Ondas y remolinos de mesoescala en el sistema de corrientes de Chile-Perú: algunas implicaciones biológicas

S. Hormazábal, M. Correa, F. Gómez, V. Combes, E. DiLorenzo Escuela de Ciencias del Mar Pontificia Universidad Católica de Valparaíso School of Earth and Atmospheric Sciences, OSU Georgia Institute of Technology e-mail: [email protected] Ondas y Remolinos de Mesoescala en el Sistema de Corrientes de Chile-Perú: Algunas Implicaciones Biológicas Esquema de Circulación Variabilidad de las Corrientes sobre el Talud " , .) ]: b) ) O' IO OS OSM '"~ , @ J _m~ .. - , JO Currenllrom CSM 220m ~ ,- • 1.- , ~ I( lt • • • • ~ I ~ P 31 ,,. 7)' ,,. 71 ' JO ' 40 ' .aSm I~!'~~~~ ~ ~ ~ ~~~~~~4 ~ .,.I~~ 750 m ~f"w~if4w 20 cm s·' T I iI i ii ii ¡ji , ii j I ii ii ii ii f ii i i " ii j ii i I ii '1TlTfT""'" ~ "' ITif ~ii~'l'i i~' ~"IT' ITiI ITiI ."nii~"~"T"ITiiIT' 1", rrrril ii 1992 1993 199 4 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Espectro de Wavelet Variabilidad Intraestacional (30-90 días) Fuerte incremento de la energía durante el Niño 1991-92 y 1997-98. -núcleo de ~50 días (1991-92) -núcleo de ~70 y 40 días (1997-98) Periodos Estacionales y Mayores La PCU es fuertemente modulada sobre los ciclos El Niño La Niña -Fuerte variabilidad semianaul durante El Niño -Variabilidad anual dominante durante La Niña Angulo de Fase: Nivel del Mar v/s Corrientes Desde la solución general para ondas Kelvin, el flujo a lo largo de la costa esta dado por donde ges la gravedad,  es el desplazamiento de la superficie del mar y ces la velocidad de una onda de gravedad larga. Desde la solución general para ondas de Rossby, el flujo en la costa esta dado por donde fes el parámetro de Coriolis y  es el gradiente latitudinal de f. v=− g cη v x=0 =−f 2 βc 2 g f ∂η ∂t Ondas Atrapadas a la Costa Velocidad de Propagación Nivel del mar Estaciones mareográficas Forzamiento de Periodos Intraestacionales La variabilidad intraestacional, particularmente durante verano y eventos El Niño, llega a través del océano como CTW’s libres, forzadas por ondas Kelvin ecuatoriales originadas por el viento en el Pacífico ecuatorial Al sur de los 20°S, parte de la variabilidad intraestacional oceánica es forzada por los vientos locales asociados con las teleconexiones atmosféricas Forzamiento remoto de periodos estacionales y mayores De la solución general para ondas de Rossby, el flujo alo largo de la costa, en la costa, esta dado por: donde nindica el modo considerado. Periodos calidos, razon de rms 0.78 y r=0.56 (r=0.9 para rezago de 27 días) Periodos fríos, r = 0.14 v n, x=0 =−f 2 βc n 2 g f ∂η n ∂t Ondas Kelvin y Ondas Rossby Onda Kelvin ecuatorial Onda atrapada a la costa Onda atrapada a la coasta Onda de Rossby ecuatorial Onda de Rossby de latitudes medias Onda de Rossby de latitudes medias ENSO, Surgencia Costera, Clorofila y Reclutamiento de Sardina Gómez et al., 2011 a} 6 R 2: 0. 96 ---- 5 o -0.6 a} - ZET --- - - On set Niño 3.4 -3 - w '5,. -8 ~ -2 " ", ~-- 0 .4 " ~ ü o w -4 -1 "- 3 N , >- .... / .s -O . • • o '" O M E .... o 2 --- o " w 4 " 1 Z 2 J • N O '" C' <L (mg ", . ') ;¡ 2 8 w " b) 6 0.2 O 3 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 5 o o o 5 b) 500 a: • 00 - C HL l og( R) 6 0° M4 250 aJ3 o E I'y' 5_ ~ R' • es. 100 " 62 C> 3 2 .s 4.2 " 50 .§ e} ...J 2 ·5 I 25 ~ • " <.> Ü 3 " ~- a:: 1 10 'c '" 3 o 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 .s ...J o :x: Time (Years) u 2 R:i: = 0. 92 , \ _6 ~ .. "".2 o ZET ( m~ 9-') Remolinos de Mesoescala Remolinos y Meandros de Mesoescala Remolinos ciclónicos y anticiclónicos viajan predominantemente hacia el oeste, siendo originados principalmente cerca de la costa. En los bordes orientales de los océanos, filamentos de agua fría, remolinos y meandros de mesoescala son estructuras recurrentes. Corrientes superficiales derivadas de Altímetros satelitales (Producto combinado de TOPEX/ Poseidon y ERS) entre Enero y Diciembre de 1996. Los remolinos poseen diametros típicos de ~150-200 km y se mueven hacia el oeste con una velocidad de ~0.02 m s-1 Remolinos de Mesoescala Desplazamiento de las isopicnas asociado a los tres tipos de remolinos de mesoescala. Las dos superficies de densidad corresponden a la termoclina estacional (p1) y a la termoclina principal(p2). Las flechas indican el sentido de la velocidad vertical resultante de la interacción del viento con el flujo causado por el remolino, el cual es hacia arriba en remolinos anticiclónicos y de aguas modales, y hacia abajo en remolinos ciclónicos. (Tomado de McGillicuddy et al. 2007) Lentes de aguas subsuperficiales, relativamente mas cálidas y salinas, que giran en forma anticiclónica han sido observados en distintas partes del mundo: - Océano Atlántico Norte, asociado al flujo de las aguas del Mediterráneo (meddies) - Océano Indico, asociado al flujo de las aguas del Mar Rojo (Reddies) - Mar de Japón, asociado al frente subpolar del mar de Japón (intrathermocline eddies) - Océano Pacífico Nororiental, asociado a la corriente subsuperficial de California (Cuddies) - Recientemente han sido reportados en el Océano Pacífico Suroriental (13°Water eddies). Remolinos Intratermoclinas (ITEs) Basado en observaciones de boyas Argos, Johnson and McTaggart (2010) reportaron ITE's para el Océano Pacífico Suroriental. Debido a la similitud con otros Sistemas de Corrientes de Borde Oriental ellos sugirieron que los ITE's observados deberían tener un origen en la corriente subsuperficial de PerúChile (PCU). Chaigneau et al. (en preparación) Colas et al. Clim. Dyn. 2011 Remolinos de Mesoescala en el Sistema de Corrientes de Chile-Perú , • ~ ¿- o .. , • .. ~ ... ... 'Q. .. ~ ., -'00 _'00 -O ., K u I -,o -,o , u· I f -$OO " E -mi i • ~ / I < 5 o -o, j . ... ! - .. • .o ... i' O..., I ... .. .u :a \ I .... \ ., -lOO " -O •• -, -<D -<D ~ ., ... j lr U - 150 11 ... Ptru -¡ ISO m • • -"l. -"loo • • ... ... ... -" " • • • '00 ...... ... -" o " • • • '00 l . 0Istanc& from eó:Iy ce!1 ! et' [km ] OisIaree from eody oe nter [km ] • • I ... > , I o o i -0 .\_ • " • 0, • ... e ... , ! ... -, • .. " ~ -'00 _' 00 .. .. -o .Jo -,o -,o • i-'" 1 -200 o " < "'-.. < . ... ! - .. ., • • I o..., -u / ..., : f .... .... K -<D ... ~ ~ hile - 250 • ' . -o, • o I ... cbil e - 250 • ... • ! -, ~ -"loo ...... ... ." o " • • • ,oo -"l. ...... "'->0 " • • • ' 00 .. j OIstance Irom eó:Iy center [km ] DIsIiWQ trom eddy cerle! [km ] • -1 ..: .):. l~ C. t ! ~r.wre aromaly 51rutture el ~!eaed cyclooes (ltf~ and mirydoocs ( rip o 1I ISO m d:plh o/f Pcru (1111) l!Id 250 m • . ., d:r-h cifChile (brJli'l lll ~ Tk anomaly is Id.uh 'e kI (re \'c n icall"oole 1'ICllgcd in I '!lO km x llOkm 1t5i:1n .oooo ! ~ e lily ctnt r .u (km ) 6x ( kml ITE's frente a Chile Central 21 - May -I997 35'S ~ ,',' ,,'s -- " ,"s 1 ,,'s 1 ,~s " ... 28-MaY'I997 • 1 ,,'s " ,,'s " ,"s ¡ 1 ,,'s ,.... " ... ,. ... ,,.. 39"5 , .... ·17.5 _ 17 _ 71 .5 ·71 ·15.5 · 15 _10.5 · 1. _ fU 14Jan-2Q1)9 ',::: .1 ,., j , ,ni . ~-';;~t ,_~" , -" "" . ,/ ~ '111' ' l ' , \' , , /1\-":'-;;: \ ~ ~'---:\A I " "If ' \ . / /II! / ~ , .... " ... n'w 21 ·Jan· 2Q09 "1 '~I ' ,', %',.' ,/1,- _' .,\ r~;' ~ . : "~ o \ I ,/. , / '_ : ¡ r{',,~ - ·' ,: /1\' __ :":. " / '· .... ·-~I)\: I '/1, // Ut ' \ ' ". "" ' ' " " ... ,. ... ,,.. 1 1 1 1 1 1 1 1 I l' " " N ,$ " "' " Variabilidad de la Capa de Mínimo de Oxígeno 30 20 10 DIstancia desde la costa (km) Distancia desde la costa (km) Distancia desde la costa (km) A 15 A 1994 O N O N 1994 D M D M A 1 995 M A AlongshOle current at 220 m depth A M 1995 A O Variabilidad del Limite Superior de la Capa de Mínimo de Oxígeno -50m ,- y= 200 . 010. 591' x r2= 0. 65 A A o ITE's frente a Chile (31º-41ºS) 1997 2007 O , '00 K % 200 • 10 Q 300 400 O '00 K ,f; 200 ~ • Q 300 400 O '00 K " 200 ~ • Q 300 400 -4, - 40 - 3. - 38 -37 - 3. - 35 -34 - 33 - 32 - 31 - 41 -40 - 3. -38 - 37 - 3. - 35 - 34 - 33 -32 - 3' Latitude (~l Lat i tude (O S] Corrientes y Capturas Individuales La actividad pesquera aparece recurrentemente distribuida alrededor de los remolinos y meandros de mesoescala. > 500 ton < 100 ton 100-250 ton 250-500 ton Lances de pesca (círculos) y corrientes superficiales (flechas) derivadas de altimetría satelital (producto combinado TOPEX/ Poseidon y ERS) para Chile CentroSur (32-40°S) ITE's y Biomasa Acústica de Jurel La biomasa acústica incrementa en los remolinos anticiclónicos y en las fuertes corrientes de meandro costeras Estimaciones acusticas de biomasa de jurel (jack mackerel) en unidades arbitrarias (información acústica fue integrada etre la superficie y 500 m de profundidad). Ejemplo para 33.5-34.5ºS Remolinos de Mesoescala y Larvas de Jurel +- , ,' -'-""'1 ...... / ~ ... ~ ..... _--.-- / , ......... ~ .. -... ........ _--~ y ... '-. \ .. t..-I . ..... ~.{ . .v. . .-. ,",o II tt ¡,¡ .. ~"...// "~\""'¿¿¡l y' r..-" . ~ -~/r y' ~ ~ I ,. ~ ~ ... ..... .. " ..,. \ I ' 34 o S '.~ .. ~ . I ' .. . ~ . , . -\ \ - 7S 0W -92 -91 -90 -89 -88 -87 -86 -85 -84 -83 -82 -81 -80 - 79 -78 -77 -76 -75 lo 1000 750 500 100 50 25 10 7.5 5.0 2.5 1.0 0. 75 0.50 0. 25 0.1 Gracias