Sistema de la Corriente del Bransfield, SCB (Antártida)

Sistema de la Corriente del Bransfield, SCB (Antártida) Carmen Gordo Rojas 2013 Las Palmas de Gran Canaria Octubre 2013 Departamento de Física TESIS DOCTORAL Sistema de la Corriente del Bransfield (Antártida) Carmen Gordo Rojas ｛ｾ ａ ｄ＠ DE LAS PAlMAS DE GRAN CANARIA De pa rtam ento de Fí sic a D. SALVADOR GALVÁN HERRERA, SECRE TAR IO DEL DEPARTAME NT O DE FíSICA DE LAS PALMAS DE GRAN CA NA RIA C ERT IFI CA , Que el Ｙ＿ ｮ ｳｾｯ＠ de Doctores del Dep art am e nt o en su sesión de fecha ./8./1º.¡ . ?" . t;!/'d .lomó el ac uerdo de dar el co nsent im iento para su t ra mitación, a la tesis doctoral ti tul ada "Sistema de la Cor riente del Br ans fi eld, Se B (A nt ártida)'" presen ta da por cilla doctorando/a D fD" Ma Ca rm en Go rd o Rojas y di ri gi da por los Docto re s M· de los Ángeles Marr cro Olaz y P ab lo S an gra In cia rte . y para que así conste, y a efectos de lo previsto en el ArtO 6 del Reglamento pam la elaboración, defensa, t ri bu nal evaluación de tes is d oc t ora les de la Universid ad de Las Palmas de presente en La s P al mas de 2 /de ... P.c.:7.:v.'3.aE ............. dc dos mil Ca nari a, Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) PROGRAMA DE DOCTORADO EN FÍSICA FUNDAMENTAL Departamento de Fí sica Bienio 1996-98 ｾ＠ UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS f ｾ＠ DE GRAN CANARIA SISTEMA DE LA CORRIENTE DEL BRANSFIELD, SCB (ANTÁRTIDA) Tesis doctoral pre se ntada por D a. M" Ca rm en Gordo Rojas para obtener el grado de Doctor por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Dirigida por la Dra. M" de los Án geles Marrero Díaz y el Dr. Pablo Sangra lnciart e. El Director La Doctoranda Las Palmas de Gran Canaria, Octubre de 2013 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) TESIS DOCTORAL SISTEMA DE LA CORRIENTE DEL BRANSFIELD, SCB (ANTÁRTIDA) DEPARTAMENTO DE FÍSICA Mª CARMEN GORDO ROJAS Las Palmas de Gran Canaria, octubre de 2013 A mi marido, Bayo, y a mis hijas Paula y Sonia Agradecimientos Ya estamos aquí, hemos llegado al final! Creí que no iba a terminar nunca esta tesis. Y la cosa es que el grueso del trabajo ya estaba hecho desde hace años, pero faltaba el empujón de empezar a escribir y contarlo. Para lo que a muchos esto no es un problema, ni se lo cuestionan, para mí sí suponía un gran reto, pues siempre consideré que me enrollo mucho al contar las cosas, sobre todo escritas. Me pasa también cuando cuento una película, una experiencia personal, un viaje…tiendo a contarlo todo, revivirlo con tanta pasión como la que sentía mientras lo vivía. Y así, lo que para otros podría resolverse en una sintética crónica, una sencilla exposición o enseñar unas pocas fotos del viaje, para mí se convierte en todo un relato con pelos y señales y reportajes de videos y fotos. Así que en un trabajo como éste, donde se aprecia tanto lo que uno sabe como la habilidad para transmitirlo lo más concreta y claramente posible...se me antojaba arduo. Pero por una y mil razones ya estaba bien, llegó el momento de dar el paso y terminar con este episodio de mi vida, tanto profesional como personal. Y tengo que decir que este salto no podría haberlo dado sin el apoyo que te ofrece un entorno como el que tengo la suerte de contar, el de unos compañeros totalmente respetuosos, comprensivos y con la dosis justa de ánimo y/o apremio por hacer este trabajo, tanto dentro del Departamento de Física como de la Facultad de Ciencias del Mar de la ULPGC. Las circunstancias en la Universidad eran distintas tan sólo hace unos años, donde el tener un título de doctor no era tan apremiante como ahora, por lo que me dejé invadir por otras cuestiones personales y docentes, participando en la investigación hasta donde se me exigía por mi grado de participación en los proyectos, pero dejando de lado esta otra parte del trabajo de investigación más personal y que dependía única y exclusivamente de mí. No voy a pecar en este apartado de Agradecimientos, de cometer los errores arriba descritos, así que seré breve. Quisiera agradecer a José Luis Pelegrí, su entusiasmo y apoyo en la elaboración de otro trabajo que antaño iba a camino de ser A mi familia, mi gran familia, a mis padres, hermanos, sobrinos…, y en éstos incluyo tanto a los co-sanguíneos como a los de mi compañero y marido, que para mí son igualmente mi familia. Por sus risas, sus ánimos y sus esperanzas. Y por último, por ser lo más importante para mí, agradecer a mis Hijas y al que puedo decir casi literalmente y sin equivocarme, Compañero de mi vida. Ellos sí que saben de paciencia, de horas robadas, de momentos irrecuperables, de ánimos, comprensión…en fin, de todo el amor y apoyo moral que nadie como ellos podrían darme. Sólo les pido perdón por el tiempo que no les he brindado, aunque espero que se los haya compensado en “especias”, momentos condensados de amor, je, je, je. Y a los que queden sin mencionar y que saben tan bien como yo que han sido importante para mí, que me perdonen también, que lo achaquen a mi despiste o a estos momentos intensos en los que se me mezcla todo y todos, y que estén tranquilos porque los llevo también en mi corazón. ¡GRACIAS! Este trabajo no se podría haber realizado sin la financiación por parte del Gobierno Español, dentro de los Proyectos de Investigación Científica promovidos por el Programa Antártico Español del Ministerio de Ciencia y Tecnología. Los datos utilizados en esta tesis proceden las campañas oceanográficas pertenecientes a los proyectos CIEMAR 1999/2000 (REN 2001-2650/ANT) y BREDDIES 2002/03 , (REN2001-2650/ANT). Resumen En este estudio se describe por vez primera, la distribución de masas de agua, la variabilidad a mesoscala y la mezcla diapicna en la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield con una resolución espacial no adoptada previamente. Los datos fueron adquiridos durante las campañas CIEMAR y BREDDIES en los veranos australes 2000 y 2003 con una resolución espacial media de 9.3 km, cercana al radio interno de deformación de Rossby (Rd∼10 km). Esta resolución nos ha permitido determinar con precisión los rangos de propiedades de las masas de agua y establecer un nuevo patrón para su distribución. Este incluye elementos nuevos como son la presencia de una estrecha (L= 2 Rd∼20 km) lengua de Agua Circumpolar Profunda Modificada (CDWm) a lo largo de la vertiente Sur del Talud de las Islas Shetland del Sur (ISS), núcleos aislados de CDWm desprendidos de dicha lengua, y núcleos salinos y cálidos de Agua Cálida Profunda del Mar del Weddell (MWDW) a lo largo de la vertiente Norte del talud de la Península Antártica. Las estructuras a mesoscala observadas están íntimamente ligadas formando parte de lo que hemos denominado como Sistema de la Corriente del Bransfield (SCB). La principal componente del SCB es el Frente de Bransfield (BF) y la corriente de chorro asociada, la Corriente del Bransfield, que fluye hacia el Noreste a lo largo de toda la vertiente Sur de la ISS y de escala longitudinal igual 2 Rd. La comparación de las observaciones con experimentos de laboratorio sugieren que se comporta como una corriente de gravedad de descarga forzada por la diferencia de densidad entre las Aguas de Transición con influencia del mar de Bellingshausen (TBW) y la Aguas de Transición con influencia del mar de Weddell (TWW) y por la tasa de rotación local. Debajo del BF se sitúa la mencionada lengua de CDWm. En la superficie la TBW y la TWW convergen originando un estrecho (L= Rd∼10 km) y somero frente cerca de la Península Antártica que hemos denominado Frente de Península (PF) y que presenta meandros. Entre el BF y el PF se sitúa un sistema de remolinos anticiclónicos de radio cercano al Rd, que pueden alcanzar los 300m de profundidad, y constituidos por TBW en las capas superficiales /subsuperficiales y por CDWm en las capas profundas. En los bordes de las estructuras de mesoscala y en la región de contacto entre TBW TWW se han observado signos de mezcla diapicna. Se han determinado los valores característicos del coeficiente de difusividad diapicna, Kz, para la región que son del orden de 10-4 m2s-1 y 10-5 m2s-1. III Índice general Índice de figuras ........................................................................................................... VII Índice de tablas ............................................................................................................ XIII Lísta de Abreviaturas .................................................................................................. XV Capítulo 1.- Introducción 1.1.- Región de estudio ................................................................................................ 1 1.2.- Antecedentes y motivación .................................................................................. 5 1.3.- Objetivos .............................................................................................................. 7 1.4.- Estructura de la tesis ............................................................................................ 8 Capítulo 2.- Datos: Adquisición y procesamiento 2.1.- Campañas Oceanográficas CIEMAR y BREDDIES ......................................... 11 2.1.1.- CAMPAÑA CIEMAR ............................................................................... 11 2.1.2.- CAMPAÑA BREDDIES ........................................................................... 13 2.2.- Instrumentación ................................................................................................. 16 2.2.1.- CTD con Roseta ......................................................................................... 16 2.2.2.- Termómetros reversibles ............................................................................ 16 2.2.3.- Portasal ....................................................................................................... 17 2.2.4.- Sondas XBT ............................................................................................... 17 2.2.5.- CTD ondulante Nv-Shuttle ........................................................................ 18 2.2.6.- Perfilador de corriente acústico Doppler, ADCP ....................................... 19 X ÍNDICE DE FIGURAS 4.9. Corte horizontal a 50 m de anomalía de densidad potencial, γθ (kg/m3), a partir de datos Nν-Shuttle). Se muestra el serpenteo del PF y los remolinos anticiclónicos de la zona interfrontal al norte del PF. ................. 68 4.10. Esquema del Sistema de Remolinos Anticiclónicos con algunos elementos del SCB, (a) BREDDIES (a partir de datos del Shuttle y CTD) (b) CIEMAR (a partir de datos del CTD). ......................................... 70 4.11. Esquema del Sistema de la Corriente del Bransfield (SCB) en vista cenital, con sus componentes principales. Modificado de Sangrá et al. (2011).. ...................................................................................................... ...72 4.12. Esquema de las distribución vertical de las principales componentes del Sistema de la Corriente del Bransfield a través del Estrecho de Bransfield. .................................................................................................... 73 5.1. Perfiles verticales de anomalía de densidad potencial, γθ kg/m3 (Fase 1BREDDIES) ................................................................................................. 80 5.2. Valores de la frecuencia de Brunt-Väisälä, N (cph), obtenidos en CIEMAR para los transectos BW(a) y BE(b) y en BREDDIES para los transectos T1(c), T7(d) y T3(e). ............................................................. 82 5.3. Distribución vertical magnitudes asociadas al estudio de la mezcla diapicna en el transecto T2 (BREDDIES) .................................................... 92 5.4. Distribución vertical magnitudes asociadas al estudio de la mezcla diapicna en el transecto T3 (BREDDIES) .................................................... 93 5.5. Distribución vertical magnitudes asociadas al estudio de la mezcla diapicna en el transecto T7 (BREDDIES) .................................................... 94 5.6. Distribución de variables en las secciones BW y BE de CIEMAR: (a) y (e) γθ (kg/m3); (b) y (f) N (cph); (c) y (g) S (cph); (d) y (h) log(Ri), respectivamente. ........................................................................................... 95 5.7. Perfiles de anomalía de la densidad potencial en los primeros 300 m de la columna de agua en las diferentes estaciones del trasecto T2. .................... 99 ÍNDICE DE FIGURAS XI 5.8. Diagrama θ-S de la campaña BREDDIES. En rojo aparecen los datos tomados en T2. ........................................................................................... 100 AI.1. Calibración la salinidad CIEMAR ................................................................. 110 AI.2. ( a) Desviación de las temperaturas medidas por el CTD respecto de las obtenidas con los termómetros reversibles; (b) Curva de calibración temperatura de BREDDIES ....................................................................... 111 AI.3. Resultados de la calibración de la salinidad de los datos de CTD de la Campaña BREDDIES ................................................................................ 113 AI.4. Perfiles conjuntos de la temperatura, medida por el CTD MarkIII y por la sonda XBT T5, de Sippican, correspondiente a la estación 39. ............ 115 AI.5. Ejemplo de las trayectorias ondulantes sin filtrar del Shuttle en R3 con trayectorias irregulares en los primeros momentos hasta el establecimiento de una velocidad constante del barco .............................. 117 AI.6. Comparación de perfiles conjuntos de temperatura y salinidad realizados con el CTD y el Nν-Shuttle ....................................................................... 119 AI.7. (a) Diferencia inicial TCTD-TSh frente a TSh; (b) Diferencia inicial TCTD - TSh frente a presión. ................................................................................... 120 AI.8. Ajuste lineal por mínimos cuadrados de los datos de temperatura del ondulante Nν-Shuttle frente a los datos de temperatura del CTD ya calibrados ................................................................................................... 120 AI.9. Comparativa de perfiles de conductividad calibrada del CTD con la conductividad del Shuttle (a) sin calibrar y (b) calibrado, c) Ajuste lineal de los datos de conductividad del ondulante Nν-Shuttle tomando como referencia los datos de conductividad calibrados del CTD. ........................................................................................................... 122 AI.10. Comparativa de perfiles de salinidad calibrada del CTD con la salinidad del Shuttle de las estaciones 153 y 412 (a) sin calibrar y (b) calculada con temperatura y conductividad calibrados. ............................................. 123 XII ÍNDICE DE FIGURAS AI.11. Cortes a 50 m de la distribución horizontal de salinidad (a) del CTD y (b) del Shuttle calibrado. ............................................................................ 124 AI.12. Esquema que rotación de los ejes. ................................................................. 126 XIII Índice de Tablas 3.1. Rangos de parámetros hidrográficos según distintos autores para las masas de agua presentes en Bransfield ................................................................... 27 3.2. Rango de las propiedades de las masas de agua encontradas en la Cuenca Central de Bransfield, a partir de (1) CIEMAR y (2) BREDDIES. ............. 44 4.1. Resolución horizontal de datos hidrográficos según distintos autores para las masas de agua presentes en Bransfield ................................................... 50 4.2. Características del Frente de Bransfield y Corriente de Bransfield durante las campañas CIEMAR 99/00 y BREDDIES 02/03 en la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield .............................................................. 53 4.3. Características de la lengua de CDWm por el margen septentrional del Estrecho durante las campañas CIEMARy BREDDIES ............................. 63 4.4. Características del Frente de Península (PF) durante las campañas CIEMAR y BREDDIES .............................................................................. 69 5.1. Valores de Ri y Kz máximos obtenidos en la CCBr durante BREDDIES 02/03, a partir de cizallas calculadas con datos de ADCP ........................... 97 AI.1. Datos de ADCP en la CCBr durante la campaña BREDDIES 2002/03. ...... 126 AI.2. Curvas de calibración de cada variable ......................................................... 127 AII.1. Campañas CIEMAR y BREDDIES: transectos y estaciones utilizadas para los cálculos geostróficos y resolución espacial entre estaciones. ...... 130 XV Lista de Abreviaturas Se ha mantenido la nomenclatura anglosajónica para las abreviaturas de uso habitual. ACC Corriente Circumpolar Antártica AD Divergencia Antártica ADCP Acoustic Doppler Current Profiling AE Remolinos (eddies) Anticiclónicos ASF Frente de Talud Antártico BB Broad Band (Banda ancha) CB Corriente de Bransfield Bdy Límite sur de la ACC BDW Agua Profunda de Bransfield BBW Agua del Fondo de Bransfield BC Transecto Bransfield Central de CIEMAR BE Transecto Bransfield Este de CIEMAR BF Bransfield Front / Frente de Bransfield XVI LISTA DE ABREVIATURAS BREDDIES Remolinos/meandros (EDDIES) de mesoscala en la parte central del Estrecho de BRansfield: Identificación y acoplamiento físico-biológico BW Transecto Bransfield Oeste de CIEMAR CCBr Cuenca Central del Estrecho de Bransfield CDW Agua Profunda Circumpolar CDWm Agua Profunda Circumpolar modificada CEBr Cuenca Este del Estrecho de Bransfield CIEMAR Campaña de Investigación del Ecosistema Marino AntáRtico COBr Cuenca Oste del Estrecho de Bransfield CTD Conductivity, Temperature and Depth CWB Borde de las Aguas Continentales antárticas D” Núcleos de trazas de MWDW en la CCBr EM Estaciones meridionales ES Estaciones septentrionales GPS Sistema de Posicionamiento Global LCDW Fracción Inferior del Agua Profunda Circumpolar. MWDW Agua Cálida Profunda de Modificada (procedente de Weddell) NADW Agua Profunda del Atlántico Norte NB Narrow Band (Banda estrecha) PA Península Antártica PF Frente de Península (en el Estrecho de Bransfield) LISTA DE ABREVIATURAS XVII SCB Sistema de la Corriente del Bransfield ISS Islas Shetland del Sur T# Transecto # de BREDDIES TBW Agua Transicional Zonal con influencia del Mar de Bellingshausen TEOS-10 Thermodynamic Equation of SeaWater 2010 TWW Agua Transicional Zonal con influencia del Mar de Weddell UCDW Fracción Superior del Agua Profunda Circumpolar. WDW Agua Cálida Profunda de Weddell WOCE World Ocean Circulation Experiment XBT Sondas batitermográficas desechables 1 Capítulo 1 Introducción En esta parte introductoria se presentará la región de estudio, su ubicación y las características oceanográficas generales de su entorno. Además se mencionarán los antecedentes más relevantes sobre las masas de agua, hidrografía y actividad a mesoscala en el Estrecho de Bransfield y la motivación de este trabajo. Para finalizar se indicaran sus objetivos y estructura. 1.1.- REGIÓN DE ESTUDIO El Estrecho de Bransfield es una región semi-cerrada, zona de transición entre los mares de Bellingshausen y de Weddell, que se encuentra en el margen occidental de la Península Antártica situada en el Océano Austral (Figura 1.1). Tiene unos 120 km de ancho y 460 km de largo con una orografía y una batimetría muy irregulares. En el Estrecho se distinguen tres cuencas separadas por sobreelevaciones del fondo con umbrales inferiores a 1000 m, las cuencas: Oeste (COBr), Central (CCBr) y Este (CEBr). A su vez dichas cuencas están comunicadas con los mares adyacentes a través de diversos pasos entre las numerosas islas y los estrechos de Boyd, Gerlache y Canal Antártico. 8 Capítulo 1 1.4.- ESTRUCTURA DE LA TESIS La presentación del trabajo realizado, el análisis de los resultados obtenidos y el planteamiento de las principales conclusiones y trabajos futuros se ha estructurado en este trabajo de la siguiente manera: El Capítulo 2 es esencialmente metodológico donde se establece, en primer lugar, el dominio observacional detallando la estrategia observacional y la adquisición de datos a lo largo de las campañas CIEMAR y BREDDIES. A continuación se especifican las características de la instrumentación utilizada y se da una breve reseña sobre la calibración y procesamiento de datos realizados. Estos últimos se describen en detalle en el Apéndice I. En el Capítulo 3 en primer lugar se identifican las masas de agua de la Cuenca Central del Bransfield y se define su distribución horizontal y vertical. A continuación se representan sus diagramas θ-S y se determinan los rangos de valores característicos asociados a cada masa de agua. Finalmente, como síntesis de todas las observaciones, se propone un nuevo patrón para la distribución y rutas de las masas de agua en la Cuenca Central del Bransfield. En el Capítulo 4 se caracteriza la variabilidad a mesoscala en la Cuenca Central del Bransfield con una resolución no previamente adoptada. Ello conducirá a describir estructuras nuevas y a determinar la naturaleza y escalas características de las ya previamente descritas. Finalizaremos viendo que todas las estructuras a mesoscala están íntimamente ligadas y forman parte de los que hemos denominado Sistema de la Corriente del Bransfield (SCB) En el Capítulo 5 se analizan la cizalla, estabilidad estática y dinámica y parámetros diapícnos asociados a las distintas estructuras con el objeto de identificar regiones favorables a la mezcla diapicna y procesos vinculados. En el Capítulo 6 se enumeran y sintetizan las principales conclusiones de este trabajo y se discuten líneas futuras de trabajo. Introducción 9 En el Apéndice I se desarrollan en detalle los aspectos relativos a la calibración y procesamiento de datos de las dos campañas y el tratamiento de los datos de velocidad de ADCP necesario para la estimación de velocidad in situ y cálculos de cizalla. Por último, en el Apéndice II se especifica cómo se han llevado a cabo las estimaciones geostróficas. 11 Capítulo 2 Datos: Adquisición y procesamiento 2.1.- CAMPAÑAS OCEANOGRÁFICAS CIEMAR Y BREDDIES Los datos utilizados en este trabajo proceden de dos campañas oceanográficas realizadas en el marco de sendos proyectos de investigación promovidos por el Programa Antártico Español del Ministerio de Ciencia y Tecnología. El primer proyecto se denominó Campaña de Investigación del Ecosistema Marino AntáRtico, CIEMAR, que se desarrolló entre el 15 al 30 de diciembre de 1999, a bordo del Buque de Investigación Oceanográfico Hespérides, en aguas del Estrecho de Gerlache y en la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield (Figura 2.1). El segundo proyecto se denominó Remolinos (EDDIES)/meandros de mesoescala en la parte central del Estrecho de BRansfield: Identificación y acoplamiento físico-biológico y se identificó con el acrónimo BREDDIES. La campaña oceanográfica asociada al proyecto, también denomina BREDDIES, se llevó a cabo en la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield, desde el 26 de diciembre del 2002 al 21 de enero del 2003, también a bordo del BIO Hespérides (Figura 2.2). 2.1.1.- CAMPAÑA CIEMAR El principal objetivo de la campaña CIEMAR era el estudio observacional del acoplamiento físico-biológico en el rango de la mesoescala/submesoescala y, por ello, la campaña se enfocó hacia el muestreo interdisciplinar. En ella se realizaron una serie de 12 Capítulo 2 transectos interdisciplinares, con una muy alta resolución espacial a través de determinadas secciones donde, a priori, era probable encontrar una alta actividad a mesoscala/sub-mesoscala. Esta campaña se desarrolló en los Estrechos de Drake, Gerlache y Bransfield, desde el 15 al 31 de diciembre de 1999, contándose con un total de 14 días efectivos de campaña. CIEMAR se enfocó esencialmente hacia el muestreo de una serie de transectos donde se combinaron estaciones hidrográficas con estaciones interdisciplinares procurando obtener los datos de la forma más integrada y sinóptica posible. Para ello se realizaron: • 87 estaciones hidrográficas en las que se utilizó únicamente CTD (Conductivity, Temperature and Depth sensors) • 26 estaciones multidisciplinares en las que se tomaron datos de CTD en Roseta y Bioness (Bedford Institute of Oceanography Net and Environmental Sensing System). Se muestrearon tres zonas: El último tercio del Estrecho de Drake, de 190 millas naúticas (mn), con 5 estaciones CTD distanciadas unas 20 mn entre sí; el Estrecho de Gerlache con 25 estaciones CTD y 11 estaciones CTD-Roseta-Bioness; y finalmente, la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield con 57 estaciones CTD y 15 estaciones CTD-Roseta-Bioness (Figura 2.1). Los datos analizados en este estudio se corresponden sólo con los de la Cuenca Central de Bransfield y fueron adquiridos entre el 22 y 30 de diciembre de 1999 (Figura 2.1). Con el fin de resolver la mesoescala, se realizaron estaciones de CTD cada 5 mn (9.2 km), resolución cercana al radio interno de deformación de Rossby que para esta región que es aproximadamente de 10 km (Grelowski et al., 1986; Chelton et al., 1998). Dado que se tardaron menos de dos días en la realización de cada transecto el muestreo puede considerarse cuasi-sinóptico. Datos: Adquisición y procesamiento 13 I. Joinville I. D'Urville I. Tower I. Trinity Mar de Weddell BW BE M. Bellingshausen I. Bridgeman Figura 2.1: Dominio observacional y distribución de las estaciones de la campaña CIEMAR seleccionadas para este estudio. Estas se agrupan como tansecto Bransfield Oeste (BW), Central (BC) y Este (BE). También se indica la localización del la Península Antártica (PA), y las Islas Shetland del Sur (ISS). El muestreo se dearrolló entre el 22 y 30 de diciembre de 1999. 2.1.2.- CAMPAÑA BREDDIES El objetivo general del proyecto BREDDIES era estudiar el acoplamiento entre la componente física del sistema marino y la comunidad planctónica en el rango de la mesoscala mediante el muestro interdisciplinar de estructuras mesoscalares que pudieran estar presentes en la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield. En particular se pretendía confirmar la presencia de un sistema de remolinos de mesoscala asociados al Frente de Bransfield observado previamente en CIEMAR y estudiar su influencia en la distribución y estructura de la comunidad planctónica. A este respecto, la campaña se orientó hacia búsqueda de estas estructuras mediante sucesivas aproximaciones divididas en tres fases (Figura 2.2) que se fueron diseñando en tiempo real en función de las observaciones preliminares que se iban obteniendo: 14 Capítulo 2 • Fase 1 (Figura 2.2.a): se desarrolló entre 30 diciembre 2002 hasta 6 enero 2003 con el objetivo de localizar las regiones frontales. Para ello se muestrearon a través del Estrecho 4 transectos interdisciplinares,T1, T2, T3 y T4, separados unas 25 mn entre sí y con 60 mn de longitud media. Las estaciones de CTD de cada transecto estaban a una distancia de 10 mn (~ 18.5 km) aumentándose la resolución en el campo de temperaturas con el lanzamiento de XBT en estaciones intermedia obteniéndose así una resolución de 5 mn (~9.3 km) para el campo de temperatura. • Fase 2 (Figura 2.2.b): se desarrolló entre el 7 y 13 de enero de 2003 con el objetivo de localizar las estructuras de mesoescala con muy alta resolución y de forma cuasi-sinóptica. Para ello se muestreó con el vehículo ondulante Nµ-Shuttle la región central del CCBr mediante siete transectos a lo largo de la cuenca de unas 60 mn de longitud separados 5 mn. Tras el procesamiento ( Apéndice I, sección 3) se obtuvieron perfiles CTD promedio distanciados entre sí unas 2 mn (~3.7 km). Un rápido análisis de todas estas mediciones nos permitió elegir finalmente la zona donde más claramente se observaban estructuras mesoescalares que fueron muestreadas en la fase siguiente • Fase 3 (Figura 2.2c): tuvo lugar entre el 14 y el 20 enero de 2003. Se realizaron dos secciones de alta resolución cruzando con transectos perpendiculares la región en la que se observó la presencia de estructuras mesoescalares. Las estaciones de CTD estaban distanciadas entre sí 3 mn, mientras que las estaciones biológicas tenían una separación de 6 mn. Además, desde el centro del remolino observado en el transecto T7, se lanzaron 3 boyas a la deriva para estudiar la evolución lagrangiana del flujo. Las velas se situaron a unos 100 metros de profundidad, por debajo de la capa de Ekman, para minimizar el efecto directo del viento. Durante las distintas fases se tomaron muestras de agua para la estimación de nutrientes. Estos valores nos fueron suministrados y los resultados obtenidos se incluyen en la Tabla 3.2 del Capítulo 3, con el resto de las propiedades de las masas de agua. 15 Figura 2.2: Mediciones realizadas durante la Campaña de BREDDIES. Tal como se indica, el tipo de símbolo hace referencia al tipo de estación y medición realizada. Datos: Adquisición y procesamiento 15 a) b) c) 16 Capítulo 2 2.2.- INSTRUMENTACIÓN En esta sección se presenta la instrumentación utilizada y la metodología seguida para la adquisición y procesamiento de datos durante la campaña. 2.2.1.- CTD con Roseta En ambas campañas se midió temperatura y conductividad con una configuración similar de CTD (CTD MKIIIC, fabricada por Neil Brawn Instrument Systems, Inc.) al que se conectaron un fluorímetro, un transmisómetro y un altímetro. El equipo se acopló al centro de la roseta inteligente de General Oceanics, de 24 botellas oceanográficas Niskin de 12 litros. En 33 de los 113 perfiles de CTD realizados en CIEMAR se tomaron muestras de agua en una o más profundidades. En las 26 estaciones CTD-Roseta-Bioness, se tomaron muestra biológicas y de nutrientes a profundidades estándares ( 0 -10 – 25 - 5075 - 100 m), así como a la profundidad del máximo de clorofila (MDC). Para calibrar el sensor de conductividad del CTD se eligieron profundidades de cierre de botellas donde no hubiera gradientes importantes de temperatura y salinidad. Se tomaron, así mismo, las medidas de temperatura registradas con el CTD en las mismas profundidades de cierre de botellas. En BREDDIES se muestreó la columna de agua mediante 61 perfiles de CTD (27 en la primera fase, 8 en la segunda y 26 en la tercera), incluyendo dos perfiles conjuntos de CTD con el ondulante Nν-Shuttle con el objeto de calibrar los datos de éste último. 2.2.2.- Termómetros reversibles Durante CIEMAR las botellas Niskin se equiparon con termómetros reversibles de mercurio Richter & Wiese ( -2 a 30 ºC), con el fin de hacer la posterior calibración de la temperatura. Se tenía tanto termómetros protegidos como no protegidos. Datos: Adquisición y procesamiento 17 Durante BREDDIES se utilizó un termómetro reversible digital de SIS Sensoren Instrumente Systeme, modelo RTM4002X (Figura 2.3), en el que la lectura se hace activando la pantalla digital con un imán magnético. Figura 2.3 Termómetro reversible digital de SIS Sensoren Instrumente Systeme, utilizado en la Campaña BREDDIES. 2.2.3.- Portasal El Portasal es un equipo que permite determinar con alta precisión (0.0001) la salinidad de las muestras de agua tomadas con las botellas Niskin de la roseta para la calibración posterior del CTD. En ambas campañas se utilizó el Portasal Guildline modelo 8410A (Figura 2.4) del Hespérides. Figura 2.4 Portasal Guildline 8410A del BIO Hespérides, utilizado para la calibración de la salinidad. 2.2.4.- Sondas XBT Durante la campaña BREDDIES se utilizaron sondas batitermográficas desechables XBT del tipo T5, de Sippican, que registran la temperatura hasta unos 1830 m de profundidad. Se realizaron 37 estaciones de XBT 29 de ellas alternándolas con las de CTD en los transectos perpendiculares al Estrecho de Bransfield: T1, T2, T3, T4, durante la Fase 1 (Figura 2.2a). Se realizaron calibraciones previas a cada lanzamiento mediante mediciones conjuntas de las sondas XBT con las dadas por un termómetro digital de 24 Capítulo 3 típicos de la región Antártica. A este respecto veremos que el análisis de los datos de alta resolución espacial de las campañas CIEMAR y BREDDIES, nos ha permitido identificar y caracterizar las masas de agua presentes en la CCBr con precisión (Tabla 3.2). En este capítulo se revisan en primer lugar, los antecedentes más relevantes para, a continuación, identificar las principales masas de agua y discutir su distribución en la CCBr. Se sigue con la determinación de sus diagramas θ−S y sus rangos de propiedades característicos recogidos en la Tabla 3.2. Finalmente se sintetizan las observaciones estableciendo el patrón de distribución de masas de aguas en la región. 3.2.- ANTECEDENTES Programas internacionales tales como FDRAKE75, BIOMASS 81/85, FIBEX, RACER86/87, BIOANTAR93, ECOANTAR94, FRUELA95/96 (Gordon et al., 1978; Sievers, 1982; Grelowski y Tokarczyk, 1985, García et al., 1994) se ocuparon del estudio de las características de las masas aguas del Estrecho de Bransfield y mares de alrededor. Los cuatro primeros estudios abarcaban zonas muy extensas con muy pocas estaciones en el Estrecho de Bransfield, mientras que los últimos, aunque muestrearon el Estrecho de Bransfield, se centraron en la descripción de las masas de agua de las cuencas más exteriores y no de la Cuenca Central (CCBr), objeto de este estudio. Los trabajos resultantes de dichos proyecto han permitido obtener una primera aproximación sobre la caracterización y distribución a escala regional de las principales masas de agua en el Estrecho del Bransfield (Gordon y Nowlin, 1978; Grelowski et al., 1986; Stein et al., 1989; Tockarczyk, 1987; García et al., 1994; Withworth et al., 1994; Hofmann et al., 1996; Wilson et al., 1999; Gyldenfeldt et al. 2002; García et al., 2002; Gordon et al., 2000; Zhou et al., 2002). En muchos de estos trabajos se denomina a la misma masa de agua de diferentes formas. En este estudio se ha utilizado la denominación de García et al. (1994 y 2002) para las principales aguas superiores, la de Wilson et al. (1999) para el Agua Circumpolar Profunda (CDW) y la de Gordon et al. (2000) para las aguas profundas de la Cuenca Central de Bransfield. Las masas de agua identificadas en estos trabajos en la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield son: Masas de agua en el Estrecho de Bransfield: caracterización y distribución 25 • En los primeros 500 m de la columna de agua, en la zona de aguas superiores: o Aguas de Transición con influencia del mar de Bellingshausen (Transitional Zonal Bellingshausen Water, TBW): es cálida, poco salada y estratificada procedente del Mar de Bellingshausen, a través del Estrecho de Gerlache y la Cuenca Oeste del Estercho Bransfield (Figura 1.1). o Aguas de Transición con influencia del mar de Weddell (Transitional Zonal Weddell Water, TWW): es fría, salada y casi homogénea, entrando en la Cuenca desde el Este, procedente del Mar de Weddell. Tiene su origen en el flujo de aguas frías y saladas procedentes del Mar de Weddell desde el extremo de la Península Antártica y a través del Canal Antártico (Figura 1.1). Ocupa la mayoría del volumen del Estrecho y en su porción Sur se encuentra tanto en superficie como a niveles subsuperficiales. o Agua Profunda Circumpolar modificada (modified Circumpolar Deep Water, CDWm): el Agua Profunda Circumpolar que circula cerca de la Costa Antártica se divide en dos tipos que se desplazan a distintas profundidades. El agua que circula por el Estrecho de Bransfield es una agua circumpolar a la que vamos a denominar CDWm, siguiendo la notación de Wilson et al. (1999) y que, según diversos autores, es el resultado de la mezcla de la CDW, que aflora cuando se aproxima a la Plataforma Antártica, con las aguas costeras menos profundas (Whitworth et al., 1974). El resultado es un agua CDW modificada que entraría en la Cuenca Central desde la Cuenca Oeste principalmente por el Estrecho de Boyd (Figura 1.1), circulando en torno a los 300-400m de profundidad (Capella et al., 1992) o bien desde el Estrecho de Gerlache presentando, en este caso, una temperatura y salinidad menores que la anterior (García et al., 2002). • Por debajo de 500 m se describe la presencia de masas de agua profundas y de fondo (Gordon y Nowlin, 1978; Withworth et al., 1994; Hofmann et al., 1996; 26 Capítulo 3 Wilson et al.,1999; García et al., 2002), aunque con rangos de valores de propiedades no bien establecidos: o Agua Profunda de Bransfield (Bransfield Deep Water, BDW): Según diversos autores (Gordon et al, 1978; Tokarczyk, 1987; Wilson et al.,1999; Gyldenfeldt et al, 2002; García et al., 2002) se forma por convección invernal que resulta de la mezcla entre TWW y aguas procedentes del Mar de Weddell, como el Agua Cálida Profunda del Mar del Weddell (WDW), persistiendo trazas de ésta última modificada, MWDW, dentro de las aguas profundas en la CCBr, denominadas D’’ por Gordon et al. (2000). o Agua de Fondo de Bransfield (Bransfield Bottom Water, BBW): Se originan por la mezcla de aguas frías y saladas de la plataforma del Oeste del Mar de Weddell, que entran en el Estrecho de Bransfield por la región exterior de Isla Joinville (Figura 1.1), con un pequeño porcentaje de aguas de la picnoclina del Pacífico, provenientes del Oeste a través de los pasos en las Islas Shetland del Sur (Gordon et al., 2000). El mecanismo de formación es el mismo que el de BDW pero dependiendo del grado de enfriamiento y salinidad de las aguas permite formar las aguas más densas del fondo. En la Tabla 3.1 se compilan los rangos de propiedades obtenidos en los diferentes trabajos previos para las citadas masas de agua. Se indica además el nombre que recibían las masas de agua en cada trabajo. Notar que en esta tabla hay una discrepancia entre los valores dependiendo de la fuente, con rangos bastante amplios. Por ejemplo Tockarczyk (1987), que denomina la TBW como 4a, la define con un rango de salinidad entre 33.6 y 34.4, y de temperatura potencial entre -1.3 ºC y 1.5 ºC. García et al. (2000) obtuvo para la TBW un rango parecido de salinidad, entre 33.72 y 34.16, pero valores más altos para la temperatura potencial, entre 0.02 ºC y 1.65 ºC. Unos de los objetivos de este capítulo es establecer con precisión cuales son los rangos de propiedades de estas masas de agua en el CCBr. Ello será discutido en la sección 3.3 cuyos resultados se compilan en la Tabla 3.2. Masas de agua en el Estrecho de Bransfield: caracterización y distribución 27 A pesar de las discrepancias en cuanto a los rangos en la Tabla 3.1, esta recopilación de datos históricos permite saber que se espera encontrar las siguientes masas de agua: dos masas de agua superiores, TBW y TWW; una componente modificada de CDW (CDWm) que se localiza tanto en profundidades superiores como profundas; una masa de agua profunda (BDW); y una masa de agua del fondo (BBW). En la Figura 3.1 se muestra a modo de síntesis un esquema de la distribución de las masas de aguas observada en estudios previos. La TBW y la CDWm se localizan cerca del talud Sur de las ISS mientras que la TWW y la BDW se sitúan próximas a la Tabla 3.1 Rangos de parámetros hidrográficos según distintos autores para las masas de agua presentes en Bransfield Masa agua Autor Prof. (m) θ (ºC) S γθ (kg/m3) NO3 (μmol/kg) SiO2 (μmol/kg) O2 (μmol/kg) superior TBW 1 * 2 0-100m - -1.3/1.5 0.02/1.65 33.6/34.4 33.72/34.16 10/25 21.3/29.0 11/75 68/84 261/353 291/335 TWW 1 ** 2 75-300 -1.5/1.0 -0.92/0.66 33.8/34.6 34.08/34.53 13/26 25.2/32.7 39/100 76/91 218/335 271/351 CDW 1*** 4 3 150/300 1000 300/400 0.9/2.1 >0.5 0.5 34.3/34.8 - 34.55 -- -- 27.74 22/27 -- -- 24/102 -- -- 174/244 -- -- Profunda CDW inferior (LCDW) 2 0.02/1.15 34.27/34.66 32.4/33.7 81/107.1 203/261 BDW 5 5* 1,2,3,5 500-1200 700 500/1000 -0.8/-1.2 -0.7 -1.5/-1.0 34.55/34.57 Max 36.57 34.5 /34.57 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- Min. 6.3 -- fondo BBW 5** 5**0* 1000 >1200m -1.2 < -1.6154 Min.-34.55 >34.584 -- -- -- -- -- -- 6.76 >7.08mL/L 1 Tokarczyk (1987) a partir de datos medidos durante el crucero FIBEX con sólo 8 estaciones dispersas en la Cuenca Central. * incluye aguas al norte y sur de las Islas Shtetland del Sur (fuera y dentro del Estrecho de Bransfield) ** incluye aguas hasta 1000m *** se refiere a aguas CDW fuera de la Cuenca Central de Bransfield al norte de las Islas Shetland. Identificó adicionalmente aguas de la CDW modificada más somera pero no aportó los rangos claramente tabulados. 2 García et al. (2002); a partir de datos medidos durante las campañas MACRO’95 y MACRO’96 del estudio FRUELA, en la cuenca Oeste de Bransfield. 3 Wilson et al. (1999) 4 Capella et al. (1992) (sólo medidas de XBT) 5 Gordon et al. (2000), a partir de datos de DOVETAIL, en agosto-septiembre de 1997. * La denominó D’’, es una señal de agua cálida profunda, que podría corresponder a la WSDW modificada, llamada MWDW en Santini et al (2013). ** La denominó Bc’, es un mínimo de salinidad encontrado a unos 1000m. *** La denominó Bc, Agua del Fondo Central 28 Capítulo 3 Península Antártica. La BBW yace sobre el fondo de la CCBr. Respecto a las temperaturas, las aguas más cálidas son las correspondientes a la TBW y a la CDWm. La CDWm se identifica por los relativamente elevados valores de temperatura respecto a masas de agua circundantes tales como la TWW y la BDW. Las aguas más frías son las correspondientes a la BBW. Figura 3.1. Esquema inicial de la distribución de masas de agua en la Cuenca Central obtenida a partir de estudios previos (Tabla 3.1). Se marca el límite entre aguas superiores, profundas y de fondo. Así mismo, se marca la posición del talud sur de las ISS y de la PA. Con línea continua se marcan límites claros y con línea discontinua separaciones entre masas de agua con valores de parámetros en rangos superpuestos. A la izquierda se representan valores de densidad y a la derecha valores de temperatura. Los colores más intensos indican valores mayores. La falta de acuerdo entre los diferentes autores impide asignar valores a los diferentes parámetros y definir las profundidades a las que se mueven. En lo que respecta a la densidad, marcada fundamentalmente por la salinidad, la TBW es la menos densa debido a su baja salinidad y a tener mayor temperatura que el resto. La CDWm coexiste en rangos de densidad con la TWW y la BDW debido a que, a pesar de tener temperaturas mayores que estas dos, también tiene altas salinidades, en los rangos de la TWW y la BDW. Por tanto, serán necesarios acudir a las distribuciones de temperatura y salinidad para poder identificar adecuadamente la presencia de la CDWm. La BBW es la más densa debido sus bajas temperaturas y altas salinidades. TBW ( Taltas ) BDW BBW (Tmin) CDWm TWW Superiores Profundas Fondo ISS PA Densidad Temperatura ISS PA (Talta) TBW (ρmin; Smin) TWW CDWm BDW BBW (ρmax; Smax) Fondo Intermedia Superiores Masas de agua en el Estrecho de Bransfield: caracterización y distribución 29 3.3.- DISTRIBUCIÓN VERTICAL Y HORIZONTAL DE LAS MASAS DE AGUA EN LA CUENCA CENTRAL DE BRANSFIELD Uno de los objetivos de este trabajo es obtener un esquema o patrón para la distribución de masas de agua mucho más preciso que el anterior (Figura 3.1). Para ello analizaremos en esta sección cual es la distribución tridimensional de las masas de agua a partir de los datos de resolución de mesoscala de CIEMAR y BREDDIES. Este nuevo patrón y la sugerencia de las rutas de las distintas masas de agua se discuten al final de este capítulo a modo de síntesis. La distribución tridimensional de las masas de agua también nos ayudará a obtener una primera aproximación a los rangos de propiedades que las caracterizan y que completaremos en la próxima sección con el análisis de los diagramas θ-S. A la vista de la Tabla 3.1, la mayor complejidad a la hora de establecer los rangos de valores de propiedades se encuentra en la parte superior de la columna de agua, en la que se esperan la TWW, la TBW y la CDWm. La distribución horizontal de propiedades permitirá identificar frentes termohalinos en la capa superior de la columna de agua y su distribución espacial, de forma que se pueden establecer tanto los valores límites de cada masa de agua como su localización espacial.En la Figura 3.2 se observa cómo la distribución horizontal de propiedades varía conforme aumenta la profundidad, observándose un gradiente en la dirección Norte-Sur. En el corte horizontal a 10 m de profundidad podemos observar que la temperatura varía desde 1 ºC ó 1.2 ºC, en el margen septentrional, hasta temperaturas de -0.8 ºC cerca de la Península Antártica (Figura 3.2 a). En el tercio Sur hay una zona de mayor gradiente, pasando de 0.4 a -0.6 ºC en unos 20 km de distancia (transectos T3 y T4), que se corresponde con un frente que separa las aguas más cálidas asociadas a la TBW al Norte, de las más frías asociadas a la TWW, al Sur. Lo hemos denominado Frente de Península (PF) por encontrarse situado próximo al talud de la Península Antártica. Esta región frontal, donde confluyen la TBW y la TWW en las capas superficiales, es somera y su señal desparece en el corte más profundo de 100 m (Figura 3.2 d). A 100 m se observa una distribución de propiedades muy diferente a la cercana a superficie (Figuras 3.2 d,e y f). Las aguas cálidas (T> -0.6 ºC) y poco salinas (S<34.38) de TBW ocupan una estrecha franja paralela al talud sur de las ISS. Esta 30 Capítulo 3 franja es menos extensa en el extremo occidental (L<18 km T1, T2 y T3), aumentando su anchura (L~40 km) hacia el transecto más oriental, T4. El borde Sur de esta franja aparece marcado por el empaquetamiento horizontal de las isopicnas sobre el talud de las ISS comenzando en general a unos 75 m de profundidad y manteniéndose hasta unos 200-350 m (Figuras 3.3c, f). Ello configura una segunda región frontal ya descrita desde los primeros estudios de la zona que separa, en niveles más profundos, la TWW y la TBW y que se denomina el Frente de Bransfield, BF (Niiler et al.,1991; García et al., 1994 y 2002; López et al., 1999). Aunque la localización del límite entre la TBW y la TWW varía de una profundidad a otra, la isopicna 27.64 kg/m3 marca en todos los casos la posición de ambos frentes (Figuras 3.2c, f) de manera que, en la parte superior de la columna de agua, valores de anomalía de densidad potencial menores de 27.64 kg/m3 corresponden a la TBW y valores mayores a la TWW. Teniendo en cuenta esta isopicna límite se observa que cerca de la superficie (Figura 3.2c), la mayor parte de la Cuenca Central está ocupada por la TBW, cubriendo totalmente el transecto más occidental, T1, y casi completamente el T2. A medida que las capas son más profundas (Figuras 3.2f-i), se observa que TBW se contrae hacia el talud de las ISS, a lo largo de una estrecha franja, ocupando la TWW la mayor parte de la superficie. En temperatura y salinidad no hay un único valor límite que pueda utilizarse para distinguir la TBW y la TWW. En la Figura 3.2 se ha marcado en negrita las curvas de las isotermas e isohalinas que marcan el rango que coinciden en posición con la isopicna de 27.64 kg/m3. En las profundidades estudiadas esos rangos vienen limitados aproximadamente por las isotermas -0.6 ºC y -0.2 ºC, mientras que la isohalina límite varía entre 34.38 y 34.42. A continuación veremos, a partir de las secciones verticales, como la TWB yace en forma de cuña sobre la TWW (Figura 3.3c,f). Esto responde a que las secciones muestran que la TBW ocupa una profundidad de unos 100 m en la parte central de los transectos y mayor en las estaciones más próximas al talud de las ISS a la vez que su extensión meridional se hace menor. Las distribuciones de temperatura muestran una capa asociada a la TBW cálida, estratificada, superficial y con un fuerte gradiente vertical térmico en la zona próxima al Frente de Bransfield (BF), pasando de 2.6 ºC hasta -0.6ºC en sólo 40-50 metros de profundidad (Figuras 3.3a y d). 31 Figura 3.2. Cortes horizontales de temperatura in situ (ºC), salinidad y anomalía de densidad potencial (kg/m 3 ) a 10, 100 y 400 m. de profundidad en la Cuenca Central del Bransfield durante la primera fase de BREDDIES. Se ha marcado en negrita la isopicna de 24,64 kg/m 3 como delimitadora de las masas de agua TBW y TWW, a la que le corresponde un rango de temperatura aproximado de -0,2 a -0,6 ºC y un rango de salinidad de 34,38-34,42 (también marcados en negrita). Masas de agua en el Estrecho de Bransfield: caracterización y distribución 31 (e) 10 m l -- -- ~~ ---- ~~ ~~ . ~~~ .. ~ r,- -- .~ ." -63-5""1 -60 Longitud (grados) 32 Capítulo 3 32 Desde el BF hacia el Sur se mantiene este gradiente marcando el límite de la TBW situado aproximadamente a 100 m de profundidad. Su salinidad oscila entre 34.04 en superficie y 34.4 en límite inferior de la cuña (Figuras 3.3b y e). La distribución vertical de la anomalía de densidad potencial es muy similar a la observada en salinidad con valores de entre 27.3 kg/m3 y 27.64 kg/m3 para la TBW (Figuras 3.3c, f). En las estaciones más cercanas a las ISS se observa la señal del BF mediante la fuerte inclinación de las isolíneas acompañada con la profundización de la TBW. Asimismo se observa también que el límite Sur de la cuña de TBW origina el somero Frente de Península que no supera los 100 m de profundidad (Figuras 3.3c, f). Debajo de la TBW se sitúa la TWW que es prácticamente homogénea y ocupa la mayor parte del volumen. En la zona centro-meridional se observan unos núcleos cálidos y de alta salinidad entre 200 y 400m, centrados en la estación 19 del transecto T2 (Figuras 3.3a, b). Estos núcleos se encontraron también en los transectos T1, T7 y se hablará más extensamente de ellos en el próximo capítulo. En las estaciones más septentrionales de cada transecto (desde las 23-22-21 en T2 y las 24-25-36 en T3) se observa por debajo del BF un ascenso de la temperatura a partir de 150 m hasta alcanzar un valor máximo de 0.98 ºC cerca de los 400 m, es la señal de la CDWm (Figuras 3.3a, d). Estudios previos realizados en puntos próximos a la zona de estudio identificaban a unos 300m la CDWm (Tokarczyk, 1987; Capella, 1992; Wilson, 1999; García et al., 2002), aunque con diferentes nombres (Tabla 3.1). Esta masa de agua se caracteriza por ser muy cálida para la profundidad a la que se halla y por tener una salinidad mayor que la TBW. Como detallaremos en el próximo capítulo, esta masa de agua se ha observado en forma de lengua de unos 20 km de ancho, con temperaturas mayores de -0.6 ºC y salinidades entre 34.56 y 34.6, a todo lo largo de la vertiente Sur del talud de las ISS situándose justo debajo del BF. A 600m todavía se puede identificar la señal de la CDWm con una temperatura relativamente alta, de hasta 0.82 ºC, en las estaciones más próximas al talud de las ISS (Figuras 3.3a, d y 3.4a). A 700 metros desaparece totalmente la señal de la CDWm, y la temperatura se homogeniza (Figura 3.4.b). Por debajo de la CDWm, la temperatura se corresponde con aguas profundas y continúa descendiendo lentamente hasta el fondo. La salinidad también disminuye al principio, hasta unos 34.55, pero después comienza a aumentar ligeramente hasta alcanzar un valor prácticamente homogéneo de 34.6 en el fondo. Masas de agua en el Estrecho de Bransfield: caracterización y distribución 33 Figura 3.3. Secciones verticales de temperatura in situ (CTD + XBT), salinidad y anomalia de densidad protencial, γθ (kg/m3) durante BREDDIES, en T2 (a,b,c) y T3(d,e,f). En los ejes inferiores la distancia es respecto al talud sur de ISS, de forma que la batimetría de la derecha representa el talud norte de la Península Antártica (PA). La isopicna de 27.64 kg/m3, marca la separación entre la TBW y la TWW; y la de 27.75 kg/m3 la separación entre la TWW y la BDW. Por debajo de 27.81 kg/m3 encotramos la BBW. Se ha marcado la posición del Frente de Bransfield (BF) entre unos 75 m y 350 m de y el Frente de Península (PF), más somero entre superficie y unos 100m de profundidad. La flecha negra indica la presencia de un núcleo cálido profundo de MWDW. Analizando las distribuciones horizontales (Figura 3.4) y verticales de propiedades por debajo de los 500m de profundidad en la CCBr (Figura 3.3), se pueden (d) (e) (f) BF PF γ θ ( k g /m3 ) (a) (b) (c) PFBF 40 Capítulo 3 Figura 3.8. Diagramas θ-S de las aguas profundas, BDW y las del fondo BBW, durante BREDDIES. Siguiendo a Gordon et al.(2000) se utilizan las siguientes identificaciones: Bc’ para el mínimo de salinidad a unos 1000m, D” para el codo de aguas cálidas y saladas profundas relacionadas con la influencia MWDW. Se marcó con un color diferente cada transecto, para remarcar el hecho de que estos núcleos se observaron en el margen meridional de prácticamente toda la cuenca. A partir del diagrama θ-S podemos establecer los rangos encontrados durante BREDDIES para la BBW son: temperaturas entre -1.3 ºC y -1.65 ºC y de salinidades entre 34.55 y 34.58 (Figura 3.8). La isopicna de 27.81 kg/m3 la separa del agua profunda. La mayor γθ alcanzada, de 27.83 kg/m3, fue en la estación 21 (T2) a 1423 m, con una temperatura potencial de -1.65 ºC y 34.58 de salinidad, valores que concuerdan con los observados por Gordon et al. (2000) para el agua del fondo. También se encontraron zonas profundas de la Cuenca Central en torno a los 1100 m con unos mínimo de salinidad que han sido marcados como Bc’, siguiendo la notación de Gordon et al. (2000). Durante CIEMAR, los rangos de temperatura y salinidad que presentó TBW entre las isopicnas de 27.25 kg/m3 y 27.64 kg/m3, fueron de 1.6 ºC a -0.55 ºC para la temperaturas y de 34.0 a 34.45 para la salinidad (Figura 3.9). Lindando con la TBW se encuentra la TWW, que desde la isopicna de 27.64 kg/m3 hasta la de 27.75 kg/m3 comprende unos rangos de temperatura de -1.35 ºC y 0.1 ºC y salinidad entre 34.39 y 34.56. En la CDWm, el codo con la máxima temperatura se mantuvo centrado en la Masas de agua en el Estrecho de Bransfield: caracterización y distribución 41 isopicna de 27.74 kg/m3, algo menos densas que en BREDDIES, aunque el rango de temperatura fue 0.1 ºC superior, entre -0.5 ºC y 1.1 ºC (Figura 3.9). También el mínimo de salinidad fue algo superior durante CIEMAR, de 34.45, con un máximo igual que el de BREDDIES, de 34.65. En este amplio rango se incluyen aguas de transición entre las TBW-CDWm y entre las TWW-CDWm. El rango de valores característicos de la BDW fue muy similar al de BREDDIES, con prácticamente los mismos valores para la temperatura y salinidad. Por último, los rangos de la BBW fueron de -1.325 ºC a -1.72 ºC, de 34.55 a 34.586 y de 27.81 kg/m3 a 27.84 kg/m3. En la ampliación del diagrama se vuelve a identificar la señal de los núcleos profundos de agua D” relativamente más cálida y salina (Figura 3.10). Figura 3.9. Diagramas θ-S, con contornos anomalía de densidad potencial, de los transectos (BW), (BE) y (BC) de CIEMAR. Se aprecia el amplio codo de alta temperatura y salinidad característico de la CDW, centrado en la isopicna 27.75 kg/m3. El rango de la CDW queda limitado por la ispicnas 27.64 kg/m3 y 27.8 kg/m3 y temperaturas mayores a -0.5 ºC. A partir de análisis conjunto se puede ver que las características de las masas de agua en las dos campañas fueron muy similares (Figuras 3.7 y 3.9). En la Figura 3.7 hemos marcado la diferencia entre las aguas superficiales más septentrionales (ES), menos saladas, de las más meridionales (EM), más saladas, mientras que en las aguas profundas y del fondo apenas hay diferencia. La TWW y parte superior de la BDW fue TBW TWW BBW CDWm 42 Capítulo 3 más cálida y salina en CIEMAR. El resto de las aguas profundas y del fondo fueron más frías y dulces en CIEMAR que en BREDDIES. Esto parece indicar la existencia de una variabilidad interanual. Otra característica a destacar es que en general, salvo la capa muy superficial, en estaciones próximas al talud de las ISS las aguas de la TWW y BDW son más frías al Oeste que en el Este (Figura 3.7). Figura 3.10. Diagramas θ-S de las aguas profundas, BDW y las del fondo BBW, durante CIEMAR. Siguiendo a la denominación de Gordon et al.(2000) distinguimos: Bc’para el mínimo de salinidad a unos 1000m (en CIEMAR se presentó en un par de estaciones), D” para el codo de aguas cálidas y saladas profundas relacionadas con la influencia del Agua Profunda Cálida de Weddell Modificada, MWDW. Como resumen de nuestras observaciones en la Tabla 3.2 se compilan los rangos de valores característicos de temperatura potencial, θ, salinidad, S, anomalía de densidad potencial, γθ, y nutrientes asociados a cada una masa de las agua identificadas en la Cuenca Central del Bransfield durante ambas campañas. Esta Tabla es uno de los principales resultados de este estudio ya que con respecto a observaciones anteriores (Tabla 3.1) se completan y caracterizan con mayor precisión los rangos de valores de las propiedades de las distintas masas de aguas presentes en la CCBr. 3.5.- PATRONES DE DISTRIBUCIÓN DE MASAS DE AGUA En base a lo descrito anteriormente en esta sección se sintetizan nuestros resultados proponiéndose una serie de patrones y rutas para la distribución de masas de BE BW BC Masas de agua en el Estrecho de Bransfield: caracterización y distribución 43 agua el Estrecho de Bransfield. En la Figura 3.11 se propone un nuevo esquema para la distribución vertical de las masas de agua que sustituye, completándolo y precisándolo, al inferido a partir de estudios previos mostrado en la Figura 3.1 al inicio de este Capítulo. En los primeros 500 metros se han distinguido tres masas de agua principales: • TBW: situada entre la superficie y 200 m. Es cálida, salina, estratificada y yace en forma de cuña sobre la TWW. • TWW: situada entre la superficie y unos 450 m. Es fría, salina y homogénea ocupando gran parte del volumen del Estrecho • CDWm: catalogada como agua profunda, pero que en la CCBr se encuentra a profundidades intermedias, situada entre 200 y 600 m, por debajo de la TBW, en forma de una estrecha lengua a lo largo de la vertiente sur del talud de la ISS. Dentro de las aguas profundas, entre 500m y el fondo, se ha distinguido: • BDW: situada entre 450 m y unos 1200 m de profundidad • MWDW: núcleos de agua cálida profunda procedente del Este (~ 750 m) • BBW: agua del fondo, a más de 1200 m. Se ha observado que el encuentro de TBW y la TWW origina dos regiones frontales señaladas por un fuerte empaquetamiento e inclinación de las isopicnas. A lo largo del talud de la ISS hemos distinguido la primera región frontal, el BF, ya descrita en trabajos previos. El límite meridional de la cuña superficial de TBW viene marcado por el encuentro en superficie de la TBW y la TWW originado la segunda región frontal mucho más somera, el PF. En el capítulo siguiente se detalla la estructura de estas dos regiones frontales y su conexión con lo que llamaremos el Sistema de la Corriente del Bransfield. Entre 500 y 1200 m nos encontramos con la BDW y entre 1200 y 1800 m con la BBW. En la BDW hemos observado unos núcleos relativamente cálidos de MWDW que aparecen a lo largo del margen meridional de la cuenca, apoyados en el borde del talud de la plataforma antártica a unos 650 m de profundidad (Figuras 3.11 y 3.12). Nuestros resultados indican asimismo que la TWW está limitada con la TBW por la isopicna 27.64 kg/m3, y con BDW por la isopicna de 27.75 kg/m3. La isopicna límite entre BDW y BBW es 27.81 kg/m3. 44 Tabla 3.2. Rango de las propiedades de las masas de agua encontradas en la Cuenca Central de Bransfield a partir de los datos de las Campañas de CIEMAR y BREDDIES . Hemos mantenido la denominación de D” para los núcleos de MWDW, dada por Gordon et al. (2000). Tipo Prof. aprox. (m) ϴ (ºC) S (psu) γϴ (kg/m3) Nitratos (μmol/L) Silicatos (μmol/L) Nitritos (μmol/L) Fosfatos (μmol/L) TBW 0 / 200-320 -0.82 / 2.6 34.00 / 34.46 27.22 / 27.64 20 / 35 20 / 90 0.15 / 0.8 0.3 / 2.8 TWW 0 / 500 -1.4 / 0.2 34.37 / 34.56 27.64 / 27.75 20 / 50 25 / 95 0.15 / 0.6 1.5 / 3.4 CDWm 250 / 650 -0.6 / 1.1 34.4 / 34.65 27.64 / 27.79 37 70 / 75 0.05 / 0.15 2.2 / 2.4 BDW D” T máx 400 / 1000 -1.65 / -0.75 34.48 / 34.57 27.75 / 27.81 30 / 40 22 / 92 0.01 / 0.11 1.8 / 2.6 600 / 650 Max: -0.84 / -0.8 Max: 34.57 27.78 / 27.81 -- -- -- -- BBW Bc’ S mín >1000 -1.8 / -1.325 34.55 / 34.585 27.81 / 27.84 32 / 37 34 / 67 1.8 / 2.6 1.8 / 2.6 1000 / 1200 -1.47 / -1.44 34.48 / 34.57 27.75 / 27.81 -- -- -- -- 44 Capítulo 3 Masas de agua en el Estrecho de Bransfield: caracterización y distribución 45 45 TBW: Transitional Bellingshausen Water TWW: Transitional Weddell Water CDWm: Circumpolar Deep Water modified BDW: Bransfield Deep Water BBW: Bransfield Bottom Water MWDW: Modificated Warm Deep Water from eastern MWDW Figura 3.11. Esquema de la distribución vertical de las principales masas de agua presentes en la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield. Se marca la lengua de núcleos cálidos y salinos someros con características de CDWm (en naranja) y otros núcleos cálidos profundos señales de MWDW. Se marcan las isopicnas limítrofes entre las distintas masas de agua, con los dos tramos más abruptos entre la TBW y TWW constituyendo el Frente de Bransfield (BF) y el Frente de Península (PF). En las Figuras 3.12 y 3.13 se presentan esquemas de la distribución horizontal de las masas de agua de la CCBr. En lo que respecta a la ruta de la TBW, hasta su llegada a la CCBr estudios previos indican que entra desde el Mar de Bellingshausen y Estrecho de Gerlache (Tokarczik, 1987) a través de la Cuenca Oeste de Bransfield (Figura 3.12). Una vez en la cuenca, se desplaza por el margen septentrional ocupando prácticamente toda la anchura de la cuenca en el Oeste y retrayéndose hacia el centro de la cuenca en el extremo más oriental. Conforme nos desplazamos hacia el Sur la anchura de la capa de TBW que yace sobre TWW se va haciendo más somera y desaparece cerca de la Plataforma Antártica en el Frente de Península (PF) donde confluyen en superficie TBW y TWW (Figura 3.11). 46 Capítulo 3 Figura 3.12. Esquema de la ruta de las masas de aguas superiores de la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield, entre 0 y 500m, y de los frentes presentes (ver texto). Las siglas que aparecen en el mapa indican la localización de la Islas Shetland del Sur (ISS), la Península Antártica (PA), las Cuencas Central, Oeste y Este de Bransfield (CCBr, COBr y CEBr respectivamente). (Batimetría obtenida de Smith and Sandwell 1997) Respecto a la ruta de entrada de la TWW en el Estrecho de Bransfield, las aguas frías y saladas llegan desde el Este procedentes del Mar de Weddell, desde la punta de la Península Antártica y a través del Canal Antártico en el extremo de la misma (Figura 3.12). Por otro lado a profundidades intermedias se encuentra la CDWm, que fluye hacia el Noreste en forma de lengua de agua relativamente más cálida y salina a lo largo de la vertiente Sur del talud de las Islas Shetland del Sur (Figuras 3.12 y 3.13). El grueso de la CDW tiene su origen es la entrada de CDW a través del Estrecho de Boyd (Figuras 3.12 y 3.13). Masas de agua en el Estrecho de Bransfield: caracterización y distribución 47 La distribución horizontal de las aguas intermedias, profundas y del fondo se presentan en la Figura 3.13. Nuestras observaciones apoyan la hipótesis de Gordon et al., (2000) sobre el origen de la BDW. Según estos autores en la formación de BDW y BBW en CCBr, podría haber participación del Agua Cálida Profunda de Weddell modificada (MWDW) y una pequeña aportación de la picnoclina profunda del Pacífico entrando desde la cuenca Oeste del Estrecho de Bransfield en invierno (Figura 3.13). Estas dos contribuciones cálidas junto con las aguas profundas frías que se han formado en invierno con la contribución de las aguas frías costeras entrando por el Canal Antártico, conformarán las aguas profundas, BDW, que parece llevar una lenta circulación ciclónica. El agua del fondo, BBW, se formaría por el mecanismo de convección invernal dando origen a aguas más frías y salinas que ocuparían las partes más profundas de la Cuenca Central, bajo la BDW, entre los 1200-1800 m. Figura 3.13. Esquema de la ruta de las masas de aguas intermedias y profundas de la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield, entre 300 m y el fondo (no se incluyó aquí a TWW por considerarla una masa de agua superior aunque se llega a observar hasta unos 400 m) Las siglas que aparecen en el mapa indican la localización de la Islas Shetland del Sur (ISS), la Península Antártica (PA), las Cuencas Central, Oeste y Este de Bransfield (CCBr, COBr y CEBr respectivamente). (Batimetría obtenida de Smith y Sandwell 1997). 48 49 Capítulo 4 Principales componentes del Sistema de la Corriente del Bransfield (SCB) 4.1.- INTRODUCCIÓN La Cuenca Central de Bransfield constituye un espacio de transición entre diferentes mares comunicados tanto por pequeños pasos superficiales entre las ISS como por otros más profundos como el Estrecho de Gerlache, el Canal Antártico y la conexión con las cuencas Oeste (<600m) y Este de Bransfield (<1000m). La intrincada topografía de los fondos de estos estrechos, con altas cordilleras que limitan las cuencas, hace que la circulación y comunicación entre ellas y, a su vez, con los mares adyacentes, sea meramente de las aguas superiores e intermedias, quedando la circulación profunda bastante restringida. En el capítulo anterior, el análisis de las masas de agua y la correspondiente hidrografía han permitido establecer las componentes principales de la variabilidad a mesoscala en la Cuenca Central del Estrecho de Bransfield (Figura 3.1) representada por: 56 Capítulo 4 TWW, apoyándose en el talud insular de las ISS y dando origen a la CB. En la Figura 4.4(a) se muestra uno de los diseños experimentales, en el que inicialmente en la parte izquierda de un tanque se llena un pequeño compartimiento con agua menos densa que representaría la TBW y que yace sobre agua más densa que ocupa la mayor parte del volumen del tanque y que representaría la TWW. Esto se correspondería con la situación en el Estrecho de Bransfield donde existe un “pool” de aguas cálidas menos densas en los adyacentes Mar de Bellinghaussen y Estrecho de Gerlache, y donde la gran parte del volumen del Estrecho está ocupada por el agua más densa, TWW. En la parte central del tanque experimental se ha simulado la presencia de la ISS mediante una placa vertical. El tanque se sitúa sobre una mesa rotatoria y cuando se alcanza la rotación sólida se levanta la trampilla que separa ambos tipo de agua. El agua menos densa empieza a propagarse en forma de corriente de gravedad de descarga, apoyándose sobre la placa central vertical y recirculando por cara Norte tal como se muestra en las secuencias de la Figura 4.4 (b). Nuestras observaciones hidrográficas y lagrangianas muestran que es una situación muy parecida . Hemos visto que los datos del campo de densidad y velocidad indican que asociada al BF se produce una corriente de chorro (CB) que transporta TBW sobre TWW a lo largo de la vertiente del talud Sur de la ISS. La escala horizontal de esta corriente es cercana a dos veces el radio interno de deformación de Rossby que coincide con la escala observada en laboratorio por Hernández-Arencibia (2012). Ya hemos discutido que la corriente tiene una estructura de chorro con valores máximos en su eje central localizado a una distancia equivalente a un radio interno de deformación de Rossby. Ello coincide también con los resultados experimentales de HernándezArencibia (2012). Asimismo la trayectoria del derivador (Figura 4.2) muestra claramente, al igual que los resultados experimentales, como la CB recircula por la cara norte de la ISS. Esta hipótesis sobre el comportamiento de la CB como una corriente de gravedad de descarga es una alternativa a la propuesta previamente por Zhou et al. (2006) que sugirieron que se podía comportar como una corriente de borde oriental forzada por el viento. Principales componentes del Sistema de la Corriente del Bransfield 57 Figura 4.4. Ilustraciones sobre simulaciones de corrientes de gravedad de descarga adaptadas de Hernández-Arencibia (2012). (a) Esquema en vista cenital y lateral de la configuración experimental; De color verde se marca el agua menos densa (ρ1) confinada inicialmente en un pequeño compartimento a la izquierda del tanque y que yace sobre agua más densa (ρ2) en azul . En marron en el eje central del tanque se representa mediante una placa vertical en marrón las ISS. (b) Evolución temporal del experimento realizado con la técnica LIF (Fluorescencia inducida por láser) a: a) 0.03, b) 0.13, c) 0.33, d) 0.79, e) 1.20 y f) 2.17 T0, siendo T0 su periodo de rotación. El agua menos densa que se propaga en forma de corriente de gravedad de descarga esta inidicada por las regiones mas claras. Notar como acaba por recircular por la cara Norte de la placa vertical (b-f). (b) (a) 58 Capítulo 4 4.3.- AGUA CIRCUMPOLAR PROFUNDA, CDWM EN CCBR En el capítulo anterior ya se adelantó que el Agua Circumpolar Profunda modificada (CDWm) formaba una estrecha lengua adherida al talud de la ISS justo por debajo del BF (Figura 3.12). La distribución de la CDWm en la CCBr era desconocida hasta ahora y en esta sección precisaremos aspectos ya introducidos en el capítulo anterior tales como su distribución en forma de lengua y la identificación de núcleos de CDWm en la parte central de la CCBr. El CDW es una de las una de las masas de agua más importantes del Océano Austral. Dentro de la ACC, la CDW se diferencia la UCDW (CDW superior) caracterizada por presentar un máximo de temperatura de 2 ºC a unos 500 m, y la LCDW (CDW inferior) que presenta un típico máximo de salinidad aproximadamente a unos 700 m de profundidad (Gordon et al., 1978). Sin embargo, cerca de la Península Antártica ambas componentes de CDW (Upper y Lower) afloran a capas más superficiales (~ 200 m) y se llega a tener un Agua Circumpolar Profunda modificada por la mezcla con las aguas costeras más someras (Hofmann et al., 1996; Wilson et al., 1999). García et al. (2002) apuntaba que la CDWm puede estar entrando desde el Drake en la Cuenca Oeste por dos vías, una por el Estrecho de Boyd (cota hasta unos 600 m) y la segunda, desde el Mar de Bellingshausen al Estrecho de Gerlache a través de pasos menos profundos (< 400 m) como el Estrecho de Bismarck (en el extremo oeste del Estrecho de Gerlache) y el Canal de Scholaert (entre las islas Bravante y Anvers). Estos últimos pasos restringen mucho el progreso de la CDWm por el Estrecho de Gerlache, pero aun así observaron un máximo de temperatura >0.2 ºC a unos 200 m en el extremo Este de Gerlache, lindando con la Cuenca Central, aunque con salinidades y temperaturas más bajas de las que presentaba la CDWm antes del afloramiento, posiblemente al haberse ido mezclando con las aguas costeras y adyacentes. Datos obtenidos también en el Estrecho de Gerlache durante CIEMAR, no presentados en esta tesis, muestran una primera capa, de unos 100m de grosor de TBW, debajo de ésta una fina capa de TWW y por debajo de los 150200 m agua con características de CDWm ocupando todo el ancho del Estrecho. Principales componentes del Sistema de la Corriente del Bransfield 59 4.2.1.- Lengua de CDWm Las distribuciones verticales de temperatura y de salinidad a lo largo de los cuatros transectos de BREDDIES Y CIEMAR muestran como la señal de la CDWm, justo por debajo de la señal del BF, tienen continuidad a lo largo de toda la vertiente del talud Sur de la ISS en forma de lengua de agua relativamente más cálida y salina que el entorno (Figuras 4.5 y 4.6). Las fuentes de entradas ya comentadas más arriba sugieren que la circulación de esta lengua de CDWm es hacia el Noreste a lo largo de talud de la ISS moviéndose entre 185 m y 650 m de profundidad (Tabla 4.3). De esta forma nuestras observaciones sugieren que el agua CDWm entra por el Noroeste a la CCBr entre 350 y 600m de profundidad y circula como una estrecha lengua profunda de agua cálida y salina a lo largo de toda la vertiente Sur del talud de las ISS situándose por debajo del BF. A continuación especificamos con más detalle la naturaleza de esta lengua. En las secciones verticales de CIEMAR y BREDDIES la señal de la lengua de CDW se observa en las dos o tres primeras estaciones al norte de cada transecto (Figuras 4.5 y 4.6). La señal en temperatura es siempre más clara que en salinidad, abarcando una mayor profundidad. Esto es debido a que las aguas TWW y las BDW con las que linda, tienen salinidades sólo ligeramente inferiores a la CDWm, mientras que su temperatura es muy inferior. Su anchura es de aproximadamente 20 km, dos veces el radio interno de deformación de Rossby. En concreto en el transecto BW de CIEMAR se observa, pegada al talud de la ISS, una intensa señal de CDWm con una anchura de unos 18 km (Figuras 4.5a, b, c). Esta señal tiene continuidad en el transecto oriental pero con una intensidad más débil y a mayores profundidades (Figuras 4.5f, g, h). En los diagramas θ-S correspondientes a las estaciones por donde circula la lengua se marca muy bien la señal de la CDWm mediante el característico codo de aguas relativamente más salinas y cálidas (Figuras 4.5 d y e). En los diagramas θ-S correspondientes de BREDDIES se observa la misma situación (Figuras 4.6 c, f, i y l). 60 Capítulo 4 Figura 4.5: Secciones verticales de temperatura potential, θ, salinidad, S, anomalía de densidad potencial,γθ, diagramas θ-S de BW (a,b,c,d) y BE (f,g,h,e) respectivamente. Se idican en los ejes superiores las posiciones de BF, PF y un remolino anticiclónico (AE). En los diagramas θ−S se utilizan diferentes colores para las estaciones donde aparece la señal de la CDWm. Los codos pequeños con valores máximos de temperatura mayores a 0,5 ºC corresponden a CDWm sobre el talud de las ISS y los inferiores a 0.3 ºC corresponden a núcleos de CDWm a lo largo de la plataforma Antártica, entre 175-350 m de profundidad. γ θ(kg/m3) -1 -0.5 0 0.5 1 Temperatura potencial (ºC) 190m 200m 448m 170m 200m 313m 386m 140 215 151175 224 175 34.4 34.45 34.5 34.55 34.6 34.65 Salinidad núcleos CDW (a) (b) (c) │ CDW │ BF AE (f) (g) (h) γ θ(kg/m3) │ CDW │ BF PF Principales componentes del Sistema de la Corriente del Bransfield 61 Figura 4.6. Secciones verticales de temperatura potencial, θ, S diagramas θ-S de las secciones transversales al Estrecho durante BREDDIES, T1(a,b,c), T2(d,e,f) y T3(g,h,i) respectivamente. En los diagramas se observan los codos grandes con máximos de temperatura correspondientes a la CDWm, y los más pequeños, dentro de la zona sombreada de amarillo, correspondientes a los núcleos observados en el margen meridional. BF CDWm (a) (b) (c) │ CDW │ núcleo CDW borde (d) ( e ) ( f ) BF PF │ CDW │ núcleo CDW CDWm (g) (h) (i) PF BF │ CDW | núcleo CDW CDWm 62 Capítulo 4 Figura 4.6.bis Idem Figura 4.6 para T4. En el diagrama, el codo grande en azul corresponde a la lengua de CDWm de la estación 39, que se halla en el borde sur de la lengua, por ello presenta un máximo de temperatura más bajo; los codos más pequeños son debido a los núcleos observados en el margen meridional . En la Tabla 4.3 se sintetizan las características de la lengua de CDW en todos los transectos. Como ya se ha comentado, en los transectos de alta resolución de CIEMAR se observa una tendencia de la lengua a descender a medida que progresamos hacia el Este. Sin embargo, esta tendencia no se aprecia con claridad en los transectos de BREDDIES situándose en un rango de profundidad bastante constante de 200 m a 600 m, aunque el límite superior es más variable. Esta posible variabilidad podría ser resultado de la interacción con el BF. La naturaleza de esta interacción puede ser compleja pero es de esperar que haya transferencia de propiedades a través de procesos tales como como la mezcla diapicna y la doble difusión. En este sentido notar como, a pesar de estar alejados de superficie, las salinidades y temperaturas máximas de la lengua de CDWm no muestran un valor constante, presentando rangos bastantes variables. En particular, se ve una cierta tendencia a la erosión de la lengua manifestada por el decrecimiento de las temperaturas máximas a medida que progresamos hacia el Este (Tabla 4.3). Cabe destacar que, a pesar de tener constancia de la presencia de CDW ocupando todo el Estrecho de Gerlache a profundidades mayores de 200m, en los transectos más occidentales de la CCBr (T1 y BW) sólo se observa entrada de CDWm en las estaciones más próximas al talud de las ISS. PF (j) (k) (l) BF │ CDW │ CDWm borde núcleo CDW Principales componentes del Sistema de la Corriente del Bransfield 63 4.2.2.- Núcleos de CDWm En el centro y margen meridional de la Cuenca Central hemos observado la presencia de núcleos cálidos y salinos con características dentro de los rangos de la CDWm alrededor de unos 150-350 m de profundidad en general entre el BF y PF. En el transecto BW, asociado a la lengua de CDWm, se observa en las estaciones bi5 y b3’ la señal de un núcleo de CDWm cálido y salino desde unos 140 m a 200 m de profundidad con temperatura de 0.5 ºC y 34.54 de salinidad (Figuras 4.5a, b). La sección de velocidad geostrófica del transecto BW en la Figura 4.1 (b) muestra una velocidad hacia el NE bajo la estación b3’ y hacia el SO bajo la bi5, coincidiendo con este núcleo que podría corresponder a un pequeño remolino anticiclónico subsuperficial (~ 12 km de diámetro). En el transecto oriental BE, se observa la señal de otro núcleo cálido y salino de CDWm en las estaciones t7, t8, t9 y t10 nuevamente cerca del BF y de la lengua de CDWm (Figuras 4.5f, g). Se sitúa entre unos 150 m y 250 m de profundidad. Su señal en los diagramas θ-S aparece con el característico codo con alta temperatura de la CDWm, y que aunque en este caso resultan de menor temperatura y salinidad, quedan dentro del rango de la CDWm (Figura 4.3 d). Tabla 4.3: Características de la lengua de CDWm por el margen septentrional (talud de las ISS) durante las campañas CIEMAR y BREDDIES Característica BW CIEMAR T1 BREDDIES F1 T2 BREDDIES F1 T7 BREDDIES F3 T3 BREDDIES F1 BE CIEMAR T4 BREDDIES F1 Anchura (km) Profund. (m) Máx. θ (ºC) Máx. S codo γθ (kg/m3) 18 200-480 0.9 /1.1 34.65 27.75 13 185-650 0.8 34.53(**) - 8 (*) 200-600 0.95 34.65 27.75 7 (*) 300-600 1ºC(*) 34.55 27.68 15 370-570 0.75 34.63 27.76 10-12 (*) 350-600 0.646 34.53 27.4 18 320-630 0.194 34.57 27.77 (*) T2, T7 y BE presumiblemente tienen más o menos la misma anchura que el resto, unos 15 km, sólo que a la altura de estos transectos la CDW parece penetrar ligeramente sobre la plataforma de las ISS y la señal no se ve tan ancha y la primera o segunda estación de cada transecto debe recoger sólo el borde sur de la lengua de CDW. Más aclaración en el texto. (**) En la estación 2 del T1 de BREDDIES, sólo se disponía de temperatura de XBT, el dato de salinidad es estimativo según la del entorno. 64 Capítulo 4 También en BREDDIES se observaron núcleos de CDWm en varias estaciones a lo largo de la Cuenca, como en el transecto T1 en la estación 4 entre 300 m y 400 m de profundidad y de unos 15 km de ancho (Figura 4.6 a) con una señal en temperatura bastante más tenue que las anteriores. No se aprecia en salinidad (Figura 4.6b) debido que la estación 4 es de XBT. En el transecto T2 se observa otro núcleo de CDWm en las estaciones 19 y 20 a 400 m de profundidad, con una señal muy clara en la sección de alta resolución de temperatura (Figura 4.6 d).En la sección de baja resolución de salinidad se observa la señal del núcleo centrada en la estación 19. En el transecto T4 (Figuras 4.6bis j,k,l) se observa un clara señal de un núcleo de CDWm a unos 250-350 m de profundidad en las estaciones 41, 42 y 43 (Figuras 4.6bis j,k, i). Estos núcleos podrían tener su origen en el desprendimiento en forma de remolinos desde la lengua de CDWm que discurre a lo largo del talud de las ISS. Para dirimir si estos núcleos de CDWm constituyen una lengua continua de CDWm paralela a la del talud de la ISS o son núcleos aislados asociados a remolinos pasamos a continuación analizar su señal en el transecto longitudinal al Estrecho BC (Figura 4.7). En este transecto hemos podido identificar entre 175 m y 300 m de profundidad numerosos núcleos consecutivos de CDWm (Figuras 4.7 a, b). El diagrama θ-S correspondiente muestra los codos típicos de esta masa de agua (Figura 4.7 d). Asimismo se puede observar cómo la isopicnas se curvan hacia abajo en las estaciones x15, x13, x8 y en las x3, x 2 y x1, (Figura 4.7 c), lo que puede a asociarse a un sistema de remolinos anticiclónicos que se observa incluso en capas superiores a aquellas en las que se localizan los núcleos de CDWm. En este caso los núcleos más salinos y cálidos de CDW ocuparían las capas profundas de estos remolinos y la TBW las capas más someras. De esta forma nuestras observaciones indican que los núcleos de CDWm no constituyen una segunda lengua de CDWm paralela al talud del ISS sino que forman estructuras aisladas probablemente asociadas a remolinos anticiclónicos. Principales componentes del Sistema de la Corriente del Bransfield 65 Figura 4.7: (a), (b), (c) y (e ) Secciones verticales de temperatura potencial, θ, salinidad, S, anomalía de densidad potencial, γθ, y velocidad geostrófica (m/s) respecto a un nivel de referencia de 500 dbar, del transecto longitudinal BC de CIEMAR; (d) diagrama θ-S de las estaciones del mismo. Se ha utilizado diferentes colores para las estaciones donde se espera ver la señal de la CDWm, el resto están dibujadas en gris. Los codos con valores máximos de temperatura inferiores a 0.5 ºC corresponden a núcleos de aguas con características de la CDWm presentes a lo largo del margen centro-meridional, entre 175-350 m de profundidad. A modo de síntesis en la Figura 4.8 se propone una nueva ruta para la CDWm en la Cuenca Central de Bransfield cuyos elementos principales elementos, ya discutidos más arriba, son: • Un entrada de CDW a la CCBr desde el Noroeste. • Una Lengua de CDWm sobre el talud de ISS, moviéndose hacia el Noreste (en rojo) • Núcleos de CDWm desprendidos de la lengua de CDWm γ θ (kg/m3) (a) (b) (c) Núcleos de CDWm núcleos (d) (e) 72 Capítulo 4 4.6.- EL SISTEMA DE LA CORRIENTE DEL BRANSFIELD (SCB) Para concluir este capítulo, en las Figuras 4.11 y 4.12 se propone un nuevo esquema de circulación para la región que sintetiza las observaciones descritas más arriba. Veremos que sus componentes están íntimamente ligadas y, como ya ha sido introducido, forman parte de los que hemos denominado Sistema de la Corriente del Bransfield (SCB). Figura 4.11. Esquema del Sistema de la Corriente del Bransfield (SCB) en vista cenital, con sus componentes principales. Modificado de Sangrá et al (2011). La línea a trazos verde oscuro marca el Frente de Bransfield (BF), y las de color verde claro, el Frente de Plataforma (PF), entre ambos, la zona interfrontal con el Sistema de Remolinos anticiclónicos y la lengua de CDWm por el margen septentrional. CDWm Remolinos anticiclónicos (AE) Núcleos de CDWm asociados a AE (200-350 m) desprendidos del BF Lengua de CDWm, procedente del NO (300-650m) CDWm, procedente del SO (200-350m) TWW AE PF PF PF PF AE AE AEss AE AE TBW TBW BF BF BF Frente de Bransfield (BF) y jet baroclino asociado (CB) Frente de Península (PF) (0-300m) (0-450m) Principales componentes del Sistema de la Corriente del Bransfield 73 Figura 4.12. Esquema de las distribución vertical de las principales componentes del Sistema de la Corriente del Bransfield a través del Estrecho de Bransfield. La línea naranja bajo el núcleo de CDWm indica la presencia de CDWm en la parte inferior de algunos remolinos anticiclónicos. CF indica un pequeño frente costero superficial. Modificado a partir de Sangrá, et al. (2011). Tal como se muestra en las anteriores figuras, la principal componente del SCB es el BF y su chorro baroclino asociado, la CB. Esta transporta TBW hacia el Noreste a lo largo del talud de las ISS. Su extensión horizontal es aproximadamente 20 km, dos veces el radio de deformación interno de Rossby, oscilando su extensión vertical entre los 150-300 m. En su eje, situado a una distancia igual a Rd∼10 km, el chorro alcanza velocidades de orden de 0.4 m/s. Comparando nuestras observaciones con simulaciones en laboratorio, hemos discutido en la sección 4.2 que el comportamiento de ésta corriente puede explicarse como el de una corriente de gravedad de descarga donde un fluido menos denso (TBW) se propaga en el seno de un fluido ambiente más denso (TWW) apoyándose en la topografía (ISS). De esta forma esta corriente estaría forzada por la diferencia de densidad entre la TBW y la TWW, por la tasa de rotación local y por la topografía. La novedad de nuestras observaciones es su descripción con una 74 Capítulo 4 resolución de mesoscala que ha permitido establecer la naturaleza de esta corriente y frente asociado. Esto ha conducido a determinar con precisión sus rangos de variabilidad y escalas características. Todo ello junto a estudios en laboratorio ha permitido establecer la citada hipótesis de comportamiento de la CB como una corriente de gravedad de descarga. Una segunda componente del SCB es el sistema de remolinos anticiclónicos que se sitúan entre el BF y PF (Figuras 4.11 y 4.12). Su señal se observó en ambas campañas lo que sugiere que son una característica permanente del SCB. Tienen un radio característico es de Rd∼10 km y su señal puede llegar hasta 300 metros de profundidad. Están formados por TBW pero en algunos casos se ha observado en sus niveles más profundos núcleos de CDWm. Ello sugiere que se han desprendido de la CB arrastrando también parte de CDWm asociada a la lengua de CDWm situada por debajo del BF. Una primera hipótesis es que podrían ser debidos a la inestabilidad de la CB tal como se ha observado en otros sistemas de corriente de gravedad (Obaton et al., 2000). Sin embargo la trayectoria de la boya mostrada en la Figura 4.2, experimentos de laboratorio (Hernández-Arencibia 2012) y recientes estudios teóricos (Stegner et al., 2013) indican que esta corriente es particularmente estable. De esta forma el origen de este campo de remolinos todavía es una cuestión por resolver. Este sistema de remolinos no había sido detectado previamente debido a que las campañas anteriores no fueron capaces de resolver estructuras de escalas próximas al Rd ∼ 10 km y constituyen una aportación nueva de este trabajo a la circulación en la región. Una tercera componente de nuestro sistema es el Frente de Península (PF). Se sitúa cercano a la Península Antártica próximo a su talud (Figura 4.12). Es un frente somero que no excede los 100 m de profundidad, siendo su longitud característica es Rd∼10 km. Hemos visto que presenta claros meandros teniendo mayor variabilidad que el BF. La velocidad del flujo es, en general baja, aunque puede alcanzar valores de 0.35 m/s seguramente asociado al paso de meandros que podría favorecer la frontogénesis. En el campo medio su señal se pierde en la parte más occidental de nuestro dominio observacional. El origen de este frente es incierto aunque una hipótesis plausible es que esté asociado con la extensión de TBW desde el BF por parte del sistema de remolinos anticiclónicos. Al igual que para el BF/CB, nuestro datos de alta resolución han Principales componentes del Sistema de la Corriente del Bransfield 75 permitido describir por vez primera con resolución a mesoscala el rango de sus propiedades, sus escalas características y su variabilidad. Una última componente del SCB es una lengua de CDWm que se sitúa por debajo del BF (Figuras 4.11 y 4.12). En este trabajo hemos establecido sus escalas características que es la de 2Rd∼20 km para su escala horizontal y localizándose en media entre el rango de profundidad de 200-600 m. Así mismo se ha observado que esta lengua tiene continuidad a lo largo de toda la vertiente Sur del talud de la ISS al igual que BF/CB. 77 Capítulo 5 Estratificación y Mezcla diapicna 5.1.- INTRODUCCIÓN La mezcla diapicna o vertical en la región de la Corriente Circumpolar Antártica (ACC) está siendo reconocida como un importante proceso involucrado en la Overturning Circulation (Cisewski et al., 2005). La difusión vertical contribuye al mantenimiento del calor, momento, balance de sal de los océanos y facilita el transporte e intercambio de carbono, nutrientes, gases y sustancias antropogénicas entre la superficie y el océano profundo (Law et al, 2003). Así, la mezcla diapicna en el océano interior, principalmente en la zona de la picnoclina, se presenta como uno de los procesos fundamentales para entender la transferencia de propiedades de diversa índole a lo largo de la columna de agua y el sostenimiento de ecosistemas altamente productivos (Cisewski et al, 2005; Rodríguez-Santana et al., 1999). Las fuentes para esta turbulencia la podemos encontrar principalmente en la cizalla vertical del flujo horizontal promedio, en rotura de ondas internas y en los procesos de doble difusión. En este trabajo nos vamos a centrar en la mezcla diapicna originada por cizalla vertical del flujo horizontal medio, la cual deberá superar un cierto valor respecto a la estratificación para que se produzcan los fenómenos turbulentos. 78 Capítulo 5 Estos fenómenos, y los procesos de mezcla asociados, aparecerán entonces de forma intermitente y localizados en ciertas regiones de la picnoclina (Large et al., 1994; Large y Gent, 1999). En el capítulo se hará en primer lugar un análisis de la estratificación observada en la Cuenca Central de Bransfield, estimándose la estabilidad estática de la columna de agua a partir del cálculo de la frecuencia de Brunt-Väisäla, también denominada como frecuencia de flotabilidad. A continuación se introducirán algunas magnitudes necesarias para estimar la mezcla diapicna. Posteriormente se calcularán y analizarán los valores típicos de difusividades en nuestra región de estudio. Ello conducirá identificar las potenciales zonas de mezcla diapicna caracterizadas por convergencias y/o divergencias de flujo difusivo. Ello constituye el principal objetivo de este capítulo, en tanto que dicha mezcla podría jugar un papel significativo en la trasformación de masas de agua y en el transporte vertical de trazadores biogeoquímicos. 5.2.- ESTRATIFICACIÓN EN LA CUENCA CENTRAL DE BRANSFIELD Las aguas polares se caracterizan por poseer perfiles de densidad prácticamente homogéneos en toda la columna de agua, contrastando con los perfiles típicos de latitudes medias y bajas. En altas latitudes, donde las temperaturas son bastante bajas, generalmente es la salinidad de las aguas la que determina en mayor medida los valores de densidad presentes en la columna de agua. El fuerte enfriamiento de las aguas en invierno conlleva la formación de hielo y, por tanto, el eventual aumento de la salinidad superficial, provocando un aumento de la densidad que termina con grandes movimientos convectivos que favorece la homogenización de la columna de agua. Por tanto, en invierno los perfiles de densidad suelen ser bastante homogéneos y sólo en verano se puede apreciar una densidad superficial algo inferior aumentando muy ligeramente con la profundidad. Esta situación, que podríamos decir que es general para las aguas polares, presenta una cierta variación en la Cuenca Central de Bransfield. Durante el verano se observa una estratificación superficial más alta de lo normal en esta región, comparada con Estratificación y Mezcla diapicna 79 zonas próximas pero más abiertas como las Cuencas Oeste y Este del Estrecho de Bransfield (Gordon et al. 1978). Esto puede ser debido tanto al flujo de aguas relativamente cálidas y salinas procedentes del mar del Bellinghausen como al gran aporte de agua dulce desde los diferentes glaciares de la Península Antártica y de las Islas Shetland del Sur durante el verano austral. Ello se acentúa en las zonas costeras menos profundas, donde hay un mayor calentamiento superficial, lo que conduce a un descenso estacional en la densidad superficial y un reforzamiento de una picnoclina que proporciona una gran estabilidad vertical a las aguas superiores (Sievers et al., 1984). Son característicos los perfiles con gradientes de densidad desde superficie, prácticamente sin apreciar capa de mezcla, o a lo sumo escaleras de mezcla intratermoclinas. En la Figura 5.1 se representan los perfiles de anomalía de densidad potencial hasta 400 m de algunas de las estaciones más representativas realizadas durante BREDDIES. Como la CDW tiene rangos de densidad coincidentes con la TWW en sus valores inferiores y con BDW en sus valores superiores, hemos analizado por separado las estaciones más influenciadas por CDW, próximas al talud sur de las ISS (Figura 5.1b), de las menos influenciadas (Figura 5.1c). Las aguas superficiales en las estaciones más próximas a las ISS tienen, en general, una anomalía de densidad potencial baja, en torno a 27.32 kg/m3, y está muy estratificadas, con una pequeña capa de mezcla superficial (de 10 a 30 m), seguida de un fuerte gradiente vertical hasta unos 50 m de profundidad (Figura 5.1.b). A partir de esta profundidad las estaciones próximas al borde sur del BF (3, 21 y 36), que son las de mayor gradiente vertical, la densidad aumenta lentamente hasta unos 75 m, y aún más lentamente hasta los 250 m, donde se identifica la TWW, y por debajo de ésta, ya nos encontramos la BDW. Sin embargo, en las estaciones más próximas al talud de las ISS, a partir de los 50 m de profundidad, aumentan suavemente los valores de anomalía de densidad potencial hasta profundidades que oscilan entre 250m (estación 23) y 325m (estación 24) dentro del rango de la TBW, para cambiar bruscamente a densidades más altas, en torno a 27.64 kg/m3 en aguas que tienen características la CDW (ver características y posición en Figura 4.6) hasta al menos los 400 m representados. Las estaciones 1 y 37 no llegaron a tener profundidad suficiente para presentar la CDW. La estación 39 muestra el mismo comportamiento hasta los 50 m, aunque con un aumento 80 Capítulo 5 de la anomalía de densidad potencial más gradual que en los casos anteriores, debido a que la TBW llega hasta una profundidad mayor (150 m) que en las otras estaciones en las que se localizaba el BF (ver Figura 4.6). Es de remarcar la presencia de frecuentes escalones en los perfiles verticales de anomalía de densidad potencial sobre todo en la capa perteneciente a la TBW, denotando la presencia de procesos de mezcla a pequeña escala que pueden ser debidos a procesos de doble difusión o de mezcla diapicna. Figura 5.1. Perfiles verticales de anomalía de densidad potencial, γθ kg/m (Fase 1BREDDIES): (a) localización de las estaciones consideradas. (b) perfiles de las dos estaciones más septentrionales de cada transecto; (c) idem, de tres estaciones de cada transectos correspondientes respectivamente al BF, el PF y cerca de la Plataforma Antártica. (a) (b) (c) 27.64 27.75 27.81 BDW-BBW TWW-BDW TBW-TWW 0 100 200 300 400 27,2 27,3 27,4 27,5 27,6 27,7 27,8 27,9 Profundidad (m) γ θ (kg/m3) Esta 1 Esta 3 Esta 23 Esta 21 Esta 24 Esta 36 Esta 37 Esta 39 0 100 200 300 400 27,2 27,3 27,4 27,5 27,6 27,7 27,8 27,9 γ θ (kg/m3) Esta 3 Esta 9 Esta 12 Esta 21 Esta 15 Esta 13 Esta 36 Esta 30 Esta 34 Esta 39 Esta 45 Esta 47 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 Estratificación y Mezcla diapicna 81 Una vez analizado lo que sucede en la proximidades del talud de las ISS, la Figura 5.1c permite comparar la estratificación de las diferentes aguas superiores e intermedias a lo ancho de la CCBr. En esta figura se representan los perfiles de anomalía de densidad potencial hasta 400 m de estaciones próximas al PF y de estaciones próximas a la PA, junto algunas estaciones próximas al BF ya mostradas en la Figura 5.1b. La anomalía de densidad potencial de las aguas superficiales aumenta ligeramente en todos los transectos desde el BF hacia el PF a la par que disminuye la profundidad de la capa de mezcla. En la mayor parte de las estaciones interfrontales el perfil de anomalía de la densidad potencial muestra un aumento gradual con la profundidad al pasar de aguas la TBW a la TWW. Sólo en la estación 30 se observa un cambio brusco en el paso de la TBW a la TWW, posiblemente debido a la presencia de un remolino anticiclónico, que lleva la TBW hasta los 100 m. Mientras que en las estaciones al sur del PF, el agua superficial es TWW. Hacia capas más profundas el aumento de la anomalía de densidad potencial al pasar a aguas BDW sigue siendo gradual, destacando la poca profundidad a la que se localiza BDW en la estación 15 (mostrado también en Figura 3.3, T2). Aunque no se muestran los gráficos, el análisis de los perfiles verticales de γθ durante CIEMAR muestra una pendiente menor de la picnoclina en las estaciones coincidentes con BREDDIES, aunque con una estratificación similar en ambas campañas. Respecto a la capa de mezcla, en algunas estaciones del trasecto BW (CIEMAR) se desarrolló una capa de mezcla una decena de metros mayor que la obtenida en las estaciones coincidentes de T1 (BREDDIES). La estimación de la estratificación a partir de la variación vertical de la densidad permite analizar la estabilidad de la columna de agua. La frecuencia de Brunt-Väisälä, N, es la magnitud que se utiliza para cuantificar dicha estabilidad y se define a partir de la relación: 2 0 g Nz ρ ρ ∂  =−  ∂  (5.1) donde g es la aceleración de la gravedad, ρ0 es la densidad de referencia y (∂ρ/∂z) representa el gradiente vertical de densidad. N puede ser interpretada como la frecuencia vertical de oscilación de una parcela de fluido que ha sido desplazada de su posición de equilibrio y generalmente se expresa ciclos por hora (cph). Valores menores de 0.7 cph 88 Capítulo 5 partir de las componentes medias de la velocidad horizontal en dicha capa. Generalmente se trabaja con el cuadrado de la cizalla vertical, que se obtiene como, ()() 22 2 2 uv Sz Δ+Δ =Δ (5.13) Una de las principales dificultades en los estudios de mezcla es tener la adecuada resolución vertical para observar las inestabilidades a pequeña escala propias de la mezcla diapicna analizada. Tanto en CIEMAR como en BREDDIES se contó con datos de CTD, por lo que se utilizaron velocidades geostróficas relativas a 500 dbar, y perpendiculares a la sección, y en este caso para, la estimación de la cizalla vertical se usó la siguiente expresión: . . g eos geos v Sz Δ =Δ (5.14) Donde geos v es la componente de la velocidad geostrófica perpendicular al transecto. Para poder realizar futuras comparaciones se promediaron las velocidades geostróficas en celdas de 8 y 16m y fueron las utilizadas para obtener la cizalla vertical a partir del flujo geostrófico siguiendo (5.14) En el caso de la campaña BREDDIES se pudieron estimar directamente velocidades a partir del ADCP del barco, aunque para el estudio de los procesos de mezcla diapicna sólo se utilizaron los datos de velocidad adquiridos con el barco parado en las estaciones de CTD. El alcance vertical de los perfiles de ADCP fue de hasta unos 350-400 m de profundidad, si bien en los transectos T1 y T4 el mal estado de la mar impidió obtener datos de ADCP de calidad aceptable. Dependiendo del transecto se pudieron estimar las velocidades en celdas verticales de 8 m (T7) o de 16 m (T2 y T3). En este caso, al disponer de datos de velocidad horizontal medidas con ADCP con componentes Este (u) y Norte (v), la cizalla vertical del flujo se obtuvo a partir de la expresión () () 22 ADCP uv Sz Δ +Δ  =Δ (5.15) donde u y v indican el promediado de las componentes este y norte de la velocidad en una celda de 8 ó 16 m, dependiendo del transecto. Estratificación y Mezcla diapicna 89 La elección del tamaño de celda no es casual, sino que responde a la intención de que se produzca la mejor estimación posible de los gradientes verticales de densidad y velocidad. De hecho, un aspecto a tener en cuenta para los cálculos del número de gradiente de Richardson, Ri, en regiones bien estratificadas es el efecto del suavizado en los datos de densidad y velocidad (Millar y Evans, 1985; Padman y Jones, 1985; Rodríguez-Santana et al., 1999) ya que el suavizado con tamaños de celdas de 10 m causa un considerable incremento en la estimación de Ri. Otro aspecto a considerar es el tiempo de promediado más apropiado para la obtención de los perfiles, ya que un tiempo excesivamente largo también puede producir una sobreestimación de los valores de Ri aún cuando la resolución vertical sea aceptable (Muench et al., 2002). Teniendo en cuenta estos aspectos y al hecho de que las aguas superiores de la Cuenca Central de Bransfield se daba la ocurrencia de frentes y otras estructuras mesoscalares con altos gradientes horizontales de las distintas propiedades en la columna de agua, se tomó un intervalo de 30 minutos (primera media hora del cast) para el promediado de los perfiles verticales de ADCP. Este intervalo se corresponde también con el tiempo necesario del perfil de bajada CTD hasta los 500m, que es hasta donde había posibilidad de tener datos simultáneos de ADCP y CTD. Teniendo en cuenta los promediados necesarios para el cálculo de la cizalla vertical, para el cálculo de los perfiles verticales de Ri se ha realizado previamente un promediado de los perfiles verticales de densidad potencial a celdas de 8 ó 16 metros, según los transectos, y se estimó N con estos valores promedio utilizando la expresión (5.1). 5.3.3.- Coeficiente de difusión turbulenta vertical Dentro de las posibles parametrizaciones de Kz asociados a mezcla diapicna por cizalla vertical del flujo, en este apartado plantearemos cuál es el óptimo para nuestra región de estudio. En este estudio se partió de la parametrización Munk y Anderson (1948) modificada por Peligrí y Csanady (1994) y por Rodríguez-Santana (1997 y 1999). En esta parametrización se utiliza el número del gradiente de Richardson como indicador 90 Capítulo 5 de la posibilidad de mezcla en la parte estratificada de la columna de agua, relacionando Kz con Ri por: Kz = 2.6·10-3·(1+ 10·Ri)-3/2 (5.16) Autores como Muench et al. (2002) y Cisewski et al. (2005), que utilizaron la parametrización de Pacanowski y Philander (1981), igualmente basada en la estructura de la función Kz(Ri), añadieron un valor de fondo de 10-5 para Kz. Así, en zonas de baja estratificación y con valores de cizalla de aproximadamente 3·10-3 s -1, obtuvieron valores bajos de Ri con los que encontraban valores de Kz del orden de 10-4 m2s-1. En principio, este valor de fondo, que podría ser válido para zonas poco estratificadas, habría que modificarlo para la Cuenca Central de Bransfield, dado que a pesar de haber observado valores de cizalla similares a los obtenidos por Muench et al., (2002) y Cisewski et al. (2005), la estratificación observada en el Estrecho de Bransfield es mayor de la habitual en aguas polares. Optamos, por utilizar un valor de fondo de 10-6 m 2s-1 acorde con los utilizados en otros estudios desarrollados en picnoclinas y frentes baroclinos (Large, 1994, Gregg, 1989). La parametrización finalmente elegida para esta tesis fue una tipo Munk-Anderson (Munk y Anderson, 1948) modificada, dada por la expresión: Kz = 2.6·10-3·(1+ 10·Ri)-3/2 +10-6 (5.17) Teóricamente 0.25 es tomado como el valor sub-crítico de Ri que marca la condición necesaria para la mezcla diapicna debido a cizalla vertical del flujo. En la práctica, el método de estimación de Ri conlleva una sobrestimación del mismo, de manera que puede considerarse que hay mezcla diapicna en aquellas zonas en las que se obtengan valores de Ri menores de 1 (Muench et. al., 2002). Estratificación y Mezcla diapicna 91 5.4.- MEZCLA DIAPICNA EN LA CUENCA CENTRAL DEL BRANSFIELD A lo largo de esta sección iremos analizando los valores de Ri, Kz y w ρ , obtenidos en diferentes transectos de ambas campañas. El objetivo es identificar zonas con alta probabilidad de mezcla diapicna y cuantificar los valores característicos de los coeficientes de difusión turbulenta vertical. A la hora de interpretar los valores de las diferentes magnitudes asociadas a la mezcla diapicna hay que tener cuidado debido a la diferente resolución espacial y a la diferente procedencia de los datos de velocidad ya comentados a lo largo de este trabajo. En CIEMAR la resolución horizontal en el campo es mayor pero la cizalla se infraestimará debido a que no se cuentan con datos de ADCP como en BREDDIES. Por ello a la hora de establecer valores característicos de mezcla en CCBr sólo consideraremos las observaciones durante BREDDIES. 5.4.1.- Valores característicos del número de gradiente de Richardson en CCBr. Debido al rango de variación de Ri, es frecuente representar su logaritmo, log(Ri), en lugar del valor de Ri (Rodríguez-Santana, 1997). Dada la sobreestimación del número de gradiente de Richardson ya comentada asociada al método de cálculo, consideraremos que la intensidad de los procesos de mezcla diapicna cuando se utilizan datos de velocidad obtenidos con ACDP es: • Alta: con Ri entre 0.25 y 0.75, lo que conlleva valores de log(Ri) entre -0.6 y -0.12. • Media: con Ri entre 0,75 y 4, lo que conlleva valores de log(Ri) entre -0.12 y 0.6. • Muy baja: con Ri mayores de 4, lo que conlleva valores de log(Ri) mayores de 0.6. Ri menores de 0,25 (log(Ri)<-0.6) serían propios de procesos turbulentos a mayor escala que los de mezcla diapicna. 92 Capítulo 5 Figura 5.3. Distribución vertical magnitudes asociadas al estudio de la mezcla diapicna en el transecto T2 (BREDDIES): (a) Anomalía de densidad potencial, γθ(kg/m3); (b) Frecuencia de Brunt-Väisälä, N (cph); (c) cizalla vertical, S (cph) , calculada a partir de datos de velocidad medidos con ADCP; (d) logaritmo del número de gradiente de Richardson, log(Ri); (e) logaritmo del coeficiente de difusión diapicna log(Kz) (m2 s-1); y (f) valores de n relativos al logarimo de la tendencia de densidad normalizada, en unidades tales que wρ=signo(n)·10|n|-13 (kg m-3 s-1). En la estimación de Ri intervienen tanto N como S. En el apartado 5.2 se analizaron los valores de N observados en CCBr. Los mayores valores de N se obtuvieron en la zona del BF, con valores relativamente altos en la zona del PF, y en los límites de estructuras mesoescalares en la zona interfrontal. La cizalla vertical nuestra los mayores valores, 4 cph, en los primeros 50 m de la estación situada en el BF, en el transecto T2 de BREDDIES (Figura 5.3c). En esa estación 21 también se observan valores relativamente altos de S, de unos 1.5 cph, en capas profundas en la zona de encuentro entre la CDW y la BDW (Figura 5.3 a y c). En la estación 21 hay un valor de N algo mayor, 2.4 cph, en torno a los 100 m de profundidad que podría corresponder a la entrada de aguas de la TBW proveniente del talud norte de las ISS y que podría estar (a) (b) (c) (d) (e) (f) n Estratificación y Mezcla diapicna 93 pasando por los canales entre las ISS. En T2 se obtiene otro valor destacable de S en la parte superior del límite entre TBW y TWW en PF (estación 17). La combinación entre N y S da como resultados log(Ri) del orden de 0 (Ri de 1) en todas la zonas comentadas, llegando a log(Ri) de -0.2 en la zona más superficial comprendida entre el talud de las ISS y BF. Figura 5.4. Distribución vertical magnitudes asociadas al estudio de la mezcla diapicna en el transecto T3 (BREDDIES): (a) γθ(kg/m3); (b) N (cph); (c) S (cph), calculada a partir de datos de velocidad medidos con ADCP; (d) log(Ri); (e) log(Kz) (m2 s-1); y (f) n, de manera que wρ=signo(n)·10|n|-13 (kg m-3 s-1) En T3 se encuentran resultados muy parecidos (Figura 5.4). Los valores más altos de S, en torno a 2.4 cph, se obtienen en la base del PF, dentro de las aguas TBW (Figuras 5.4 a y c). Valores entre 1.6 y 1.8 cph se obtienen en el talud de las ISS a 300 y 375 m coincidiendo con gradientes asociados a la CDW. Entre las estaciones 36 y 27, en el BF se obtienen valores similares, 1.8 cph en el límite entre TBW y TWW, y 1.6 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 94 Capítulo 5 cph en el límite entre CDW y BDW. La combinación de valores de N y S da log(Ri) máximos de -0.25 tanto en el PF (Figura 5.4 d, estación 30 ), y en la base de CDW y de TBW en el talud de las ISS(ambas en estación 24). Un valor relativamente alto de 0.25 cph se obtiene entre las estaciones 30 y 37, en el BF. Figura 5.5. Distribución vertical magnitudes asociadas al estudio de la mezcla diapicna en el transecto T7 (BREDDIES): (a) γθ(kg/m3); (b) N (cph); (c) S (cph), calculada a partir de datos de velocidad medidos con ADCP; (d) log(Ri); (e) log(Kz) (m2 s-1); y (f) n, de manera que wρ=signo(n)·10|n|-13 (kg m-3 s-1). El transecto T7 (Figura 5.5) tenía una gran resolución espacial, con una distancia entre estaciones de 5-6 km, lo cual permitió obtener una distribución vertical de densidad muy detallada y caracterizar la presencia de remolinos anticiclónicos centrados en la estación 80 y la estación 71 (Figura 5.5 a). Valores relativamente altos de cizalla vertical, S, de 2.5 a 3 cph, se encontraron en los bordes septentrionales de ambos remolinos (estaciones 66 y 70 respectivamente). En la estación más próxima al talud, al igual que ocurría en el resto de transectos de BREDDIES, se observaron valores (a) (b) (d) (e) (c) (f) Estratificación y Mezcla diapicna 95 relativamente altos en el límite entre la CDW y la TBW, llegando 3.5 cph (Figura 5.5.b). Este transecto no atravesó en PF por lo que no se pudieron analizar los valores de cizalla en esta zona. No obstante, en la misma estación 71, pero a mayor profundidad (entre 100 y 150 m) en aguas de la TWW (Figura 5.5a) se identificaron valores de S entre 1.5 y 2.5 cph. Los menores valores del log(Ri) también se obtiene en estas estructuras: con valores entre -0.6 y 0.0 a 100 y 125 m en la estación 83; -0.6 en los primeros 60 m, a 100 y 150 m de la estación 71; y 0 en los primeros 50m de la estación 66. Figura 5.6. Distribución de variables en las secciones BW y BE de CIEMAR: (a) y (e) γθ (kg/m3); (b) y (f) N (cph); (c) y (g) S (cph); (d) y (h) log(Ri), respectivamente. En la Figura 5.6 se representan los valores de S y log(Ri), entre otras variables, para los transectos BW y BE de CIEMAR. Los mayores valores de cizalla vertical se obtienen en las capas más superficiales de las estaciones del BF (b2 en BW y t5 en BE), con valores de 1.4 cph en BW y 0.8 cph en BE. Estos valores máximos son bastante b5' γ θ (kg/m3) γ θ (kg/m3) (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) 96 Capítulo 5 inferiores a los obtenidos en BREDDIES, debido a no disponer de datos ACDP durante CIEMAR y obtener S con velocidades geostróficas. En el transecto BW la estación del BF (estación b2) muestra valores relativamente altos de cizalla vertical a varias profundidades entre las que se incluyen, la capa de TBW a 100 m, la zona de encuentro de la TBW y la TWW, y la zona de encuentro entre CDW y TWW. En la zona interfrontal se genera un remolino anticiclónico centrado en b4. En el borde meridional de dicho remolino, se observa otra zona con con S relativamente alta, entre 0.8 y 1 cph. En el transecto BE los valores relativamente altos de S se obtienen en la estación más próxima al talud (t4) y en aguas TBW situadas justo por encima del PF (estación t11). Los mínimos valores del log(Ri) están entre 0.5 y 1.2, mucho mayores de los esperados en zonas en las que parece que puede haber mezcla diapicna. Esto es debido a la sobreestimación de Ri asociada a tener que calcular S con velocidad geostrófica. 5.4.2.- Valores característicos del coeficiente de difusión vertical turbulenta en CCBr. Conocer los coeficientes de difusión vertical turbulenta permite determinar el flujo difusivo de cualquier magnitud de la que se conozca su gradiente vertical (Ecuación 5.9 generalizada a cualquier propiedad). Uno de los objetivos de esta tesis es determinar los valores típicos del coeficiente de difusividad vertical en la CCBr para que puedan ser utilizados para trabajos futuros en la región en los que se necesiten estimar flujos difusivos de propiedades. La parametrización mostrada en la Ecuación 5.17 permite obtener los coeficientes de difusión vertical turbulenta a partir del número de gradiente de Richardson. En la tabla 5.1 se resumen los valores máximos de Kz obtenidos en las diferentes estructuras presentes en la CCBr teniendo en cuenta únicamente los valores de Ri descritos en el apartado anterior durante BREDDIES. En las Figuras 5.3e, 5.4e y 5.5e se muestra la distribución del log(Kz). Estratificación y Mezcla diapicna 97 A pesar de que podría resultar útil tener tabulados valores de Kz a distintas profundidades, en la CCBr se observa una variabilidad espacial, tanto horizontal como vertical, muy alta en los valores de difusidad vertical. Tabla 5.1: Valores mínimos de Ri y máximos de Kz obtenidos en diferentes zonas de la CCBr durante BREDDIES. 5.4.3.- Valores característicos de la tendencia media de la densidad en CCBr. Mezcla diapicna en la CCBr. La convergencia o divergencia diapicna se analiza a partir de los valores de wρ. Valores positivos de wρ indican la existencia de convergencia del flujo difusivo, mientras que wρ negativa indica la divergencia de dicho flujo. En las Figuras 5.3f, 5.4f y 5.5f se representa un valor, n, relacionado con el logaritmo de la tendencia de densidad normalizada a 10-13 kg m-3 s-1. n verifica que () ρ -13 w 10 log n= y la relación entre este parámetro y w ρ es, wρ = signo(n)·10|n|-13 kg m-3 s-1 Los resultados obtenidos en los transectos de BREDDIES analizados, muestran que a lo largo de todo el transecto se alternan tendencia de densidad positiva y negativa, con muy pocas zonas con tendencia de densidad de 10-13 kg m-3 s-1, que sería el valor más bajo que puede tomar en la CCBr. Por transectos, tanto en T2 (Figura 5.3f) como en T3 (Figura 5.4f) se llega a valores de n de ± 5, que implica valores límites de tendencia media de la densidad de ± 10-8 kg m-3 s-1. La diferencia más notable entre BF TBW-TWW en BF CDW-TWW en BF TBW en PF TBW en remolinos interfrontales TWW bajo remolinos interfrontales Ri 0.63 1.00 0.50 1.00 0.50 0.56 log(Ri) -0.2 0 -0.3 0 -0.3 -0.25 Kz (m2s-1) 1.3·10-4 7.2·10-5 1.8·10-4 7.2·10-5 1.8·10-4 1.5·10-4 log(Kz) -3.9 -4.1 -3.7 -4.1 -3.7 -3.8 104 Capítulo 6 (12) Nuestras observaciones han permitido establecer valores característicos del coeficiente de difusividad diapicna, Kz, del orden de 10-4 a 10-5 m2 s-1 para la región, con números de gradiente de Richardson de entre 0,5 y 1 respectivamente. 6.2.- LÍNEAS DE TRABAJO FUTURAS (1) Determinación de las proporciones de las diferentes masas de agua que participan en la mezcla encontrada en la CCBr, mediante el método Optimun Multiparametric OMP. Para ello habría que investigar qué tipo de parámetros serían los adecuados dado que los valores de nutrientes obtenidos en BREDDIES no parecen mostrar claras diferencias entre masas de agua que se localicen en profundidades similares. (2) Obtención de una mejor caracterización de la ruta de entrada y la distribución de CDWm en la CCBr a partir de campañas de alta resolución espacial abarcando COBr y CCBr. Esto permitiría analizar hipótesis contradictorias sobre la procedencia de CDW previamente observada por otros autores en el Estrecho de Bransfield. A su vez, también favorecería el estudio del origen de los núcleos de CDWm y su posible acoplamiento con el sistema AE. (3) Estudio de la variabilidad estacional de la morfología la Corriente de Bransfield. Aunque no se observan diferencias significativas en la morfología del BF entre las campañas CIEMAR y BREDDIES, ambas han sido realizadas en el verano austral. Recientes trabajos (Zhou et al., 2013) parecen indicar que la Corriente de Bransfield desaparece en invierno. (4) Análisis más detallado de las zonas frontales, especialmente PF, donde parece haber células verticales que podrían estar asociadas a la circulación ageostrófica secundaria (ASC). (5) Utilización de coordenadas isopicnas tanto para una mejor estimación del transporte geostrófico, como para llevar a cabo estudios más concluyentes sobre la mezcla diapicna. Conclusiones y trabajos futuros 105 (6) Exploración de la importancia de otros procesos distintos a la cizalla vertical del flujo horizontal, en la generación de mezcla diapicna. 106 Capítulo 6 107 Apéndice I Procesamiento de los datos En este trabajo se han tomado de modelo los estándares de calidad y requerimientos estipulados por WOCE (WOCE 1998) y UNESCO (Unesco 1981) dado que todo el procesamiento de los datos se realizó antes del 2010, fecha de publicación de la nueva TEOS-10. En todo el procesamiento y trabajo posterior con los datos, se ha trabajado con la escala PSS-78 (Practical Salinity Scale, 1978) para la salinidad AI.1.- PROCESAMIENTO DE DATOS DE CTD Para la adquisición y visualización inicial de los datos brutos adquiridos con el CTD MARKIII , así como para la edición inicial y conversión a dato físico, se utilizó la rutina CTDPost, de EG&G CTD acquisition software version 5.2 rev 2, (G&G, Oceansoft acquisition manual, 1990). Posteriormente los datos fueron procesados con el paquete de software SEASOFT, de Sea-Bird Electronics el cual contiene distintos módulos que permiten obtener el conjunto final de datos físicos medidos procesados y calibrados, así como una colección de variables hidrográficas derivadas a partir de los datos medidos. Describiremos el procesamiento general en ambas campañas, haciendo más hincapié en el seguido durante BREDDIES dado que los datos de CIEMAR fueron suministrados ya procesados. Se describirá en detalle la calibración realizada. 108 Apéndice I Él procesamiento realizado a los datos físicos de CTD fue el siguiente: 1. Filtrado y suavizado de la señal. Este proceso puede realizarse con los módulos FILTER o WINFILTER tal y como se realizó en CIEMAR. No obstante, en el caso de BREDDIES se aplicó un filtro propio que dio mejores resultados. Se filtraban valores cuya desviación fuese mayor de 2 veces la desviación típica de los datos, obtenida sobre cajas de 9 puntos en la serie de datos. En BREDDIES fue necesario realizar un suavizado del perfil aplicando 10 pases de un filtro binomial del tipo: t(i) = 0.25 t(i-1) + 0.5 t(i) + 0.25 t(i+1) 2. Promediado e Interpolado de los datos, en presión a 1 dbar y en profundidad a 1m, utilizando la routian BINAVG del paquete SEASOFT. 3. Aplicación de las curvas de calibración a todos los ficheros de datos para obtener los correspondientes datos calibrados de CTD con las exactitudes requeridas. Para ello es necesario la calibración de las diferentes variables. En el caso de CIEMAR sólo fue posible calibrar la salinidad, mientras que en BREDDIES se calibraron la temperatura, la salinidad y la fluorescencia. En el siguiente apartado se indicará el procedimiento seguido para la calibración de estas variables en cada campaña. 4. Determinación de las variables derivadas:  Temperatura potencial con el algoritmo dado por Bryden (1973) consistente con la EOS-80, publicado por la UNESCO en 1991  Sigma theta, según la ecuación de Knudsen, utilizando para la densidad del agua pura de 999,975 kg/m3  Densidad del agua de mar y la anomalía de densidad potencial según la ecuación de estado EOS-80, adoptada por el JPOTS en 1981 (UNESCO, 1981) y utilizando en el algoritmo la temperatura potencial y a 0 dbar. 5. Por último, se realizó una interpolación/promediado general de los ficheros de datos, en celdas de 1 decibar, más otras adicionales en celdas de 8 y 16 decibares de presión y 8 y 16 metros de profundidad según los requerimientos del procesamiento y análisis posterior que se haría con los datos. Procesamiento de los datos 109 AI.1.1.- Calibración de datos de CTD en CIEMAR Los datos de CTD de la campaña CIEMAR 99/00 utilizados en esta tesis fueron suministrados ya procesados y calibrados. La calibración realizada se describe a continuación. AI.1.1.1. Calibración de temperatura Para la calibración de temperatura se contrastaron las medidas del CTD con las obtenidas a la misma profundidad y en la misma estación por el termómetro reversible. Comparaciones realizadas entre los datos de temperatura de los termómetros reversibles y los registrados por el CTD denotaron una diferencia significativa entre ellos, mostrándose lecturas incongruentes en los termómetros reversibles. Debido a la no fiabilidad de dichas lecturas se prefirió no utilizarlas para hacer ajuste alguno. Se confió en la calibración previa del sensor de temperatura realizada en laboratorio mostrando que los datos medidos por el CTD eran correctos y con la calidad requerida. AI.1.1.2. Calibración de la salinidad Para la calibración de salinidad se contrastaron las medidas del CTD con las obtenidas a la misma profundidad y en la misma estación con las obtenidas del análisis de las muestras de agua con un salinómetro Portasal (Capitulo 2). Con el Portasal se determinaba la salinidad de la muestra de agua contenida en la botella Niskin cerrada en la profundidad y estación de los datos de CTD utilizados para la comparación. La salinidad adquirida por el CTD requirió la realización de ajuste y análisis de residuos para ser corregida. En la Figura AIFigura AI.1a se muestra la desviación inicial de los datos de salinidad frente al número de orden de la muestra, con una exactitud inicial de 0.003 y su precisión (desviación estándar) de 0.006, ambas con valores superiores a los requeridos por los estándares de calidad del WOCE para salinidad; ±0.002 y ±0.001 respectivamente. La recta de calibración obtenida fue: Scal = 1.00963·SCTD -0.32819 con un coeficiente de determinación de R2 0.9991 (Figura AIFigura AI.1b). Tras su aplicación a los datos mejoró la exactitud que fue ± 0.002 igual que la requerida por WOCE. La precisión fue de 0.005, inferior a los estándares requeridos por WOCE. 110 Apéndice I Figura AI.1. Calibración la salinidad CIEMAR: a)SPsal-SCTD frente al número de muestra (SPsal-SCTD media: 0.003; desviación estándar: 0.006); b) Curva de calibración; c) Residuo (SPsal-SCTD) frente al número de la muestra (SPsal-SCTD media=0.00002, desviación estándar: 0.005) AI.1.2.- Calibración de datos de CTD en BREDDIES A partir del fichero de configuración del CTD MarkIII utilizado en la Campaña BREDDIES se pudo comprobar que los sensores de temperatura y conductividad habían sido calibrados el 16 de julio del 2002 Dado que la campaña BREDDIES se desarrolló en diciembre del 2002 y enero del 2003, se estaba llegando al límite de 6 meses aconsejable entre calibraciones, al menos para temperatura. Ello obligaba a la realización las medidas de campo necesarias para la verificación de una adecuada calidad de los datos de temperatura y salinidad. Con este fin se tomaron muestras de agua en las botellas Niskin y lecturas de la temperatura con un termómetro reversible en todas las estaciones, siempre evitando profundidades con gradientes de salinidad y temperatura, normalmente en el fondo y cerca de la superficie. a) Diferencia salinómetro-ctd Media dif= 0,0034; STD.= 0,0056 -0,01 -0,005 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 Muestra Dif. Salinidad c) Residuo [Salin. - (1,00963x-0,32819)] Media dif= 0,00002; STD= 0,0053 -0,015 -0,01 -0,005 0 0,005 0,01 0,015 0,02 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 Muestra Residuo b) Regresión ctd-salinómetro y = 1,00963x - 0,32819 R20,9991 = 33,8 34 34,2 34,4 34,6 34,8 33,8 34 34,2 34,4 34,6 34,8 Salinidad CTD Salinidad Salinómetro Procesamiento de los datos 111 AI.1.2.1. Calibración de temperatura Para la calibración de temperatura se utilizó el termómetro reversible digital RTM4002X de SIS. Se contó con un total de 46 parejas de valores de temperatura CTDtermómetro reversible correspondientes, cada una de ellas a temperaturas tomadas por ambos sensores a la profundidad de cierre de botella y en la misma estación. La exactitud media inicial obtenida (promedio de Trev - TCTD ) fue de 0.007ºC (Figura AIFigura AI.2a), algo superior de la requerido según criterios WOCE ( ± 0.002ºC ), aunque del mismo orden la magnitud. En cuanto a la precisión, la estabilidad de los sensores de temperatura de este CTD es de 0.001 ºC al mes. En los 20 días de campaña la desviación estándar es inferior a 0.001ºC, límite establecido por WOCE. Figura AI.2. Calibración de temperatura de BREDDIES: ( a) Desviación de las temperaturas medidas por el CTD respecto de las obtenidas con los termómetros reversibles (Trev-TCTD media: 0.007; desviación estándar: 0.001);( b) Curva de calibración temperatura Tcal=0.9989·T CTD + 0.0054 En la Figura AIFigura AI.2a se puede ver cómo las diferencias se mantuvieron prácticamente iguales en torno al valor medio durante toda la campaña, incluso tendiendo a minimizarse cerca del final. La recta de calibración (Figura AIFigura AI.2b) obtenida fue: Tcal=0.9989·T CTD + 0.0054 , R2=1 El promedio del residuo entre la temperatura del termómetro reversible y la temperatura del CTD calibrada (Trev-Tcal), de ±0.0008ºC, ya muestra valores de exactitud dentro de los requerimientos WOCE. La precisión como era de esperar se mantuvo prácticamente igual, 0.001ºC. Diferencia TreversibleTCTD Media dif. = 0,006772 ºC; STD= 0,00133 ºC -0,005 0 0,005 0,01 0,015 010 20 30 40 50 muestra Trev-Tctd (ºC) Ajuste de la temperatura del CTD. Campaña BREDDIES 02/03 y = 0,9989x + 0,0054 R2 = 1 Nº puntos= 46 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 -2 -1 0 1 T CTD (ªC) T revers. (ºC) b ) a ) 112 Apéndice I AI.1.2.2. Calibración de la salinidad del CTD Para tener suficientes datos de conductividad/salinidad como para realizar la posterior calibración de la salinidad, se tomaron, además de la muestra de la botella 1, algunas muestras de agua a otras profundidades, manteniendo el mismo criterio de homogeneidad. Las muestras de agua recogidas de las botellas hidrográficas fueron almacenadas en botellas de vidrio oscuras y herméticas siguiendo las normas básicas de toma de muestras de salinidad. La salinidad de las muestras de agua se obtuvo con el Portasal Guildline del Hespérides, modelo 8400 (Figura 2.4), siguiendo el procedimiento indicado en la guía de uso del equipo. Los valores de salinidad eran obtenidos con una precisión de hasta 0.0001 usando los algoritmos para la Escala Práctica de Salinidad, 1978 (UNESCO, 1981). Para la calibración de la salinidad se tomaron pareja de valores de salinidad obtenidos respectivamente por el CTD y por el Portasal, ambos valores correspondientes a la misma profundidad y la misma estación. El análisis inicial de las 66 muestras de agua mostró que el sensor de conductividad del CTD daba siempre valores mayores que los obtenidos con el Portasal (Figura AIFigura AI.3a). El valor medio de la diferencia entre SPsal – SCTD ser de 0.02, que no cumplía los requerimientos WOCE. Por ello se procedió a realizar el ajuste lineal por mínimos cuadrados (Figura AIFigura AI.3b), obteniendo la relación: Scal=0.9511·SCTD + 1.3232, con R2= 0.9981 El residuo (SPsal-Scal) se representó frente al número de orden de la estación (Figura AIFigura AI.3c) y frente al valor de Scal (Figura AIFigura AI.3d). La desviación estándar residual daba una precisión final en los datos de salinidad de 0.003, consistente con los requerimientos de la WOCE, y con una varianza residual menor de 0.00001. El promedio del residuo proporcionó la exactitud final obtenida, de 0.0003, que mejoró considerablemente respecto a la de los datos no calibrados. Como se puede observar en los gráficos de la Figura AIFigura AI.3a y 3c, la varianza residual no permaneció constante. Por otro lado, en la Figura AIFigura AI.3d se muestra una distribución no uniforme de la nube de puntos, formando una cuña hacia valores negativos, que suele indicar la necesidad de un ajuste con mínimos cuadrados ponderados para mejorar los resulta- Procesamiento de los datos 113 dos de la regresión lineal simple utilizada. No obstante, al alcanzarse la exactitud y precisión requeridas, se optó por admitir como válido el ajuste lineal realizado. Figura AI.3. Resultados de la calibración de la salinidad de los datos de CTD de la Campaña BREDDIES 02/03 (a) Diferencia SPsalSCTD , con la exactitud inicial (media de las diferencias: -0.02) y la precisión (desviación estándar: 0.004); (b) Curva de calibración a partir de la representación de SPsal frente a SCTD, (c) Residuo frente al número de la estación, con la exactitud final (media residual: -0.0003) y la precisión (desviación estándar residual: 0.003); (d) Residuo SPsalScal frente a la Scal. AI.2.- PROCESAMIENTO DE DATOS DE XBT El procedimiento seguido para el tratamiento de datos de XBT de BREDDIES fue el siguiente:  Conversión de los datos brutos a unidades físicas (con el software deMK12)  Calibración de la temperatura y la profundidad medidas con los XBT.  Comprobación de la información contenida en la cabecera de los ficheros de datos y verificación con estadillos.  Control de la calidad y depuración de los datos a partir de la aplicación de filtros y suavizados.  Promediado e interpolación final a intervalos regulares de 1m profundidad. Diferencia Sportasal - SCTD BREDDIES02/03 Media = -0,020552; STD = 0,0039; Var=1,5393E-05 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0,02 0,03 020 40 60 orden estacion Sportasal-Sctd Ajuste de la salinidad del CTD. BREDDIES 02/03 y = 0,9611x + 1,3232 R2 = 0,9981; Nº puntos = 66 34,2 34,3 34,4 34,5 34,6 34,7 34,3 34,4 34,5 34,6 34,7 Salinidad CTD Salinidad Portasal (a) (b) Residuo = Sportasal - SCTD calibrada Media residual= -0,0003107; STD= 0,00286; Var = 8,2124E-06 -0,01 -0,005 0 0,005 0,01 020 40 60 orden estacion Residuo -0,01 -0,005 0 0,005 0,01 34,3 34,4 34,5 34,6 34,7 Residuo Scal Residuo = Sportasal -SCTD calibrada Media residual= -0,0003107; STD= 0,00286; Var = 8,2124E-06 (c) (d) 120 Apéndice I El cálculo de las desviaciones iniciales entre los datos medidos por el Nv-Shuttle y los del CTD (TCTD-TSh), mostraron una exactitud inicial de los datos de temperatura del Shuttle de -0.16ºC con una desviación estándar de 0.12ºC. En la Figura AI.7.a se representan las desviaciones iniciales frente a la temperatura del Nv-Shuttle sin calibrar y puede observar como la desviación aumenta para con la TSh, hasta llegar a ser máxima a una temperatura de TSh = 0.6ºC. Al representar estas diferencias frente a la presión se identifica la máxima dispersión a unos 75 m de profundidad, en la estación 412. Por el contrario, la estación 153 no muestra alta dispersión a ninguna presión (Figura AI.7.b). Figura AI.7. (a) Diferencia inicial TCTD-TSh frente a TSh;(b) Diferencia inicial TCTD y TSh frente a presión. La forma ligeramente arqueada de la distribución de los puntos en la Figura AI.7a podría indicar la necesidad de recurrir a un ajuste polinómico de segundo orden en vez de un ajuste lineal. Se estudiaron ambos casos y finalmente se optó por hacer un ajuste lineal de la temperatura, tal y como se muestra en la Figura AI.8. Figura AI.8. Ajuste lineal por mínimos cuadrados de los datos de temperatura del ondulante N-Shuttle (eje x) frente a los datos de temperatura del CTD ya calibrados (eje y), de las estaciones conjuntas de CTD y Shutle (153 y 412), Tsh calibrada = TSh * 0.8955 – 0.191 (R2 de 0.957). -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 -1 -0,5 0 0,5 1 (T ctd -Tshut ) (ºC) T Shuttle (ºC) -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 100 200 (T ctd -Tshut ) (ºC) Presión (dbar) 0 Est.153 Est.412 Ajuste de la temperatura del Shuttle. Estaciones 153 y 412. BREDDIES02/03 y = 0,8955x - 0,191 R2 = 0,957; nº puntos= 254 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 -1 -0,5 0 0,5 1 Temperatura Shuttle (ºC) Temperatura CTD calibrada (ºC) (a) (b) Procesamiento de los datos 121 La recta de calibración resultó ser: Tsh calibrada = TSh * 0.8955 – 0.191 R2 =0.957, que muestra que, a pesar de la alta dispersión de algunos puntos, el ajuste en general es bueno. El promedio residual dio una exactitud final en los datos de temperatura del Shuttle de -2,85E-06ºC, (±0.065ºC, en valores absolutos) con una desviación estándar residual de 0.11ºC. Para llegar a los límites de precisión y exactitud recomendados por WOCE hubiera sido necesario tener más perfiles conjuntos para hacer una mejor calibración. AI.3.1.2.- Calibración de la conductividad del Nv-Shuttle La calibración de la salinidad del Nv-Shuttle fue más complicada por dos motivos:  Alto nivel de ruido observado en las series de datos iniciales, sobre todo en las zonas de gradiente de salinidad (Figura AI.7b)  Diferencias entre los perfiles de salinidad del CTD y los del Nv-NShuttle no eran constantes con la profundidad. Se tomaron datos de conductividad calibrada del CTD como referencia para comparar con los datos de conductividad medidos por el Shuttle y obtener la recta de ajuste para la calibración de la conducitividad. La curva de calibración de conductividad obtenida (Figura AI.9c), con un coeficiente de correlación de 0.9525 fue: Ccal=CSh·0.9264+1.7253 (mS/cm) R2=0.95251, En la Figura AI.9 se apreciar la diferencia entre los perfiles de conductividad calibrada del CTD y los de la conductividad del Shuttle sin calibrar y calibrada. El análisis de estos últimos nos demuestra que el ajuste es válido para zonas con poca estratificación (estación 153, con color celeste), notándose un cierto desfase en las zonas de gradiente, como se puede ver entre 60 y 80 dbar en el perfil de la estación 412. 122 Apéndice I Figura AI.9. Comparativa de perfiles de conductividad calibrada del CTD con la conductividad del Shuttle (a) sin calibrar y (b) calibrado, representando en negro y azul marino los valores de CTD de las estación412 y 153 respectivamente. En fucsia y celeste se representan los valores del Shuttle para las estaciones 412 y 153 respectivamente. c) Ajuste lineal de los datos de conductividad del ondulante N- Shuttle tomando como referencia los datos de conductividad calibrados del CTD. AI.3.1.3.- Calibración de la salinidad del N- Shuttle Una vez calibradas la temperatura y la conductividad del Shuttle, se calculó la salinidad siguiendo los algoritmos de la UNESCO para la salinidad PSS78. A continuación se hizo una comparación entre los perfiles de salinidad del NvShuttle y del CTD, antes y después de la calibración (Figura AI.10.a y b respectivamente), para ver el grado de ajuste final de los datos (Figura AI.10.b). Aunque la exactitud final obtenida para la salinidad el Shuttle fue de -0.002ºC, se sigue notando cómo en los primeros metros el ajuste es muy bueno, pero a medida que aumentamos en profundidad y comienza cierto gradiente, empieza a haber un pequeño desfase. (a) Perfiles conjuntos de conductividad estaciones 153 y 412 de CTD y Shuttle sin calibrar. BREDDIES 02/03 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 27,00 28,00 29,00 30,00 Conductividad (ms/cm) Presión (dbar) Conductiidad Shuttle inicial 153 Conductividad CTD calibrada 153 Conductividad Shuttle inicial 412 Conductividad CTD calibrada 412 (b) Perfiles conjuntos de conductividad estaciones 153 y 412 de CTD y Shuttle calibrada. BREDDIES 02/03 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 27,00 28,00 29,00 30,00 Conductividad (ms/cm) Presión (dbar) Conductiidad Shuttle caibrada 153 Conductividad CTD calibrada 153 Conductividad Shuttle caibradal 412 Conductividad CTD calibrada 412 Ajuste entre conductividad del CTD y del Shutte y = 0,9264x + 1,7253 R20,9525 = 27,5 28 28,5 29 29,5 28 28,5 29 29,5 30 Conductividad Shuttle (ms/cm) Conductividad CTD (ms/cm) (c) Procesamiento de los datos 123 Figura AI.10. Comparativa de perfiles de salinidad calibrada del CTD con la salinidad del Shuttle de las estaciones 153 y 412 (a) sin calibrar y (b) calculada con t y c calibrados. En negro y azul marino los perfiles obtenidos con CTD en las estaciones 412 y 153 respectivamente. En fucsia y celeste los perfiles obtenidos con Shuttle en las estaciones 412 y 153 respectivamente. Dado que se había utilizado sólo dos estaciones, además de características muy distintas, para la calibración, se hacía preciso comparar los datos del Nv-Shuttle con más datos de CTD. Para ello se elaboraron mapas de distribución vertical y horizontal a diferentes profundidades de corte con datos de ambos medidores para ver el grado de ajuste de los datos. El análisis de los gráficos de temperatura, salinidad y , comparados con los obtenidos por el CTD, mostró que en general el ajuste era bueno (salvando las diferencias obvias por la mayor resolución espacial del Shuttle). No obstante, tanto en salinidad como en  había una pequeña diferencia, que se mantenía constante. En la Figura AIFigura AI.11 se representa la distribución horizontal de salinidad a 50 m obtenida con datos calibrados de CTD (a) y del Shuttle calibrado (b). Se puede como ambas distribuciones muestran la misma estructura, pero hay una diferencia entre ambas de medias de 0.12 en el valor de la isohalina que marca la posición del frente hidrográfico. Esta diferencia se mantiene constante con la profundidad como pudo comprobarse al hacer gráficos similares, no mostrados, a otras profundidades. Dado que la salinidad calibrada del Shuttle daba siempre un valor superior en 0.12 a la salinidad calibrada observada a partir del CTD, se corrigió la salinidad del Shuttle con este factor de manera que la salinidad finalmente calibrada y corregida es: SSh-corr = SSh-cal – 0.12 Perfiles conjuntos de salinidad, estaciones 153 y 412 de CTD y Shuttle sin calibrar. BREDDIES 02/03 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 34,00 34,50 35,00 Salinidad (PSU) Presión (dbar) Salinidad Shuttle inicial 153 Salinidad CTD calibrada 153 Salinidad Shuttle inicial 412 Salinidad CTD calibrada 412 (a) Perfiles conjuntos de salinidad, estaciones 153 y 412 de CTD y Shuttle calibrada.. BREDDIES 02/03 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 34,00 34,50 35,00 Salinidad (PSU) Presión (dbar) Salinidad Shuttle calibrada 153 Salinidad CTD calibrada 153 Salinidad Shuttle calibrada 412 salinidad CTD calibrada 412 (b) 124 Apéndice I Figura AI.11. Cortes a 50 m. de la distribución horizontal de salinidad (a) del CTD y (b) del Shuttle calibrado. Se observa la diferencia de 0,12 de salinidad entre las isohalinas que están marcando la posición del frente hidrográfico. AI.4.- PROCESAMIENTO DE LOS DATOS DE ADCP Los perfiles de velocidad de corriente de ADCP fueron tomados con celdas verticales de 8m (transecto T7) y de 16m (transectos T2 y T3). Los ensambles (perfiles instantáneos) fueron promediados a intervalos de 5 minutos y fueron almacenados en ficheros con formato ASCII conteniendo cada uno datos de períodos de tiempo variable, (máximo de un día y medio), que correspondían a un determinado número de ensambles, de 3 a 351, según los ficheros. Hay del orden de 4-7 ficheros de datos al día, conteniendo los datos tanto de las travesías como de los registrados “parados” a la deriva, en las estaciones. Estos ficheros fueron editados nuevamente con el programa de RDI Instrument para extraer y separar en diferentes ficheros los ensambles realizados durante cada estación, de modo que se pudiera tener al final perfiles de velocidad en cada estación de la malla de la Campaña, aunque no hubo datos con válidos de los transectos T1 y T4. Se cotejaron las fechas de inicio y fin de cada cast y en principio se cortaron los ficheros y se realizó un promedio de todos los ensambles correspondientes a ese período de tiempo (1-2h según la estación). Pero la observación de los datos registrados en dichos períodos nos mostraba que había gran parte del registro con datos erróneos, con (a) (b) Procesamiento de los datos 125 excesivo ruido. Esto era debido a que el barco se estaba moviendo a merced de la corriente, y debido al gran gradiente horizontal de propiedades en el Estrecho de Bransfield (sobre todo a lo ancho del estrecho ), desde el inicio hasta el final de un cast, podía haber una variación muy grande en los datos de velocidad si se tomaba la duración total del cast. Así, el número de ensambles (o tiempo total de registros de datos de ADCP) tomados para cada estación finalmente decidimos que correspondiera a los 30 minutos primeros del cast, que es lo que tardaba el CTD en bajar hasta unos 500m, aproximadamente el alcance vertical máximo de los perfiles de ADCP (350-400 m de profundidad). Así, finalmente de cada estación se obtuvieron cuatro ficheros de datos, de la componente u, la componente v, la dirección y el módulo de la velocidad, que contenían (cada uno) el promedio de unos 6 ensambles de media (30minutos ), con celdas o datos a niveles de profundidad cada 8 metros ó 16 metros (según el transecto) y comenzando con datos desde el primer nivel, a 12.5m y 16.5 respectivamente, hasta el alcance máximo de cada estación. La exactitud en las medidas de velocidad fueron de 1cm/s (estima del error del fabricante). AI.4.1.- Cálculo de la componente de la velocidad perpendicular a los transectos Con el fin de poder hacer una mejor comparación entre los datos de ADCP y las estimaciones geostróficas, se hizo proyección de los valores de los primeros en un sistema de ejes rotados X’Y’, tal y como se muestra en la Figura AII.1, y se promediaron los segundos a la resolución vertical del ADCP. La rotación de los ejes se realizó definiendo un nuevo sistema de ejes X’Y’, donde el eje X’ era paralelo a cada transecto. Para obtener una componente comparable a la geostrófica se obtuvo la componente de la velocidad de ADCP en la dirección de Y’ (es decir, perpendicular al transecto) que denominaremos v’, tal y como se muestra en la Figura AI.12 126 Apéndice I donde: β = ángulo de rotación X’ eje X rotado, coincidente con la sección oceanográfica Figura AI.12. Esquema que rotación de los ejes donde β es el ángulo que se rota el sistema de ejes XY hacia la derecha. En la Tabla AI.1 se resumen las características de las medidas realizadas en estación con ADCP, incluyendo el ángulo de rotación para cada transecto. En la tabla se observa que en los transectos T4 y T6 no pudieron obtenerse perfiles de velocidad con ADCP y faltaron perfiles en estaciones de T1 y T2. Tabla AI.1. Datos de ADCP en la CCBr durante la campaña BREDDIES 2002/03. ISS= Islas Shetland del Sur, PA= Península Antártica. Z= profundidad máxima Transecto Nombre de las estaciones Zmáx (m) Angulo rotación ←ISS PA→ Fase 1 T1 nd nd 5 7 9 11 12 450 35.443 T2 23 21 19 17 15 -- -- 350 35,791 T3 Tramo 1 24 36 27 35 30 34 -- 34 33 500 300 35,867 Tramo 2 12.517 Fase 2 T7 83 82 81 66 67 80 79 68 69 78 77 70 71 76 75 72 -- 350 36.504 ' · (90 ) ·cos(90 ) ' ·cos(90 ) · (90 ) u u sen v v u v sen           Y’ α y x’ x ,v ,v’ u’ u Procesamiento de los datos 127 AI.5.- ECUACIONES DE CALIBRACIÓN EN CIEMAR Y BREDDIES A modo de síntesis las curvas de ajuste que se aplicaron a los datos de CIEMAR y BREDDIES tras la calibración de los datos de CTD, XBT y CTD ondulante (Shuttle) se muestran en la Tabla AI.2, donde figura también el coeficiente de correlación y la precisión obtenida para cada uno de los parámetros (Temperatura y Salinidad ): Tabla AI.2 Curvas de calibración de cada variable Campaña Variable Curva de ajuste R2 Precisión CIEMAR Temperatura CTD (ºC) No necesario -- Salinidad CTD Scal=1.00963·SCTD-0.32819 0.9991 0.00002 BREDDIES Temperatura CTD (ºC) Tcal=0.9989·T CTD + 0.0054 1 0.0008ºC Salinidad CTD Scal=0.9511·SCTD + 1.3232 R2= 0.9981 0.0003 Temperatura XBT (ºC) No necesario 0.001ºC Profundidad XBT No necesario Temp. Shuttle (ºC) Tsh calibrada = TSh * 0.8955 – 0.191 0.957 0.065ºC Conduct. Shuttle (mS/cm) CSh-cal=CSh·0.9264+1.7253(mS/cm) 0.9525 0,0008 Salinidad Shuttle SSh-corr = SSh-cal – 0.12 129 Apéndice II Estimación de velocidades y transporte geostrófico AII.1.- DATOS HIDROGRÁFICOS EN LA CUENCA CENTRAL DE BRANSFIELD Los datos hidrográficos disponibles para cuantificar el flujo geostrófico en la región se resumen en la Tabla II.1. En dicha tabla los transectos con dirección P son perpendiculares al Estrecho de Bransfield, y van desde las ISS hasta la plataforma de la Península Antártica (dirección NO-SE). Los transectos con dirección L son a lo largo del Estrecho (dirección SO-NE). Estos datos corresponden a las campañas CIEMAR y BREDDIES y fueron obtenidos con un CTD MarkIII. En el capítulo 2 se hizo una descripción completa de dichas campañas y del procesamiento aplicado a estos datos. Tanto los transectos BW, BE y BC de CIEMAR como los transectos T6 y T7 de BREDDIES tienen una resolución espacial media entre estaciones de 5 mn (unos 9 km), aunque en T6 faltaron algunas estaciones. Sin embargo, los transectos T1, T2, T3 y T4, de BREDDIES se realizaron con una resolución entre estaciones de unas 10mn (1820km). Estos últimos transectos, perpendiculares al Estrecho, se realizaron próximos entre sí, con una distancia entre transecto de 20 mn. Los datos hidrográficos de ambas campañas se interpolaron a 1dbar y con ellos se obtuvieron las velocidades geostróficas