CLIMA E HIDROGRAFIA DEL ESTUARIO
4.3.3 – TEMPERATURA DEL AGUA
Las planicies de marea al igual que las marismas son ambientes intermareales, con lo cual parte de su superficie se ve perturbada por la onda de marea. De esto resulta que la temperatura del agua sufre intercambios energéticos durante el movimiento del agua por la marea tanto calentamiento (verano) como enfriamiento (invierno). Se utilizaron registros de temperatura del agua desde 1999 hasta la fecha provenientes de estaciones automáticas ya emplazadas en la cabecera (PtoC) y en la desembocadura
(PtoCR) completando el registro con la adición de las nuevas desarrolladas. Asimismo
se desarrolló e instaló una cadena de termistores en Villa del Mar (250 m de longitud) para cuantificar el intercambio de calor en la marisma bajo el efecto de la onda de marea.
La temperatura del agua es uno de los parámetros más estudiados en el estuario de Bahía Blanca. Freije et al. (1977) demostraron que la temperatura del agua en la zona
interna está fuertemente condicionada por la temperatura ambiente, ya que probó que la temperatura de agua ajustaba perfectamente con las temperaturas promedio del aire en Bahía Blanca tomando la media entre máxima y mínima diaria de los cinco días previos al muestreo. El análisis de datos históricos compilados por Perillo et al. (1987) de
numerosas estaciones localizadas a lo largo del eje del Canal Principal del estuario demuestra que la temperatura media anual superficial es de 13 ºC variando entre 21.6 ºC en verano a 8.5 ºC en invierno. Arango (1985) estudió las temperaturas registradas en diferentes campañas oceanográficas durante el período 1967 – 1984, concluyendo que la temperatura media del Canal Principal para todas las estaciones es algo mayor en la cabecera del estuario. Beigt (2007) mostró que a las variaciones interanuales de la temperatura del agua, al igual que la temperatura del aire (Fig. 4.5) y siguiendo a ésta, la temperatura media mensual del agua presenta mayores variaciones interanuales en la cabecera (PtoC) que en la boca del estuario (PtoCR).
Partiendo de los datos del monitoreo continuo, desde 1999 a la fecha, se calcularon las temperaturas medias anuales en las estaciones Puerto Cuatreros (14.1 ºC;
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Tabla 4.4: Distribución media mensual de la temperatura del agua en la cabecera (1999 – 2009) y desembocadura del estuario (2001 – 2009).
del agua presenta sus mínimos en junio y julio y sus máximos en enero y febrero (Tabla 4.4). El análisis estacional de la temperatura del agua (Tabla 4.4) muestra que durante los años estudiados los mayores gradientes térmicos entre la cabecera (PtoC) y
desembocadura del estuario (PtoCR) se produjeron durante el otoño y la primavera (1,2
y 1 ºC, respectivamente), siendo algo menores en verano e invierno (0.9 y 0.7 ºC). Las mayores variaciones anuales se observan en la zona interior (PtoC), mientras el sector
externo (PtoCR) muestra un ciclo anual de menor amplitud (Tabla 4.4).
Tanto en otoño como en invierno los valores tienden a ser mayores hacia el área externa del estuario, mientras que en primavera y verano las máximas temperaturas suelen localizarse en el sector interno (Tabla 4.4). Lo cual es una clara evidencia del intercambio térmico del agua con las planicies y marismas del estuario. El agua recibe del aire energía (verano) o la entrega (invierno) durante los diferentes ciclos de marea.
Esto se ve claramente reflejado en los ciclos diarios mensuales presentados en la figura 4.8, al igual que en la amplitud anual.
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Figura 4.7: Ubicación de los sensores de temperatura del agua en el estuario. (a) Puerto Cuatreros, bajamar. (b) Villa del Mar, bajamar. (c) Club Náutico Coronel Rosales ubicado en las proximidades del
La temperatura del agua, a diferencia de la del aire, no suele presentar grandes variaciones significativas a lo largo de un día. En PtoC la medición de la temperatura
del agua se realiza directamente en el Canal Principal (Fig. 4.1e-f) mientras que en PtoCR, se realiza en una planicie de marea de aproximadamente 100 m de longitud
hasta el Canal Principal. Las máximas amplitudes diarias ocurren en verano y las mínimas en invierno (Fig. 4.8 a-d). Claramente las mayores y menores temperaturas
anuales se dan en la cabecera (Fig. 4.8e). Los mayores gradientes intermensuales se dan
en marzo y septiembre, correspondiéndose con los cambios de estación. La máxima temperatura sucede entre las 18 y 20 hs en invierno y verano respectivamente, en contraposición la mínima ocurre entre las 10 y 12 hs en verano e invierno, respectivamente. La diferencia de sitios de medición en el estuario se observa en las amplitudes medias anuales del agua superficial.
Se compararon las mediciones de la temperatura del agua en tres sitios de estuario: el canal, una planicie y una marisma. Como se mencionó, el sensor de temperatura en PtoC se encuentra localizado en el Canal Principal, en PtoCR en una
planicie de ≈100 m de longitud del Canal Principal y en Villa del Mar (VMar) en una
marisma de ≈900 m de distancia del Canal Principal. Tanto la planicie como la marisma se cubre y descubre con agua durante el ciclo mareal (pleamar - bajamar), quedando expuestas un 30 y 45 % del dicho ciclo, respectivamente. La figura 4.9 presenta la comparación entre la distribución diaria de la temperatura del agua en los sitios. Dicha comparación se realiza para los meses estivales en donde la energía térmica es máxima, facilitando la cuantificación de las diferencias entre los emplazamientos de los sensores.
Las diferencias entre las amplitudes térmicas en los sitios son importantes (Fig. 4.9). Para el período estival esta tuvo una amplitud térmica media de 7,3, 3,1 y 1,6 ºC para VMar, PtcCR y PtcC, respectivamente. La amplitud, para los emplazamientos en
cuestión, tiene su máximo en enero y es algo menor su magnitud en diciembre y febrero. Visiblemente se evidencia el intercambio energético que sufre el agua al interactuar con la superficie del sedimento (VMar, PtcCR) ya que, claramente durante la
CAPITULO 4 – CLIMA E HIDROLOGIA DEL ESTUARIO 81
Figura 4.8: Distribución diaria de la temperatura media del agua en la cabecera (1999 – 2009; a y c) y desembocadura del estuario (2001 – 2009; b y d) y su variación anual en ambos sitios (e)
Figura 4.9: Comparación entre la distribución media diaria de la temperatura del agua en el Canal Principal (PtoC), la planicie de PtoCR (≈100 m de longitud) y la marisma de Villa del Mar (≈900 m de
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variación de la temperatura del agua en PtcC es mínima y sólo es afectada por el
intercambio con el aire. Por otro lado, el efecto del intercambio de calor del agua con el sedimento es importante para definir el balance de calor en estos ecosistemas.
La media de la amplitud diaria evidencia que cuanto mayor es la superficie de interacción suelo-agua mayor el intercambio térmico, reflejado no sólo en la amplitud sino que también en el valor medio diario. En diciembre (Fig. 4.9a) el valor medio de la
temperatura del agua en Vmar supera en ≈3 ºC a los otros emplazamientos. Esta
intercacción afecta la distribución longitudinal de la temperatura en el estuario. Por ejemplo en enero (Fig. 4.9b) el valor medio en la cabecera (PtcC, 24,2 ºC) supera
ampliamente al de la desembocadura (PtcCR, 22,3 ºC). Esto es producto del
calentamiento del agua por la interacción suelo-agua con las planicies de marea en el
interior del estuario. En febrero la temperatura desciende producto del descenso de la temperatura del aire y de los procesos de interacción aire-agua-suelo (Fig. 4.9c). Las
temperaturas en la marismas como en las planicies de marea se ven definitivamente afectadas por la mencionada interacción en todos los meses del año, siendo mayor en enero dados los máximos de radiación y temperatura del aire.
Para cuantificar la interacción agua-suelo se desarrolló e instaló una cadena de sensores de temperatura (DTS) a lo largo de 250 m de la marisma de Villa del Mar
(Vmar). El emplazamiento consiste en un sensor para registrar la temperatura del aire
(Fig. 4.10a) otro para la altura de marea (Olímetro, Figs. 4.1d y 4.10c) y seis sensores
de temperatura equiespaciados a 50 m entre si, comenzando en la parte alta de la marisma para finalizar en su planicie de marea (Fig. 4.10d). Estos parámetros se
registraron en simultáneo con un período de dos minutos y una resolución de 0.1 ºC y 0.01 cm. El objetivo de la alta frecuencia de muestreo radicó en determinar la velocidad de propagación de la onda de marea sobre la mencionada marisma, determinado así el tiempo de interacción entre los dos elementos para cuantificar la energía transmitida entre ellos (Cap. 5 y 7).
A modo de ejemplo se muestran los perfiles longitudinales de temperatura del agua (Fig. 4.10) correspondientes a 10 días (4 – 14 de enero de 2009), resultando en un
Figura 4.10: Distribución espacio-temporal de la temperatura del agua en la marisma de Villa del Mar, para el mes de enero (4 de enero 2009, día 1). (a) temperatura del aire, (b) temperatura del agua y (c)
CAPITULO 4 – CLIMA E HIDROLOGIA DEL ESTUARIO 85
gradiente medio de 0,0138 ºC/m el incremento de la temperatura del agua (T1 – T6) en la marisma (durante el día) para dicho mes. La figura 4.10 muestra la distribución espacio-temporal de la temperatura del agua en la marisma de Villa del Mar para diez días consecutivos específicamente seleccionados del mes de enero. El primer día la pleamar ocurrió precisamente en el mediodía solar (14hs local, -3hs GMT) progresivamente se desplazó (15, 16, 17 hs, etc.) para finalizar en el décimo a las 0 hs. De esta manera se logra diferentes tiempos de exposición de la superficie de la marisma a la radiación solar, generando temperaturas del suelo máximas y por ende produciendo grandes flujos térmicos en él. La otra característica radica en la amplia gama de alturas de marea, con lo cual se tiene una diversidad de exposiciones de la marisma y se puede analizar la advección de calor. Este compendio de características permite analizar cuantitativa y cualitativamente uno de los parámetros más complejos que es la advección de calor agua-suelo (Cap. 5 y 7).
En la distribución espacio-temporal se evidencia claramente la onda de marea penetrando en la marisma, siendo más evidente durante el día (Fig. 4.10b). En dicha
onda diurna se aprecia un aumento en su temperatura media con el transcurso de los días en cuestión (22,0 a 25,3 ºC). El estudio muestra que la temperatura del agua a lo largo de los sucesivos ciclos experimenta cambios significativos como también durante un mismo ciclo (ǻT = 3,0 ºC, día 2). El mencionado aumento de la temperatura del agua
esta directamente relacionado, como era de esperase, con el incremento en el tiempo de exposición del suelo a la radiación solar y a la temperatura del aire. La temperatura ambiente tuvo oscilaciones significativas con una mínima de 13,8 ºC y una máxima de 37,3 ºC, resultando en un valor medio de 24,9 ºC (Fig. 4.10a).
Por medio del DTS se puede analizar la variación longitudinal de la temperatura
del agua y los cambios que ésta experimenta. Por caso el día 6, donde el valor de T2
(18,2 ºC; Fig. 4.10b) era cercano la temperatura ambiente, en contraposición con T6
(23,4 ºC; Fig. 4.10b) resultando en un gradiente longitudinal de 0,026 ºC/m. El
gradiente instantáneo producto del flujo de calor suelo-agua es importante, pero más lo es el gradiente temporal que sufre el agua durante el período de residencia en el lugar, ya que este determina visiblemente la proporción del calor advectivo que se transfiere
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Tabla 4.5: Variación térmica del agua en una marisma de Villa del Mar (4 al 14 de enero; día 1 = 4 de enero 2009).
entre suelo-agua. Un resumen del monitoreo de los diez días se encuentra en la Tabla 4.5, donde se aprecia la variación térmica del agua cuando ingresa a la marisma y cuando se retira de esta, así como los perfiles longitudinales o temporales (T3 vs T6). Si bien el agua aumenta su temperatura durante el día y decrece durante la noche, condiciones meteorológicas particulares pueden cambiar este patrón de comportamiento (Tabla 4.5). El valor de T6 al inicio del ciclo mareal registra la temperatura del agua luego de haber recorrido cerca de 900m sobre una planicie de marea, por lo cual el agua experimentó una modificación en la temperatura original es decir la del Canal Principal (≈20 ºC; Fig. 4.9, Tabla 4.5). El estudio realizado refleja que es significativa la variabilidad de este parámetro entre los diferentes ciclos (ǻT ≈8,0 ºC; T6inicio – T6fin)
como también se mencionó que lo es la diferencia entre el inicio y finalización de un ciclo (ǻT ≈3,0 ºC). Para los días presentados, el agua tuvo un incremento resultante
CAPITULO 4 – CLIMA E HIDROLOGIA DEL ESTUARIO 87 positivo de 0,3 ºC y una temperatura media 1,3 ºC superior a los valores históricos en el Canal Principal (Perillo et al., 1987).
El análisis realizado en esta sección muestra la variabilidad térmica denotando la complejidad resultante en las combinaciones de los diferentes elementos, lo cual deriva en la complejidad que demanda el motor de simulación numérica para reproducir adecuadamente este tipo de ambientes. El modelado numérico debe tener fuertes condiciones de borde para poder representar precisamente el intercambio térmico en ambientes intermareales. La marisma de Villa del Mar, la cual es el terreno de pruebas de Hemera 1.0, debe ser modelada en toda su extensión ya que la perturbación térmica
del agua ocurre desde el Canal Principal hacia la marisma (≈900 m de longitud). Con lo cual la única condición de borde precisa es la temperatura del Canal Principal, la cual de acuerdo a Perillo et al. (1987) tiene un ciclo anual muy regular. Por lo dicho, el terreno
digital para el modelado numérico abarca no solo toda la marisma (250 m) sino que también la planicie mareal (≈500 m de longitud).
4.3.4 – TEMPERATURA DEL SEDIMENTO EN MARISMAS Y PLANICIES