4.2 Modelo unidimensional 1 Variables meteorológicas
4.2.1.4 Zona 5 o Cuenca Pescadero
El comportamiento de las variables atmosféricas se muestra en la figura 26. La
temperatura del aire es menor en invierno (22oC) y es mayor en agosto y septiembre
(30oC). La humedad relativa es mayor de mayo a junio donde se alcanza el 85 % de
humedad y en agosto el 75 % de humedad. La presión atmosférica es mayor en enero y diciembre (1018 mb) y es menor en junio (1010 mb). La nubosidad es mayor de enero a abril y menor en junio. Por último, la magnitud del viento es mayor en los meses de invierno (5 m/s) y menor en otoño (1 m/s). Los meses que se utilizaron para forzar al modelo unidimensional y obtener las figuras del comportamiento de la temperatura y salinidad (figuras 27 y 28) son los que se indican con una línea roja en la figura 26.
Figura 26. Promedio cada 6 horas para los datos atmosféricos entre 1988 y 2010 en la zona 5: a) temperatura del aire (oC), b) humedad relativa (%), c) presión atmosférica (mb), d) nubosidad (octas) y e) viento (m/s).
En la figura 27 se muestra el comportamiento de la temperatura obtenida con el modelo unidimensional para cada una de las estaciones del año y para la salinidad en la figura 28, para invierno (a), primavera (b), verano (c) y otoño (d). Se observa que las mayores
temperaturas ocurren en otoño donde se alcanzan los 29 oCy las menores en invierno
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Figura 27. Resultados con el modelo unidimensional para la temperatura (oC) en la capa mezclada de la zona 5 para el mes de: a) febrero (invierno), b) abril (primavera), c) agosto (verano) y d) octubre (otoño).
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Figura 28. Resultados con el modelo unidimensional para la salinidad (ups) en la capa mezclada de la zona 5 para el mes de: a) febrero (invierno), b) abril (primavera), c) agosto (verano) y d) octubre (otoño).
! %'! Se hizo una comparación de los promedios mensuales del espesor, temperatura y salinidad calculados con los datos hidrográficos y con el modelo unidimensional (figura 29 y tabla 9). El espesor de la capa de mezcla de otoño a principios de verano es menor con los datos hidrográficos con una diferencia de 3 m. En agosto y octubre la diferencia es de 1 m. El error estándar entre los datos hidrográficos y el modelo es de 0.46 m. La temperatura obtenida con el modelo unidimensional es mayor en invierno,
julio y finales de verano a otoño, con una diferencia de 4 oC y con un error estándar de
0.59 oC. Por último, la salinidad en enero, marzo, mayo, junio, julio y septiembre es
mayor con el modelo unidimensional, mientras en febrero, abril, agosto y de octubre a diciembre la salinidad es mayor con los datos hidrográficos, con un error estándar de 0.04 ups.
Tabla 9. Promedio del espesor (m), temperatura (°C) y salinidad (ups) obtenidos con el modelo unidimensional para la zona 5, los números entre paréntesis son los resultados de los datos hidrográficos.
Figura 29. Promedio de: a) espesor (m), b) temperatura (°C) y c) salinidad (ups) obtenidos con el modelo unidimensional (color rojo), y datos hidrográficos (azul) para la zona 5. 10 20 30 40 50 E (m) (a) 15 20 25 30 T (oC) (b)
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
34.6 34.8 35 35.2 S (ups) Meses (c)
! %(! Los promedios mensuales de los flujos de calor para la zona 5 están representados en la figura 30. El flujo de onda corta es menor en diciembre y enero, aproximadamente de
180 W/m2 ,en comparación a junio, donde se alcanza el máximo valor de 400 W/m2. El
flujo de calor de onda larga en noviembre alcanza los 90 W/m2 y en junio los 70 W/m2.
También se observa una disminución pronunciada de flujo de calor latente en junio. El flujo de calor sensible aumenta de enero a diciembre donde se alcanza el valor máximo
en diciembre de 10 W/m2, solo en el mes de abril y junio hay una disminución del flujo
de – 12 W/m2. Se tiene menor flujo neto de calor en diciembre con aproximadamente 20
W/m2 y en junio se alcanza el valor máximo de 230 W/m2. También se hizo una
comparación de los promedios mensuales de julio y agosto calculados con las formulas
empíricas, contra los valores reportados por Zuidema et al., (2006). Los valores
estimados en este trabajo para el flujo de calor de onda corta, onda larga, calor latente, calor sensible y el flujo neto de calor son más altos excepto para agosto donde el flujo
de onda larga es menor a lo reportado por Zuidema et al., (2006) y en julio para el flujo
de calor sensible. Esto puede deberse a que el promedio mensual de los datos
reportados por Zuidema et al., (2006) son de solo un año (2004) y también a que julio y
agosto no están completos; en julio solo se tiene desde el día 7 al 21 y del 28 al 31 y para agosto del día 1 al 12.
! %)!
Figura 30. Los flujos de: a) onda corta (!!), b) onda larga (!!), c) calor latente (!!), d) calor sensible (!!) y e) el flujo neto de calor a través de la superficie (!!) para la zona 5 o Cuenca Pescadero, estimaciones con datos del NARR y CCMP, haciendo una comparación con Zuidema et al., (2006) para el mes de Julio y Agosto. ! ! ! ! ! ! ! ! ! 100 200 300 400 Qs (W/m 2 ) (a) ï100 ï80 ï60 Qb (W/m 2) (b) ï150 ï100 ï50 0 Qe (W/m 2) (c) ï20 ï10 0 10 Qh (W/m 2 ) (d)
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic 0 100 200 300 Qf (W/m 2 ) Meses (e)
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5. Discusión
En los resultados del modelo unidimensional se observa una disminución en el espesor de la capa de mezcla en el Golfo de California entre los meses de mayo a septiembre, porque se tiene viento débil y mayor ganancia de calor por radiación, lo que ocasiona una capa de mezcla somera. En estos meses (mayo a septiembre) aumenta la
ganancia de calor en el Golfo debido a un mayor flujo de calor de onda corta a través de
su superficie (figuras 15, 20, 25 y 30), flujo que a su vez ocasiona por estratificación una disminución del espesor de la capa de mezcla (figuras 14a, 19a, 24a y 29a). Las profundidades de la capa de mezcla van de los 28 m a 15 m, desde la Región Norte hasta la Cuenca Pescadero respectivamente, en donde se encuentran las menores profundidades de esta capa. Entre otros factores, el flujo neto de calor en esta época del año está gobernado por la intensa radiación solar que a su vez origina un aumento
en la temperatura de 28 oC a 30 oC.
Además, en los resultados del modelo unidimensional, se observa un incremento en el espesor de la capa de mezcla en el Golfo de California durante los meses de noviembre a febrero. Los espesores van de los 90 m a los 33 m desde la Región de las grandes Islas hasta la Cuenca Pescadero (figuras 14a, 19a, 24a y 29a). En estos meses el Golfo de California pierde calor latente a través de su superficie (figuras 15, 20, 25 y 30), debido, entre otros factores, a la baja humedad del aire y al aumento de la magnitud de viento, y a la vez, a la disminución en la radiación solar. Simultáneamente, el aumento en el esfuerzo del viento sobre la superficie del mar genera un frente de mezcla que se introduce por difusión turbulenta dentro de la columna de agua, profundizando la capa mezclada y ocasionando un descenso en la temperatura en esta capa con respecto al
verano. La temperatura en la Región de las grandes Islas desciende a 14 oC, y a 24 oC
en la Cuenca Pescadero.
En general, tanto los espesores como los cambios de espesor de la capa de mezcla que produce el modelo unidimensional en el Golfo de California reproducen adecuadamente a los reportados con los datos hidrográficos. Sin embargo, en los meses de noviembre a febrero, en la Región norte (zona 1) y en la Cuenca Farallón (zona 4), se aprecia cómo el modelo unidimensional sobrestima hasta en un 40% el
! &,! espesor de la capa mezclada (figuras 14a y 24a). Estas diferencias se pueden deber a que en el modelo unidimensional no se consideran los procesos advectivos, ya que se supone que las variaciones verticales son más importantes que las variaciones horizontales; y también se supone en el modelo unidimensional que el campo de densidad está dominado por la temperatura y salinidad. En otras palabras, con el modelo unidimensional solamente se puede estudiar la importancia relativa de los agentes causales de mezcla vertical que controlan la formación y desarrollo de la termohalina estacional. También se han utilizado modelos sencillos para simular la
mezcla vertical en aguas estratificadas como el verticalmente integrado de Simpson et
al., (1978) y el de Simpson y Bowers (1981) donde probaron que el modelo produce
simulaciones razonables de la cantidad de energía necesaria para mezclar verticalmente la columna de agua a una cierta profundidad en el mar.
Las estimaciones muestran que hay una mayor pérdida de calor en invierno que en verano. Una diferencia sustancial entre las estimaciones realizadas del flujo de calor neto en este trabajo y las observaciones; es que en las estimaciones realizadas se tiene
una ganancia neta de calor de aproximadamente 114 W/m2 en la Región Norte y una
ganancia neta de aproximadamente 115 W/m2 en la Cuenca Pescadero. En contraste,
Castro et al., (1994) obtuvieron que la ganancia neta es mayor en el sur (110 W/m2) que
en el norte (72 W/m2) debido a que en el norte hay una mayor pérdida de calor por
evaporación. Este hecho puede ser explicado a que se utilizo el viento de la base de datos globales derivado del proyecto Cross Calibrated Multi-Platform (CCMP) y para la temperatura del aire, humedad relativa, presión atmosférica y nubosidad se utilizaron los datos del NCEP North American Regional Reanalysis (NARR) que fueron un
promedio de 22 años (1988 al 2010). Mientras que Castro et al., (1994) utilizaron
información del Servicio Meteorológico Nacional en estaciones costeras de Mazatlán, Loreto, Guaymas, Puerto Peñasco de 1984 a 1985.
En este trabajo se encontró que la Región Norte del Golfo de California la rapidez del viento es aproximadamente de 3 m/s en invierno y en verano de 0.5 m/s, mientras que en la Región central del golfo en invierno es de 3 m/s y en verano de 0.4 m/s y en la Región de la boca es de 5 m/s en invierno y de 0.1 m/s en verano. Mientras que Lavín et al., (1997) encontraron que el viento sopla del noroeste durante el invierno con una
! &"! rapidez de 8 a 12 m/s y del sureste con una rapidez de 5 m/s durante el verano. La velocidad media del viento es de 5 m/s. Otra de las cosas mencionadas es que el viento es canalizado a lo largo de las cadenas montañosas y tiene un marcado ciclo
estacional. Mientras que Bordoni et al. (2004) encontraron que el viento máximo es de
12 m/s a lo largo del Golfo de California, y cerca de la boca del Golfo el viento tiene una velocidad de 5 a 10 m/s. Estas fuertes discrepancias en la intensidad del viento, sobre todo durante la época invernal para la región norte donde existen mediciones directas (Reyes, 1993; Leal y Lavín, 2002) hacen dudar de la aplicación de las bases de datos globales a esta región en el interior del Golfo de California.
Para la Región de las Islas no se utilizó el modelo unidimensional debido a que es un modelo sencillo y esta zona tiene características oceanográficas únicas, como corrientes de marea muy intensas y una batimetría irregular; en la región sur de las Islas la temperatura disminuye regularmente con la profundidad, mientras que en el canal de ballenas la distribución de la temperatura es totalmente diferente. La interacción de fuertes corrientes de marea con los umbrales y con la batimetría tan
irregular de dicha región generan mucha turbulencia (Badan-Dangon et al., 1985). Estos
factores influyen para intensificar la mezcla.
La evolución de la capa de mezcla y la turbulencia, están ligadas fuertemente a los procesos que tienen lugar en la interfaz océano-atmosfera.
Cabe mencionar que aun cuando era de esperarse que el modelo unidimensional no reprodujera cabalmente las características observadas de la capa de mezcla, los resultados de este modelo en el Golfo de California son satisfactorios en cuanto a que nos permite estimar a groso modo las características de la capa mezclada en función de las variables climatológicas, lo que a su vez lo convierte en una herramienta útil para estudios de paleoclimatología en la región cuando se analizan las abundancias relativas de las especies fitoplanctónicas encontradas en los núcleos de sedimento de las diferentes regiones del Golfo de California y para quienes estudian el entorno biológico marino pues les permite modelar ecosistemas dinámicos y mejorar aquello que se conoce sobre la productividad biológica del océano.
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Conclusiones
El espesor de la capa mezclada en el Golfo de California tiene una fuerte señal estacional y en general aumenta su amplitud de la boca hacia la cabeza y de verano a invierno. Los máximos valores del espesor de la capa de mezcla se presentan en la región de las grandes islas durante invierno asociado con las mínimas temperaturas, mientras que el mínimo espesor de la capa de mezcla se da en la cuenca pescadero durante el verano con las mayores temperaturas.
El análisis armónico al espesor, temperatura y salinidad indican que tanto la amplitud de la componente anual como la semianual aumentan de la boca a la cabeza, siendo el armónico anual el de mayor importancia en el Golfo de California. La máxima amplitud en la componente anual para el espesor ocurre en invierno y en verano para el armónico semianual. Para la temperatura la fase de la componente anual ocurre en verano y la semianual en invierno. Finalmente la fase de la componente anual para la salinidad ocurre en primavera en la boca, durante verano en la parte central y durante otoño en el norte. En la región de la Cuenca Guaymas el armónico anual y semianual para la salinidad tienen la misma amplitud.
Se encontró que las mayores diferencias del espesor de la capa de mezcla entre los datos hidrográficos y el modelo unidimensional ocurren durante noviembre a febrero en la región norte y la cuenca farallón. Esto puede ser porque en el modelo unidimensional no se consideran los procesos advectivos. Sin embargo, el modelo unidimensional reproduce muy bien el espesor de la capa de mezcla en todas las zonas durante mayo a septiembre. Esto puede ser porque el viento es más fuerte en la boca del golfo y más débil al interior del golfo.
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