Procesos de meso y submesoescala que condicionan la dinámica de la columna de agua y la provisión de nutrientes en la boca del Golfo San Jorge

• Autores: Carbajal, Juan Cruz
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Luján Rivas, Andrés; Chavanne, Cédric
• Materia: FRENTE DE MAREA; DESPLAZAMIENTOS DE ALTA FRECUENCIA; TRANSICIONES SICIGIA/CUADRATURA; INTRUSIONES HORIZONTALES; MAXIMO DE CLOROFILA-A SUB-SUPERFICIAL; TIDAL FRONT; HIGH-FREQUENCY DISPLACEMENTS; SPRING/NEAP TRANSITIONS; HORIZONTAL INSTRUSIONS; SUB-SURFACE CHLOROPHYLL MAXIMA
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El Trabajo de Tesis gira en torno a un rasgo hidrográfico que presenta el Golfo San Jorge en la mitad sur de su boca durante el verano y que se mantendría en el interior del mismo: alrededor de los 40–50 dbar existe un mínimo de salinidad el cual presenta concentraciones moderadamente altas de nitratos+nitritos. El propósito de esta Tesis es desarrollar una visión novedosa de los procesos físicos de escala temporal de horas a días y escala espacial de centenas de metros a decenas de kilómetros que modifican la estructura tridimensional de densidad en las aguas templadas del Golfo San Jorge y examinar de forma somera su respuesta biogeoquímica. Gracias a la información recolectada en tres expediciones oceanográficas enmarcadas en una iniciativa nacional interministerial se logró un conjunto de datos final de estándares internacionales. Se utilizó por primera vez en la región un registrador de alta resolución conocido como towed undulating vehicle en conjunto con mediciones directas de la velocidad que permitieron adquirir variables hidrográficas y dinámicas a una escala espacio-temporal óptima para el propósito de esta Tesis. El estudio hace foco en dos sitios ubicados en la boca del golfo: uno al sur en relación a un frente de marea y otro en el centro asociado a una serie temporal hidrográfica. La región frontal visitada en verano fue claramente identificada durante dos ciclos semidiurnos (uno cerca de la fase sicigia y otro en una fase intermedia) revelando un sistema hidrográfico de tres capas del lado estratificado: una capa de mezcla superficial de aguas cálidas y salinas, una capa de fondo de aguas frías y salinas, y una capa intermedia de aguas de baja salinidad asociada a la picnoclina. Se logró detectar la posición del frente a partir del parámetro de estabilidad estática definiendo un valor crítico de φcrit = 41.2 J m−3. Los desplazamientos frontales durante ambos ciclos resultaron ser principalmente debidos a la advección por las corrientes de marea respaldados por estimaciones de altura de marea y velocidades del flujo derivadas de un modelo numérico. En base a φcrit los desplazamientos frontales durante la fase sicigia resultaron ser mayores a los de la fase intermedia. Una tercera visita al mismo sitio del frente próximo a la fase cuadratura evidenció un debilitamiento de la estratificación producto de inestabilidades baroclínicas que desplazaron a la estructura frontal más hacia el interior del golfo. A su vez, los datos permitieron revelar una intrusión horizontal de agua de baja salinidad y rica en nitratos+nitritos desde el lado homogéneo hacia el lado estratificado del frente a la profundidad de la picnoclina ocasionando un máximo de clorofila-a sub-superficial durante la fase intermedia, no encontrada en la fase sicigia. Este mecanismo de fertilización es, posiblemente, más eficiente a juzgar por los mayores valores de clorofila-a encontrados durante la fase intermedia. Por otro lado, la misma región visitada en primavera presentó aguas aun densas como para mostrar un sistema hidrográfico similar al de verano. La serie temporal de corta duración también realizada en verano reveló un sistema hidrográfico similar a la zona estratificada de la región frontal. La profundidad media de la picnoclina fue 46.7 ± 4.2 m durante toda la serie mostrando mayor variabilidad en las primeras 12 horas. El espesor de la picnoclina mostró su mínimo y máximo valor alrededor de la bajamar y la pleamar, respectivamente, sugiriendo una modulación de 32.7 m de amplitud durante una oscilación del nivel del mar de 2.75 m, en promedio. Las aguas de baja salinidad y ricas en nitratos+nitritos se introducen en una capa sub-superficial dentro de la picnoclina, difundiendo hacia mayores profundidades durante la creciente debido a la alta estabilidad de la picnoclina a profundidades menores. Como foco productivo de la región, el Golfo San Jorge es relevante en el ciclo de vida de distintos organismos marinos. Entre ellos se encuentra la merluza común que lo utiliza como área de cría y el langostino que lo utiliza como área de desove, dos pesquerías industriales que representan más del 50 % de los productos pesqueros de exportación del país. Los hallazgos de esta Tesis dan indicios que el ingreso de agua rica en nitratos+nitritos proveniente de la plataforma adyacente es sub-superficial asociada a aguas de baja salinidad y el forzante principal es la marea semidiurna.
The Thesis Work turns around a hydrographic feature that the San Jorge Gulf presents in the southern half of its mouth during the summer and that would remain inside it: around 40–50 dbar there is a minimum of salinity which has moderately high concentrations of nitrates+nitrites. This thesis aims to develop a novel view of the physical processes on a time scale of hours to days and a spatial scale of hundreds of meters to tens of kilometers that modify the three-dimensional structure of density in the temperate waters of the San Jorge Gulf and to examine briefly its biogeochemical response. Thanks to the information collected in three oceanographic expeditions framed in a national inter-ministerial initiative, a final data set of international standards were achieved. A high-resolution recorder (a towed undulating vehicle) was used for the first time in the region in conjunction with direct velocity measurements that allowed the acquisition of hydrographic and dynamic variables at an optimal spatial and temporal scale for this thesis. The study focuses on two sites located in the mouth of the gulf: one to the south related to a tidal front and another in the center associated with a hydrographic time series. The frontal region visited in summer was identified during two semi-diurnal cycl (one near the spring phase and another in an intermediate phase) revealing a three-layer hydrographic system on the stratified side: a surface mixed layer of warm and saline waters, a bottom layer of cold and saline waters, and an intermediate layer of low salinity waters associated with the pycnocline. It was possible to detect the position of the front from the static stability parameter defining a critical value of φcrit = 41.2 J m−3.The frontal displacements during both cycles were found to be mainly due to advection by tidal currents supported by estimates of tidal height and flow velocities derived from a numerical model. Based on φcrit, the frontal displacements during the spring phase turned out to be greater than those of the intermediate phase. A third visit to the same site of the front near the neap phase revealed a weakening of the stratification as a result of baroclinic instabilities that displaced the frontal structure further into the gulf. In turn, the data revealed a horizontal intrusion of low-salinity water rich in nitrates+nitrites from the homogeneous side to the stratified side of the front at the depth of the pycnocline, causing a maximum of sub-surface chlorophyll-a during the intermediate phase, not found in the spring phase. This fertilization mechanism is possibly more efficient judging by the higher values of chlorophyll-a found during the intermediate phase. On the other hand, the same region visited in spring time presented still dense waters to show a hydrographic system similar to that of summer. The short time series also carried out in summer revealed a hydrographic system similar to the stratified zone of the frontal region. The mean depth of the pycnocline was 46.7 ± 4.2 m throughout the series, showing greater variability in the first 12 hours. The thickness of the pycnocline showed its minimum and maximum value around low tide and high tide, respectively, suggesting a modulation of 32.7 m in amplitude during a sea-level oscillation of 2.75 m, on average. Low-salinity, nitrat +nitrite-rich waters enter a subsurface layer within the pycnocline, diffusing to greater depths during flooding due to the high stability of the pycnocline at shallower depths. As a productive focus of the region, the San Jorge Gulf is relevant in the life cycle of different marine organisms. Among them are the common hake that uses it as a nursery area and the shrimp that uses it as a spawning area, two industrial fisheries that represent more than 50 % of the country’s export fishery products. The findings of this thesis indicate that the entry of water-rich nitrates+nitrites from the adjacent platform is sub-surface associated with low salinity waters and the main forcing is the semidiurnal tide.
Fil: Carbajal, Juan Cruz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.