Sistema de surgencia de sur del Caribe

El sistema de surgencia del sur del Caribe: temperatura de la superficie del mar, fuerza del viento y patrones de concentración de clorofila

1 . Introducción

El mar Caribe meridional ( figura 1 ) experimenta una fuerte corriente ascendente costera impulsada por el viento desde aproximadamente enero a mayo a lo largo del margen continental, entre aproximadamente 61 ° W a 74 ° W y 10-13 ° N, a lo largo de las costas de Trinidad, Venezuela y Colombia ( Richards, 1960 , Herrera y Febres-Ortega, 1975 , Muller-Karger y Aparicio, 1994 , Andrade-Amaya, 2000 , Castellanos y otros, 2002 , Muller-Karger y otros, 2004 , Ruiz-Ochoa et al. , 2012) Este proceso de surgencia mantiene un ecosistema altamente productivo en la región, en lo sucesivo denominado sistema de surgencia del sur del Caribe. Durante 1988 (durante las cuatro estaciones), se llevaron a cabo cuatro encuestas de pesca acústica por el R / V Dr. Fridtjof Nansen en la región de plataforma desde Suriname hasta el borde occidental del Caribe colombiano ( Stromme y Saetersdal, 1989 ). La biomasa total de pequeños pelágicos en el sistema de surgencia del sur del Caribe se estimó en 1,580,000 toneladas métricas, que incluyen clupeidos, anchoas, carábidos, escómbridos y barracudas. Casi la totalidad (95%) se concentró en dos áreas, denominadas en adelante las áreas de surgencia oriental y occidental (ubicadas a 63-65 ° O y 70-73 ° O, respectivamente). Sin embargo, el área oriental tenía una biomasa mucho más alta de pequeños pelágicos (78%).

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Fig. 1 . Mapa de la región de estudio (8-16 ° N y 58-77 ° W). Las  isobatas de 100, 200 y 1000 m se muestran en tonos crecientes de gris. Los datos SST se extrajeron del mar Caribe centro-oriental (rectángulo discontinuo superior, 15-16 ° N y 63-71 ° W) y el océano Atlántico ecuatorial noroeste (rectángulo discontinuo derecho, 10.5-12.5 ° N y 58-60 ° W ) Los cuadrados grises marcan las áreas donde se extrajeron los perfiles de temperatura climatológica del World Ocean Atlas 2005 de 1 × 1 grado.

La temperatura de la superficie del mar derivada de los satélites (SST) sirve como un proxy para la surgencia en esta región tropical. En este caso, la surgencia fuerte ocurre principalmente durante el invierno en el hemisferio norte, pero el margen continental sur del Caribe muestra temperaturas más bajas en la superficie del mar que las aguas circundantes durante todo el año ( Fig. 2 , Fig. 3 ). En el Caribe occidental (~10 ° N y 76 ° O), la TSM mostró altas correlaciones con la temperatura in situ medida a 10  m de profundidad ( r = 0.76, Ruiz-Ochoa et al., 2012 ). Las imágenes SST de 1996 se usaron en el sur del Caribe para identificar la ubicación de los centros de surgencia con las aguas más frías (o focos de afloramiento, Castellanos et al., 2002 ).

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Fig. 2 . (a) Ciclo estacional de la temperatura superficial del mar del satélite (SST) a lo largo de la costa del sistema de surgencia del sur del Caribe calculado con medias SST semanales a largo plazo (1994-2009, contornos de isotermas cada 1  ° C). Las series temporales de SST se extrajeron en 172 estaciones costeras a aproximadamente 13  km de la costa, que se muestran en el mapa (b) como puntos rojos. Se compararon dos regiones de interés: el área de surgencia occidental (70-73 ° W) y el área oriental (63-65 ° W) resaltada por la línea de puntos negros en la figura 2 a.

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Fig. 3 . Los fondos de SST muestran la ubicación de los focos de afloramiento durante los períodos en que todos los focos estaban simultáneamente activos en el oeste (a) y este (b) del sistema de surgencia del sur del Caribe. Los rectángulos muestran el área utilizada para extraer las series de tiempo de SST y las estadísticas para cada foco de afloramiento (por ejemplo, consulte la Fig. 5 y el Apéndice C ).

En este trabajo, se caracterizaron los focos de afloramiento a lo largo del sistema de surgencia del sur del Caribe utilizando los patrones observados en una serie temporal de SST más larga (1994-2009). Comparamos la dinámica de surgencia en las zonas de surgencia oriental y occidental para descubrir las diferencias que podrían explicar su disparidad en los recursos pesqueros. Las diferencias regionales en la temperatura de las aguas subidas se evaluaron mediante el estudio del ciclo anual de SST para el sistema de surgencia del sur del Caribe. La respuesta de la biomasa de fitoplancton a los cambios estacionales de afloramiento también se evaluó usando derivados satélite chlorophyll- unaconcentración (Chl). El forzamiento de las corrientes ascendentes debido al viento y al enrollamiento del viento se calculó utilizando observaciones de viento oceánico basadas en satélites. Los ciclos estacionales de SST, Chl y viento mostraron diferencias que podrían explicar la disparidad en la biomasa de pequeños pelágicos entre estas áreas.

2 . Métodos

2.1 . Temperatura de la superficie del mar

Para estudiar el sistema de surgencia del sur del Caribe definimos una ventana delimitada por 8 ° -16 ° N, 77 ° -58 ° W. Usamos  observaciones de alta resolución (1 km) de la temperatura de la superficie del mar (SST) obtenidas por el Radiómetro Avanzado de Muy Alta Resolución (AVHRR, Administración Nacional Oceánica y Atmosférica / NOAA) y descargadas por una antena de banda L en tierra ubicada en la Universidad de Sur de Florida (San Petersburgo, Florida, EE. UU.) Esta antena recolecta entre 15 y 30 AVHRR SST pasa diariamente, lo que permite una alta cobertura temporal de la región de estudio. La SST se obtuvo usando las técnicas de ventana dividida de temperatura de la superficie del mar multicanal ( Walton, 1988 , Strong y McClain, 1984 , McClain et al., 1983 ). Un filtro de nubes similar al de Hu et al. (2009)se usó para mejorar la calidad de los datos. Se descartaron todos los valores diarios en la serie de tiempo mayor que 2 desviaciones estándar por encima o 1.5 desviación estándar por debajo de una climatología semanal. Estos valores se seleccionaron por ensayo y error y funcionan bien para las TSM tropicales en el mar Caribe, donde las aguas más recónditas producen la señal SST estacional más fresca en el área. Las imágenes diarias filtradas se usaron para calcular nuevos materiales compuestos semanales y una nueva climatología semanal a largo plazo (enero de 1994 a diciembre de 2009).