejo lagunar de bahía Magdalena-Almejas (BMA) en la costa occidental de Baja California durante 2011-2012, definir si el agua subártica transportada por la CC (desde el norte) y el agua subtropical (desde el sur) pueden alcanzar en forma predominante estas latitudes (>24° N), y evaluar la intensidad y patrones de las surgencias costeras.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Se llevaron a cabo seis cruceros oceanográficos a bordo del B/O Francisco de Ulloa del CICESE frente al complejo lagunar BMA (fig. 1) durante los periodos 9-13 de febrero de 2011 (en lo sucesivo Feb11), 13-16 de abril de 2011 (Abr11), 4-8 de julio de 2011 (Jul11), 25-29 de octubre de 2011 (Oct11), 16-18 de febrero de 2012 (Feb12) y 18-21 de abril de 2012 (Abr12). Los muestreos se planearon para recorrer una red predeterminada de 68 estaciones separadas por una distancia de ~5 millas náuticas (fig. 1c). La profundidad máxima de las estaciones más alejadas de la costa excedió los 1000 m. En cada estación, se realizaron lances con una sonda de conductividad, temperatura y presión (CTD, modelo SBE-9 de SeaBird) hasta el fondo o hasta 500 m cuando la profundidad fue mayor. La clasificación de las masas de agua utilizada en el análisis de temperatura y salinidad se muestra en la tabla 1 (Durazo y Baumgartner 2002).

Para completar la información espacial y temporal, se estudiaron los datos de viento multiplataforma (a 10 m sobre la superficie) documentados por el National Climatic Data Center de la NOAA (www.ncdc.noaa.gov/oa/rsad/air-sea/seawinds.html) y el índice de surgencia costera (ISC) obtenido del Pacific Fisheries Environmental Laboratory (www.pfel.noaa.gov). También se analizaron datos de temperatura superficial del mar y clorofila a del sensor MODIS-Aqua (resolución de 1.1 km) para 2011 y 2012 (http://oceandata.sci.gsfc.nasa.gov/MODISA/). Se usaron los campos de las corrientes geostróficas correspondientes a un periodo de 10 días durante cada crucero, con un nivel de referencia de 500 db. Estas corrientes se calcularon a partir de los datos de anomalías del nivel del mar de la página del Atlantic Ocean Marine Laboratory de la NOAA (www.aoml.noaa.gov/phod/dataphod/work/trinanes/INTERFACE), que integra información de los altímetros satelitales TOPEX, ERS-2 y GFO (resolución espacial de 0.2°) y de alturas dinámicas medias climatológicas calculadas con base en la climatología de Levitus para 1000 db.

 

RESULTADOS

Las condiciones del viento en la región durante los periodos de estudio se muestran en la figura 2. Al comparar Feb11 con Feb12 y Abr11 con Abr12, se observó que los campos de viento promedio mensuales no presentan mayores diferencias tanto en magnitud como en dirección, y por tal razón sólo se muestran los campos de 2011 (fig. 2a, b). En febrero, las magnitudes del viento fueron menores que en abril y la dirección predominante del viento fue del nor-noroeste (fig. 2c). En abril, la dirección predominante del viento fue del noroeste con tendencia a ser paralela a la línea de costa, favoreciendo así el aumento de la surgencia costera (fig. 2d).

La figura 2c-h muestra las series de tiempo del viento (promedio diario) en el centro de la malla de muestreo (cuadro marcado en fig. 2a, b) y las del ISC en la latitud 24° N. Aunque estos puntos están situados a una distancia mayor que 80 km de la costa, se observó cierta coherencia entre el viento y el ISC. La magnitud del viento en Abr11 fue ligeramente mayor que en Feb11. Sin embargo, debido a las direcciones favorables a la surgencia, se observaron 16 días con ISC mayores que 100 m³ s^-1 en Abr11 y solamente 2 días en Feb11 (fig. 2c, d). Una situación similar ocurrió en 2012, cuando se presentaron 18 días de abril y sólo un día en febrero con valores del ISC mayores que 100 m³ s^-1, incluso alcanzando valores mayores que 250 m³ s^-1 en abril, debido a las direcciones favorables a la surgencia (fig. 2g, h). Los valores más altos del ISC variaron de 85 a 140 m³ s^-1 en Feb11 y de 80 a 100 m³ s^-1 en Feb12 (fig. 2c, g). Durante Jul11, se observó un debilitamiento en la intensidad del viento y los valores de los ISC correspondientes fueron menores (fig. 2e); los valores negativos del ISC (23 y 24 de julio) podrían explicarse por la influencia del paso del huracán Dora. Los eventos de surgencia fueron menos intensos en Oct11 (fig. 2f) que en Apr11; se observaron siete valores mayores que 100 m³ s^-1 en Apr11 (fig. 2d), lo cual indicó una segunda temporada de surgencias, aunque de menor intensidad.

Se promediaron los perfiles verticales de las variables termohalinas en todas las estaciones de las dos líneas más alejadas de la costa (estaciones 5-68 y 4-67, fig. 1c) para mostrar la variación de la estratificación de la región con relación al núcleo del flujo de la CC, lejos de la influencia de la zona de surgencias. La columna de agua estuvo menos estratificada en los meses de invierno y primavera de ambos años (fig. 3). En ambos meses, la temperatura fue de 18 °C en la superficie y disminuyó a ~12 °C a 200 m de profundidad. La estratificación máxima se observó en Oct11, con temperaturas de 27 y 12 °C en la superficie y a 200 m de profundidad, respectivamente. Se observó una capa bien mezclada en la superficie en Oct11 que aumentó a 40 m en Feb12. También se observó una capa intermedia de baja salinidad (hasta de 33.8) entre 50 y 80 m de profundidad en todos los cruceros. En Feb11, Abr11 y Abr12, esta capa de baja salinidad se localizó desde la superficie hasta los 80 m de profundidad debido a la influencia de la CC en esta zona.

La distribución de temperatura en la capa de 10 m de profundidad se muestra en la figura 4. En invierno y primavera, afuera de la costa, se observó agua superficial con valores cercanos a 18 °C y se desarrolló un intenso frente térmico paralelo a la costa. La presencia de agua fría (de hasta 14 °C, fig. 4b) y salina (hasta de 34.6, fig. 5b) cerca de la costa durante febrero y abril de ambos años se debe a la persistencia de las surgencias costeras en el área de estudio. Los frentes térmicos en Feb11 y Feb12 (fig. 4a, e) fueron menos intensos en comparación con Abr11 y Abr12 (fig. 4b, f). En contraste, en Jul11, la distribución de temperatura superficial mostró variaciones menores; la temperatura varió entre 17.5 y 19 °C y fue ligeramente más cálida en la parte sur del área de estudio, donde alcanzó 20.5 °C cerca de la costa (fig. 4c). En Oct11, se observó una parcela de agua con menor temperatura (24.0 °C) y salinidad (34.4) en la porción noroeste de la malla de muestreo (figs. 4d, 5d). Sólo en este mes se observó la intrusión de agua cálida en el centro de la malla (con temperatura igual o superior a 27 °C), al parecer de origen tropical por su intervalo de salinidad (ver fig. 5d).

Las distribuciones de salinidad en la capa de 10 m de profundidad en invierno y primavera mostraron un patrón similar al de la temperatura superficial, con un gradiente océano-costa muy intenso cerca de la costa (fig. 5). Este gradiente fue más intenso en los dos cruceros de abril y en la parte suroriental del área del estudio. Excepto en Feb12, durante invierno y primavera las estaciones más alejadas de la costa mostraron un campo de salinidad prácticamente uniforme, con poca variación dentro del intervalo de 33.7 a 34.0, mostrando el efecto en la región del agua modificada de la CC (fig. 5a, b, f). En Feb12, el gradiente costero y la influencia de la CC fue más débil y la salinidad alcanzó valores más elevados, entre 34.0 y 34.2 (fig. 5e). En Jul11, la salinidad superficial mínima de 33.8 se registró en las estaciones más alejadas (norte de la malla de muestreo) y aumentó hacia la costa hasta alcanzar valores de 34.7 (fig. 5c). En Oct11, el campo de salinidad fue casi uniforme y varió sólo entre 34.7 y 34.8, excepto en la región central del noroeste de la malla de muestreo, donde disminuyó a 34.6; estos valores son típicos de las aguas subtropicales superficiales.

A 80 m de profundidad, los frentes térmicos y de salinidad relacionados con surgencias costeras no fueron tan intensos como a 10 m (figs. 6, 7). En Feb11, se observó a esa profundidad una intrusión de agua con mayor temperatura en las estaciones costeras, especialmente en el sur de la malla de muestreo; la temperatura varió de 14.5 °C cerca de la costa a 12 °C mar adentro (fig. 6a). En Abr11, Feb12 y Abr12, el campo de temperatura a 80 m de profundidad fue casi homogéneo, con diferencias cercanas a 0.5 °C (fig. 6b, e, f). Entre estos tres escenarios, el campo de menor temperatura se presentó en Abr11, con valores de 11.5 a 12.0 °C, aunque en la parte sur de la malla de muestreo se observaron temperaturas de 12.5 °C (fig. 6b). En Jul11 se observó un patrón similar al de Feb11, con la diferencia de que el gradiente océano-costa no fue tan intenso y el agua con temperatura mayor que 13 °C estuvo distribuida en casi toda el área de estudio (fig. 6c). En Oct11, gran parte del área de estudio estuvo dominada por valores de 15 °C, y solamente en las estaciones más alejadas de la costa se encontraron temperaturas menores que 14 °C (fig. 6d).

La salinidad a 80 m de profundidad también presentó frentes costa-océano en invierno y primavera. Éstos fueron más marcados en Feb11 (fig. 7a) y Abr11 (fig. 7b) con gradientes aproximados de 0.50 y 0.35, respectivamente, en 10 km; la salinidad fue de 33.7, típica del agua modificada de CC, en las estaciones oceánicas y de ~34.4, típica del agua subtropical, cerca de la costa al suroriente de la malla de muestreo. En Jul11, la mayor parte del área de estudio presentó salinidades superiores a 34.5, y sólo en las estaciones más noroccidentales se encontraron salinidades cercanas a 34.1 (fig. 7c). En Oct11, la salinidad varió de 34.0 en las estaciones oceánicas a 34.4 cerca de la costa (fig. 7d).

En la figura 8 se muestran las secciones transversales de temperatura y salinidad de un transecto (estaciones 29-33) que inicia en la entrada de bahía Magdalena. La sección de Feb11 muestra un levantamiento de las isotermas de 16 y 17 °C entre las estaciones 30 y 31 (fig. 8a), formando un débil frente térmico superficial de 16-17 °C, mientras que las isotermas de 14 y 15 °C se profundizaron hasta 100 m. Esto es evidencia de un proceso que ocurre durante y después de una surgencia costera. La respuesta baroclínica de la isoterma es opuesta a la elevación de la estructura más superficial y se vuelve más profunda (Gill 1982). Entre las estaciones 30 y 31, la salinidad mostró un frente intenso (33.6-34.4 en 9 km) centrado en 50 m. Entre las estaciones 31 y 33, en la capa de 50 a 80 m, la salinidad fue menor que 33.8, indicando la presencia de agua de la CC.

Las secciones en febrero y abril de ambos años presentan muchas características en común. En todas ellas se observó el levantamiento de las isotermas y, en diferente grado, la respuesta baroclínica de la termoclina, lo cual es consistente con el fenómeno de surgencia costera (fig. 8b, e, f). El patrón de surgencia en estos periodos también se pudo observar en las secciones de salinidad (fig. 8h, k, l), con valores mayores que 34.0 cerca de la costa y a profundidades mayores que 80 m. En Abr11, la isoterma de 14 °C exhibió la máxima excursión observada, con un ascenso desde 60 m de profundidad hasta la superficie (fig. 8b). También en Abr11 ocurre la intrusión de agua de la CC, claramente marcada por salinidades menores que 33.7 (fig. 8 h). En Abr12, se observó un patrón similar al de Feb12, con la diferencia de que el agua con baja salinidad (< 33.8) ocupó una capa más somera (30-50 m) en Abr12.

En Jul11, se observó la estructura correspondiente a un flujo geostrófico hacia el polo (fig. 8c). Según la regla de viento térmico, el agua cálida cerca de la costa es consistente con un flujo geostrófico hacia adentro de la sección (hacia el norte), el cual en los cortes de salinidad muestra una composición costera que corresponde al agua de origen subtropical por su temperatura relativamente alta y salinidad de 34.7 o mayor (fig. 8c, i). En Oct11, se repitió la estructura de salinidad observada en julio, aunque ahora la temperatura cercana a la superficie fue mucho mayor. Además, en Oct11 la columna de agua se encontró uniformemente estratificada (fig. 8d), con la temperatura superficial mayor que 25 °C en la costa y mayor que 27 °C en las estaciones más oceánicas. En estos meses, la salinidad en la capa de 100 m de profundidad entre las estaciones 31 y 33 presentó un intervalo reducido, con un valor mínimo de ~34.0 entre 20 y 50 m (fig. 8i, j). La salinidad en la plataforma continental y en las profundidades mayores que 100 m fue prácticamente homogénea y alcanzó valores de 34.7 a 34.8, característico del agua subtropical.

La figura 9 muestra los diagramas de temperatura y salinidad para los periodos muestreados. En invierno y primavera de 2011 y 2012, se detectó Agua Subártica (AS) hasta 100 m de profundidad, con las características típicas del agua transportada por la CC (fig. 9a ,b, e, f); se observó una mayor representación de esta masa de agua en 2011 desde la superficie hasta 100 m. A profundidades mayores que 150 m, el área estuvo dominada por Agua Ecuatorial Subsuperficial (AES). En Jul11, el AS (color azul en fig. 9c) fue observada solamente en algunas de las estaciones alejadas de la costa en la parte norte del área de estudio y a profundidades de hasta 100 m, lo cual demuestra la intrusión del agua proveniente del norte. En Oct11, las manifestaciones de AS se observaron en una capa subsuperficial, entre 50 y 100 m profundidad, en todas las estaciones del norte y algunas estaciones centrales. En la parte sur de la malla de muestreo (color rojo en fig. 9c, d), en Jul11 y Oct11 no se encontraron señales de AS en toda la columna. Sólo en estos dos periodos de muestreo se observó Agua Subtropical Superficial (ASS) en los primeros 100 m, con una mayor presencia en octubre.

Los diagramas de temperatura y salinidad (fig. 9) para el área de estudio indican que el mínimo relativo de salinidad, asociado con el núcleo de la CC, está centrado en la isopicna de 25 kg m^-3. El comportamiento de la densidad muestra que el agua asociada a las isopicnas de 25 kg m^-3 (en adelante 25 σ_t) aflora desde 50 m de profundidad en Feb12 y Abr12 y desde 70 m de profundidad en Abr11 (fig. 10). Los índices de surgencia en Abr11 y Abr12 fueron similares en magnitud, con la diferencia de que en 2011 tendieron a disminuir y en 2012 a aumentar. Es importante notar que la profundidad de la isopicna de 25 σ_t en las estaciones más alejadas de la costa concuerda con la profundidad del mínimo de salinidad en la figura 8.

La topografía de la superficie isopícnica de 26 σ_t en Abr11 y las distribuciones de temperatura y salinidad en esta superficie (fig. 11) fueron construidas de manera similar a la descrita por Jerónimo y Gómez-Valdés (2006). Esta superficie estuvo inclinada con profundidad mínima (< 20 m) cerca de la costa y la parte más profunda (> 90 m) en las estaciones alejadas de la costa (fig. 11 a), lo cual demuestra el patrón de surgencia bien desarrollado. Las distribuciones de temperatura y salinidad en la superficie de 26 σ_t muestran un gradiente moderado hacia la costa (fig. 11c, d). Al sureste de la malla de muestreo, cerca de la costa, se encontraron temperaturas mayores que 13.8 °C, relativamente altas para esta profundidad, compensadas por un aumento en la salinidad (> 34.5), similar a la señal de la presencia de agua subtropical modificada. Por tanto, en verano, en el área de estudio se genera la zona de transición del Pacífico nororiental, donde confluyen el agua subtropical (cálida y salada) y el agua de origen subártico (fría y menos salada).

La figura 12 muestra las imágenes semanales compuestas de la temperatura superficial del mar (TSM) obtenidas del sensor MODIS-Aqua para los cruceros en 2011. En Feb11, toda la zona frente a BMA presentó valores de TSM de entre 18 y 19 °C, además de agua más fría (< 18 °C) en las zonas adyacentes (fig. 12a). La TSM aumentó gradualmente hacia el sur hasta 21 °C. Durante Abr11, la distribución de TSM se caracterizó por la presencia de agua fría en una franja paralela a la costa (fig. 12b), lo cual evidencia eventos de surgencia costera. La temperatura frente a BMA fue de 16 °C, con una extensión hacia fuera de la costa frente a la entrada a bahía Almejas. Hacia el sur, se observó agua más calida, de 18 a 21 °C y hasta de 23 °C, frente a cabo San Lucas. En Jul11, las isotermas tuvieron una dirección perpendicular a la costa, ascendiendo de 21 °C en el norte y a 28 °C frente a cabo San Lucas (fig. 12c). En Oct11 se observó la presencia de agua cálida en una lengüeta paralela a la costa (fig. 12d), consistente con la presencia de la corriente hacia el polo registrada al norte de esta región por Durazo y Baumgartner (2002).

Las distribuciones espaciales de clorofila a (compuestos semanales) construidas a partir de los datos del sensor MODIS-Aqua se muestran en la figura 13 para las mismas fechas que la TSM (fig. 12). En Abr11, se observaron valores elevados de clorofila a (fig. 13 b). En Jul11, también se registraron concentraciones altas de clorofila a (> 6 mg m^-3) en la parte norte de la región (en el sur del golfo de Ulloa) (fig. 13c). En Oct11, las concentraciones de clorofila a fueron las más bajas de todo el año y estuvieron asociadas a la fuerte influencia del agua subtropical en la región (fig. 13d), descrita como oligotrófica por Cepeda-Morales et al. (2013).

La figura 14 presenta los campos de las corrientes geostróficas superficiales (promedio de 10 días) para febrero, abril, julio y octubre de 2011. En Feb 11, se observó un meandro relativamente dinámico que se acercó al área de estudio a una distancia de ~150 km y velocidad de ~0.25 m s^-1 (fig. 14a). También se observó un remolino anticiclónico frente al golfo de Ulloa. En Abr11, el meandro mantuvo su distancia desde la costa en la latitud de BMA, pero cambió su dirección hacia mar adentro en las localidades más sureñas (fig. 14b). En ambos periodos, la zona periférica de la corriente pasó lo suficientemente cerca de la costa para advectar agua menos salina de la CC, como se evidencia por las distribuciones de las variables termohalinas (fig. 8). En Jul11, el flujo principal de la CC fue más débil y se alejó a más de 200 km de la costa, formando varios remolinos de mesoescala con diferentes direcciones de rotación (fig. 14c). Al mismo tiempo, hubo una escasa penetración de aguas superficiales del extremo sur de la península de Baja California hacia el norte. En Oct11, el efecto de la CC en la región disminuyó y, a lo largo de la costa, se registró un flujo constante dirigido hacia el polo, pasando por la zona de BMA hasta el golfo de Ulloa (fig. 14d). La intensidad máxima (~0.25 m s^-1) de este flujo se registró cerca de la punta de la península y disminuyó hasta a 0.10 m s^-1 en la latitud frente a BMA.

 

DISCUSIÓN

La estructura termohalina del área de estudio se establece principalmente por los tres tipos de masas de agua que potencialmente se pueden presentar frente a BMA: AS fría y de baja salinidad, ASS cálida y de mayor salinidad y, en la parte más profunda (> 200 m de profundidad), AES. Debido a que la malla muestreada se encuentra en la zona costera de la plataforma con intensos procesos de mezcla, se esperaría la presencia de masas de agua transicionales como resultado de la mezcla de AS y ASS. La presencia y el impacto de estas masas de agua se regulan por la influencia del flujo de la CC y los procesos hidrodinámicos en el talud y la plataforma continental.

Las corrientes geostróficas exhiben una variabilidad estacional pronunciada (fig. 14). En asociación a esta variabilidad hidrodinámica, las distribuciones correspondientes de TSM tienen una evolución temporal de la interacción térmica templada-subtropical durante el ciclo anual, lo cual puede estar caracterizado por un cambio en la localización del frente térmico superficial entre AS y ASS (fig. 12). No se registraron cambios significativos estacionales en la estructura termohalina a profundidades mayores que 200 m, donde se ubica el AES (fig. 9). Sin embargo, sobre la plataforma continental, a profundidades de hasta 200 m, las variaciones en la posición del frente térmico regulan la relación entre estas masas de agua y las condiciones de estratificación frente a BMA.

En invierno y primavera, el frente térmico superficial entre las aguas subárticas y subtropicales en la plataforma continental fue muy pronunciado, con una manifestación de agua fría forzada por las surgencias costeras en la región adyacente a BMA (figs. 4b, f; 11c). Al norte y oeste de la malla de muestreo, se observaron regularmente las intrusiones de agua con menor temperatura (1 a 2 °C menor con respecto al valor promedio en el área de estudio) y baja salinidad (33.7-33.8), especialmente en la capa subsuperficial de 50 a 100 m de profundidad (figs. 6, 7), característico del agua modificada de la CC. En este caso, la salinidad fue un mejor indicador de las aguas modificadas de la CC debido a su mayor inercia, ya que las variaciones en la temperatura dependen del calentamiento solar en la superficie y de la mezcla vertical.

En verano, los campos de temperatura y salinidad en el área de estudio fueron uniformes, con señales de agua de la CC solamente en algunas estaciones alejadas de la costa (figs. 4c, 6c). En la parte sur de la plataforma, se localizaron aguas subtropicales, tanto subsuperficiales como superficiales, con mayor temperatura y salinidad (de hasta 34.7-34.8). En Oct11, el agua sobre la plataforma continental frente a BMA, tanto en la superficie como en la capa subsuperficial hasta 100 m de profundidad, se caracterizó por alta temperatura (hasta 27.5 °C en la superficie, fig. 12d) y alta salinidad (34.7-34.8), características del ASS. En toda el área no se observó agua con salinidad menor que 34.0. La TSM (fig. 12d) confirma que en esta zona se localiza agua tropical proveniente del sur a lo largo de la costa; esto concuerda con Durazo-Arvizu (2012), quien afirma que sobre la plataforma y el talud continental de la península de Baja California existe una contracorriente subsuperficial hacia el polo, débil y profunda en invierno-primavera y más intensa en verano. Durante el otoño, debido al debilitamiento de los vientos provenientes del noroeste, la contracorriente se eleva hacia la superficie y define un transporte costero somero de ASS (fig. 10c), incluso más al norte de BMA. En las estaciones costeras de la zona sur de la plataforma, periódicamente se encuentra agua con mayor temperatura (fig. 5a, b) y salinidad (fig. 6a, b). El análisis de la temperatura potencial y la salinidad en la superficie isopícnica de 26 σ_t (fig. 11c, d), las cuales están en un balance termohalino, muestra las anomalías positivas (con respecto a los valores promedios en esta superficie isopícnica) de 2 °C (13.8 °C) para la temperatura y 0.8 (34.5) para la salinidad en estaciones costeras del sur, lo cual indica la transición del balance isopícnico de tempertura y salinidad de las aguas subárticas a las subtropicales. Por tanto, en invierno y primavera, en el área del estudio, se encontraron al mismo tiempo las aguas modificadas subárticas y subtropicales a diferentes profundidades.

Puesto que el área de estudio está situada lo suficientemente alejada del origen de la CC y de la zona subtropical, es difícil encontrar tipos de agua solamente con las características puntuales de AS o de AES. Tomando en cuenta que en las profundidades sobre la plataforma continental (< 200 m) es poco probable la intrusión del AES y sin considerar el efecto de mezcla vertical, se puede evaluar el grado de mezcla horizontal de AS y ASS en el área de estudio para Jul11 y Oct11 (fig. 14). Dado que la mezcla horizontal se produce principalmente a lo largo de superficies isopícnicas, la figura 15(a, c) muestra los diagramas de mezcla isopícnica para Jul11 y Oct11. Para las estimaciones de mezcla, se seleccionaron las superficies de 24.5 σ_t (Jul11, fig. 14a) y de 24 σ_t (Oct11, fig. 14c) debido a que contienen los valores dentro de los intervalos de AS y ASS. Como valores de referencia que caracterizan a las masas de agua, se eligieron aquellos obtenidos en la superficie seleccionada, correspondientes al intervalo medio de la salinidad para esta masa de agua: 33.5 para AS y 34.7 para ASS (fig. 15a, c). Las estimaciones del porcentaje de mezcla fueron calculadas sin tomar en cuenta el efecto de la salinidad sobre la capacidad calorífica del agua de mar. En Jul11 la mayor parte del área presentó agua subtropical ligeramente modificada (>70% de ASS) (fig. 15b). El agua de origen subártico (>70% de AS) ocupó solamente pocas estaciones en las dos líneas del norte. La influencia de las aguas subtropicales en Oct11 fue menor, y toda la parte central del área estuvo ocupada por agua bien mezclada (40-60% de ASS).

La actividad espacial de las surgencias fue identificada en el campo de densidad en todos los cruceros de invierno y primavera, especialmente en Abr11, Feb12 y Abr12 (fig. 10).

Aunque el ISC en la zona adyacente a BMA fue la mitad del que se registró en latitudes a 28-30° N (Bakun y Nelson 1977, Zaytsev et al. 2003), la surgencia fue lo suficientemente intensa para producir afloramientos del agua subsuper-ficial desde profundidades de entre 60 y 70 m (figs. 9, 11), cuando la mayor profundidad de la picnoclina (con capa superficial de mezcla de 40 m) fue observada en Feb12 (fig. 3), lo cual permite el transporte del agua hacia la superficie. Las distribuciones de TSM indican aguas con menor temperatura en las vecindades de BMA (fig. 13 a, b). Las anomalías negativas máximas de TSM (4.5 °C) calculadas con respecto al valor medio de la región fueron encontradas en la zona adyacente al sistema BMA durante Abr11 (fig. 4b).

Cabe señalar que en febrero y abril el posible intercambio de agua con BMA debido a los flujos de marea a través de las bocas no afecta significativamente en la generación de las anomalías negativas de la temperatura en las áreas adyacentes (figs. 4a, b??, e, f; 12a, b). Los datos climáticos (Sánchez-Montante et al. 2007) muestran que en febrero, las aguas dentro del complejo lagunar BMA fueron de menor temperatura (0.7 °C) que las aguas superficiales del mar adyacente, lo cual se considera un valor pequeño con relación al efecto en la temperatura superficial producido por las surgencias en la zona costera. En abril, las aguas interiores de BMA presentaron temperaturas 0.5 °C más altas que las de la zona costera adyacente.

Los estudios de distribución superficial de temperatura y clorofila a realizados con base en los datos satelitales en la zona de la CC (Legaard y Thomas 2006) y en la zona costera de la península de Baja California (Espinosa-Carreón et al. 2004, 2012) indican que en la región costera de la CC frecuentemente se observan zonas y filamentos con alta concentración de clorofila a y, al mismo tiempo, baja TSM, ambos asociados a la ocurrencia de surgencias costeras de variable amplitud espaciotemporal. En Abr11 la distribución de TSM (fig. 12b) muestra dos filamentos de agua con baja temperatura, uno dirigido hacia afuera de la costa en forma perpendicular a la línea costera, con una extensión de hasta 80 km, y otro, con menor contraste térmico, que se extendió a lo largo de la costa hacia el extremo sur de la península de Baja California. La distribución de clorofila a (fig. 13b) mostró un patrón similar, lo que permite identificar un efecto directo de las surgencias en la biomasa del fitoplancton. Para Jul11, las altas concentraciones de clorofila a no pueden ser totalmente asociadas con el fenómeno de surgencia local; posiblemente estuvieron relacionadas con el transporte horizontal de fitoplancton muy pequeño (picoplancton) desde el norte de la zona de estudio, que es confirmado por la presencia de agua subártica modificada en la zona costera cerca del golfo de Ulloa para este periodo (fig. 15b).

 

CONCLUSIONES

Con base en los resultados obtenidos en 2011-2012 y los datos históricos, se sintetizan las siguientes observaciones principales:

• Los análisis de la estructura termohalina, la distribución de la TSM y los campos de las corrientes geostróficas en la plataforma continental frente al sistema lagunar BMA muestran dos escenarios dinámicos: (a) debido a la intensificación de los vientos del noroeste a finales del invierno y primavera, hay un transporte promedio a lo largo de la costa hacia el sur de enero a junio; (b) debido al debilitamiento y cambio de la dirección del viento y del flujo principal de la CC, en verano y otoño se registró el transporte hacia el polo de agua subtropical subsuperficial y superficial, formando una contracorriente costera que alcanza por lo menos el sur del golfo de Ulloa.

• Las características de temperatura y salinidad en la región adyacente al sistema BMA (30-40 km hacia mar adentro y hasta 200 m de profundidad) frecuentemente muestran, en las estaciones alejadas de la costa, el AS ligeramente modificada, con salinidad de 33.7-33.8 en la capa subsuperficial de 50 a 100 m, y el ASS, con salinidad de 34.7, cercana a la zona costera. Esto permite considerar la zona frente a BMA como el inicio del límite sur de la zona de transición entre las aguas subárticas y subtropicales sobre la plataforma continental de la península de Baja California.

• La hidrodinámica de la zona está principalmente modulada por los eventos de surgencias costeras, particularmente en primavera, los cuales inducen el afloramiento de aguas subsuperficiales desde 70 m de profundidad. La extensión espacial de la manifestación superficial de las surgencias costeras puede alcanzar hasta 80 km mar adentro.

 

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue financiado por la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (proyecto SEMARNAT-CONACYT No. 2008-C01-107267), por el Instituto Politécnico Nacional (proyecto SIP No. 20131277) y por el CICESE. JLC recibió una beca de doctorado por parte del CONACYT y OZ, ATC, GGC y JCM recibieron becas del Sistema Nacional de Investigadores (SNI). Agradecemos al capitán y a la tripulación del B/O Francisco de Ulloa su ayuda durante los cruceros. Expresamos nuestro agradecimiento a los revisores anónimos por sus observaciones, que nos permitieron mejorar el manuscrito final.

 

REFERENCIAS

Bakun A, Nelson CS. 1977. Climatology of upwelling related processes off Baja California. CalCOFI Rep. 19: 107-127.         [ Links ]

Bjorkstedt EP et al. 2011. State of the California Current 2010- 2011: Regionally variable responses to a strong (but fleeting?) La Niña. CalCOFI Rep. 52: 36-68.         [ Links ]

Bjorkstedt EP et al. 2012. State of the California Current 2011-2012: Ecosystems respond to local forcing as La Niña wavers and wanes. CalCOFI Rep. 53: 41-76.         [ Links ]

Castelao RM, Barth JA. 2006. The relative importance of wind strength and along-shelf bathymetric variations on the separation of a coastal upwelling jet. J. Phys. Oceanogr. 36: 412-425.         [ Links ]

Castro-Valdez R, Collins CA, Mascarenhas A, Durazo R, Trasviña Castro A. 2012. Circulación frente a la península de Baja California en el Pacífico y en la entrada al golfo de California. Libro de resúmenes de la reunión anual de la Unión Geofísica Mexicana 2012, p. 147.         [ Links ]

Cepeda-Morales J, Gaxiola-Castro G, Beier E, Godínez VM. 2013. The mechanisms involved in defining the northern boundary of the shallow oxygen minimum zone in the eastern tropical Pacific Ocean off Mexico. Deep-Sea Res. I 76: 1-12.         [ Links ]

Cervantes-Duarte R, Prego R, López-López S, Aguirre-Bahena F, Ospina-Alvarez N. 2013. Annual patterns of nutrients and chlorophyll in a subtropical coastal lagoon under the upwelling influence (SW of Baja California Peninsula). Estuar. Coast. Shelf Sci. 120: 54-63.         [ Links ]

Durazo R. 2009. Climate and upper ocean variability off Baja California, Mexico: 1997-2008. Prog. Oceanogr. 83: 361-368.         [ Links ]

Durazo R, Baumgartner T. 2002. Evolution of oceanographic conditions off Baja California: 1997-1999. Prog. Oceanogr. 54: 7-31.         [ Links ]

Durazo R, Gaxiola-Castro G, Lavaniegos B, Castro-Valdez R, Gómez-Valdés J, Mascarenhas Jr A. 2005. Oceanographic conditions west of the Baja California coast, 2002-2003: A weak El Niño and subarctic water enhacement. Cienc. Mar. 31: 537-552.         [ Links ]

Durazo R, Ramírez-Manguilar AM, Miranda LE, Soto-Mardones LA. 2010. Climatología de variables hidrográficas. In: Gaxiola-Castro G, Durazo R (eds.), Dinámica del Ecosistema Pelágico Frente a Baja California 1997-2007. SEMARNAT, CICESE, UABC, pp. 25-58.         [ Links ]

Durazo-Arvizu R. 2012. Variabilidad estacional de contracorrientes en el sistema de la Corriente de California frente a Baja California. Libro de resúmenes de la reunión anual de la Unión Geofísica Mexicana 2012, p. 145.         [ Links ]

Espinosa-Carreón TL, Strub PT, Beier E, Ocampo-Torres F, Gaxiola-Castro G. 2004. Seasonal and interanual variability of satellite-derived chlorophyll pigment, surface height, and temperature off Baja California. J. Geophys. Res. 109: C03039. http://dx.doi.org/10.1029/2003JC002105.         [ Links ]

Espinosa-Carreón TL, Gaxiola-Castro G, Beier E, Strub PT, Kurczyn JA. 2012. Effects of mesoscale processes on phytoplankton chlorophyll off Baja California. J. Geophys. Res. 117: C04005. http://dx.doi.org/10.1029/2011JC007604.         [ Links ]

Figueroa D, Moffat C. 2000. On the influence of topography in the induction of coastal upwelling along the Chilean coast. Geophys. Res. Lett. 27: 3905-3908.         [ Links ]

Gill AE. 1982. Atmospheric-Ocean Dynamics. Academic Press, 664 pp.         [ Links ]

Gómez-Valdés J. 1983. Estructura hidrográfica promedio frente a Baja California Norte. Cienc. Mar. 9: 75-86.         [ Links ]

Jerónimo G, Gómez-Valdés J. 2006. Mean temperature and salinity along an isopycnal surface in the upper ocean off Baja California. Cienc. Mar. 32: 663-671.         [ Links ]

Kurczyn JA, Beier E, Lavín MF, Chaigneau A. 2012. Mesoscale eddies in the northeastern Pacific tropical-subtropical transition zone: Statistical characterization from satellite altimetry. J. Geophys. Res. 117: 1-17.         [ Links ]

Legaard KR, Thomas AC. 2006. Spatial patterns in seasonal and interannual variability of chlorophyll and sea temperature in the California Current. J. Geophys. Res. 111: C06032, 21 pp.         [ Links ]

Lynn RJ, Simpson JJ. 1987. The California Current System: The seasonal variability of its physical characteristics. J. Geophys. Res. 92: 12947-12966.         [ Links ]

Sánchez-Montante O, Zaitsev O, Saldivar-Reyes M. 2007. Condiciones hidrofísicas en el sistema lagunar Bahía Magdalena-Almejas. In: Funes-Rodríguez R, Gómez-Gutiérrez J, Palomares-García R (eds.), Estudios Ecológicos en Bahía Magdalena. CICIMAR-IPN, Baja California Sur, México, pp. 1-28.         [ Links ]

Strub PT, Kosro PM, Huyer A. 1991. The nature of cold filaments in the California Current System. J. Geophys. Res. 96: 14743-14768.         [ Links ]

Zaitsev O, Sánchez-Montante O, Robinson CJ. 2007. Características del ambiente hidrofísico en la plataforma continental y zona oceánica adyacente al sistema lagunar de Bahía Magdalena. In: Funes-Rodríguez R, Gómez-Gutiérrez J, Palomares-García R (eds.), Estudios Ecológicos en Bahía Magdalena. CICIMAR-IPN, Baja California Sur, México, pp. 29-43.         [ Links ]

Zaytsev O, Cervantes-Duarte R, Sánchez-Montante O, Gallegos A. 2003. Coastal upwelling activity on the Pacific shelf of the Baja California Peninsula. J. Oceanogr. 59: 489-502.         [ Links ]