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Perret alY APROBADA POREL SIGUIENTE COMITE
Dr. Silvio Guido Marinone Moschetto Director del Comité
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Abec
Cm.Gilbefto axiola Castro
/ Dr. Alejandro ParésSierra
Miembro del Comité
Miembro del Comité
Dr. Silvio Guido Marinone Moschetto
Dr. FedericoCraefZiehl
Jefe delDepartamento de Oceanogratia
Director de Estudios de Posgrado
Fisica
EDUCACION SUPERIOR DE ENSENADA.
DIVISION DE OCEANOLOGIA
DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA FISICA
VARIABILIDAD ESPACIO TEMPORAL DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR EN EL GOLFO DE CALIFORNIA.
TESIS
que para cubrir parcialmente los requisitos necesarios para obtener el grado de MAESTRO EN CIENCIASpresenta:
LUIS ANGEL SOTO MARDONES
VARIABILIDAD ESPACIO TEMPORAL DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL
DEL MAR EN EL GOLFO DE CALIFORNIA.
Resumen aprobadopor:
\~
Dr. Guido Marinone M. Directordetesis.
Catorce afios de imagenes infrarroja de satélite (1983-1996) son usadas para examinar la variabilidad de la temperatura superficial del mar (TSM) del Golfo de California. El estudio de la evolucién temporal de la TSM se limité a escalas semianual, anual e interanual. En promedio,la TSM disminuye de la boca hacia la cabeza y su variabilidad aumenta.
La escala anuales la responsable de la mayorparte de la variabilidad de la TSM,oscila en fase con pequefias variaciones norte-sur. Espacialmente se encuentra en la regién norte la
formacién de nticleos cdlidos en invierno, asociados a giros anticiclénicos y nticleos frios en
verano, asociados a giros ciclénicos. La transicién de primavera muestra un giro ciclénico ubicado massobre el lado continental y la de otofio muestra un giro anticicl6nico no muy bien definido. La temperatura en la regién delas islas es siempre menor queelresto del golfo. Las regiones central y sur estan asociados, en esta escala, a procesos climaticos que producen surgencias.
La estructura espacial de la variacién semianual es tal que aumentahacia la cabezaal igual
que la escala anual. La amplitud en la cabeza es el doble que en la boca y presenta gradientes
menores.
En la escala interanual, los eventos de 1988-1989 y 1992-1993 se distinguen porllegar hasta la regi6n norte. En amboseventos las anomalfas aparecen simultaneamente en la regidén de
la boca e islas y a medida que evolucionan se intensifica mds en la regidn de las islas. Este
comportamiento no habia sido descrito anteriormente. Los eventos de 1985, 1987 y 1990
presentan una evoluci6n “normal”, ese decir, una invasion de la regién sur hacialasislas.
requirement to obtain the MASTER IN SCIENCES grade in PHYSICAL
OCEANOGRAPHY. Ensenada, Baja California, Mexico. December 1997.
SPACE- TIME VARIABILITY OF THE SEA SURFACE TEMPERATURE IN
THE GULF OF CALIFORNIA.
ABSTRACT
The variability of sea surface temperatures (SST) of the Gulf of California is examined with the use of 14 years of infrared satellite images. The temporal evolution of SST waslimited to semiannual, annual and interannual scales. On average the SST decreases from the mouth to the head, andits variability of the SST points increases.
The annual scale is mostly responsible for the observed local variability of SSTs andits signal oscillates in phase with small north-south oscillations. The spatial structure of the annual signal shows the formation of warm waterrings in the northern gulf during winter, associated with anticyclonic gyres, and cold water rings in summer, associated with cyclonic gyres. During transitional months, like spring we have a cyclonic gyre leaning towards the continental side of the gulf and in autumn a not well-defined anticyclonic gyre. The temperature aroundtheislandis always colder with respect to the rest of the gulf. The central and southern regions are associated,at this scale, with climatic processes that produce upwelling.
The spatial structure of the semiannual variability is such that it increases towards the
head. The amplitude of the SST signal in the head is twice that of the mouth and shows
smaller gradients.
At the interannualscale, the events of 1988-89 and 1992-93 stand out becausethe signal reaches the northern region of the gulf. In both events, the anomalies appear simultaneously at
the mouth andtheisland region, and as the events evolves these anomalies are more intensified in the islands. This behavior has not been described before. The events of 1985, 1987 and 1990
present a normal evolution, whichis an invasion from the southern regionto the island.
A mi esposa Pia y a los pequenos bandidos Yasmina y Claudio, mis hijos...
A mis suegros Berta y Jorge por suinfinito carifio.
A todos mis familiares y amigos de Chile que hicieron posible la venida a México.
A todos los cuates del CICESEy los alrededores de Ensenada que me brindaron su apoyo en la parte de cursosy tesis.
A Felipe, un gran amigo de los Mochis por mostrarnos la magia de México,la belleza de sus canciones, variedad de sus comidasy la poesia de la bohemia
A los que creyeron que algtn dia les iba a pagar... creo que con los nuevos tiempos podré hacerlo... y no crean que los he olvidados,...ordenados por nivel de deuda,...Mike el Seductor,
F. Valdez, Dr. A. Badan, la tiendita de Palacios, el flaco Beier, Dr. A. Parés y Dr. R. Durazo.
Si alguien desea apareceren el primer lugar lo podemosarreglar rapidamente...
Al Dr. Mario Martinez que hizo posible la recuperaci6n de mi hija Yasmina.
A Abigail del Toro por su dedicacién y profesionalismo.
A los doctores Guido Marinone y Alejandro Parés por su ayuda y colaboracién durante todo el tiempo que nosIlev6 concluir el trabajo.
Esta tesis corresponde a los estudios realizados con una becas otorgada por el gobierno de
México,a través de la Secretaria de Relaciones Exteriores.
Il. Ii. Iil.1 Til.2 II.3 IV. INTRODUCCION
BASE DE DATOS
ANALISIS Y RESULTADOS
DISTRIBUCION SUPERFICIAL DE TEMPERATURA
Il.1.1 Promedio Total de TSM 1.1.2 Climatologia de TSM
Iil.1.3 Anomalias Climatolo6gicas de TSM I.1.4 Anomalias no Anual de TSM T.1.5 Anomalias Interanuales de TSM
ANALISIS ARMONICO
T.2.1 Analisis de Fourier T.2.2 Analisis Arménico
FUNCIONES EMPIRICAS ORTOGONALES
IlI.3.1 Funciones empiricas ortogonales
DISCUSION Y CONCLUSIONES LITERATURA CITADA
APENDICEI. Estructura superficial de promedios mensuales
Figura
1 Localizacién de la mallade puntos de TSM alo largo del Golfo de California y (b) las cuatro regioneselegidas.
2 Serie temporal de promedios espaciales de TSM para las cuatro regiones del golfo.
3 Serie temporal de diferencias de promedios espaciales mensuales de TSM entre las cuatro regiones.
4 Distribuciones espaciales del (a) promedio total y su (b) desviacién estandar.
5 Promediototal lateralmente integrado y su desviaci6n estandar.
6 (a) Radiacién entrante y (b) temperatura superficial del mar conla latitud.
7 Estructura espacial de la Climatologia de TSM, que incluyen informacion de los 12 meses.
8 Estructura espacial de TSM en la regi6n norte del golfo. Los mapas incluyen las cuatro estacionesdel afio.
9 Kstructura espacial de TSM en las regiones central y sur. Los contornos
espaciales incluyen las cuatro estacionesdelafio.
10 Serie temporal de promediosespaciales climatolégicos en las cuatro regiones del golfo.
11 Promedio de temperatura climatolégica integrado lateralmente alo largo del golfo.
12 Estructura espacialde anomalias climatolégicas de TSM. Los contornos espaciales alo largo del golfo incluyen 12 mapas.
13 14 15
16
V7 1819
20 21 22 Zo 24 25Serie temporal de promedios espaciales de anomalias climatolégicas para las cuatro regiones.
Promedio integrado lateralmente a lo largo del golfo de (a) anomalias
climatolégicas y (b) climatologias.
Serie temporal de promedio espaciales de anomalias no anual en las cuatro regiones del golfo.
(a) Serie temporal de anomalias interanuales y (b) muestra laamplificaci6n del evento de 1992-1993.
Indice de anomalias de la temperatura superficial del mar en la posicién geografica: SN- 5S y 15OW-90W. Obtenido por el Centro de Prediccién del Clima de la NOAA.
Estructura espacial de anomalias interanuales correspondiente al evento calido de 1987. Los contornosespacialesa lo largo del golfo incluyen 12 mapas.
Estructura espacial de anomalfas interanuales correspondiente al evento frio de 1988. Los contornos espaciales a lo largo del golfo incluyen 12 mapas.
Estructura espacial de anomalias interanuales correspondiente al evento frio de 1989. Los contornosespaciales a lo largo del golfo incluyen 12 mapas.
Estructura espacial de anomalias interanuales correspondiente al evento calido de 1990. Los contornosespaciales a lo largo del golfo incluyen 12 mapas.
Estructura espacial de anomalias interanuales correspondiente al evento calido de 1991. Los contornos espaciales a lo largo del golfo incluyen 12 mapas.
Estructura espacial de anomalias interanuales correspondiente al evento calido de 1992. Los contornos espaciales a lo largo del golfo incluyen 12 mapas.
Estructura espacial de anomalias interanuales correspondiente al evento calido de 1993. Los contornos espaciales lo largo del golfo incluyen 12 mapas.
Serie temporal de promedios espaciales de anomalias no anual correspondiente a las cuatro regionesdel golfo.
Figura
Pagina
26 Serie temporal de promedios espaciales de anomalias interanual de eventos del 47 periodo de (a) 1984 a 1995 y (b) 1992-1993.
21 Espectros de potencias las 5 regiones ubicadas en la costa de la peninsula de 50 Baja California.
28 Espectros de potencias las 5 regiones ubicadas en la costa del continente de 51 Baja California.
29 Contornos espaciales de (a) amplitud °C), (b) fase (meses) y (Cc) varianza 53
explicada (%) de la componente anual de TSM.
30 Contornos espaciales de (a) amplitud (°C), (b) fase (meses) y (c ) varianza 55 explicada (%) de la componente semianual de TSM.
31 Contornos espaciales de (a) amplitud (°C), (b) fase (meses) y (c ) varianza 56
explicada (%) de la componente interanual de TSM.
32 Promedio transversal de amplitud y fase (a) anual, (b) semianual y (c) 58 interanual.
33 Primer modo (96.6 %) de las funciones empiricas ortogonales de datos mensuales 61 de TSM.(a) Estructura espacial y (b) estructura temporal.
34 Segundo modo (1.9 %) de las funciones empiricas ortogonales de datos mensuales 63 de TSM. (a) Estructura espacial y (b) estructura temporal.
35 Primer modo (82.6 %) de las funciones empiricas ortogonales de datos _filtrados 65 de TSM.(a) Estructura espacial y (b) estructura temporal.
36 Segundo modo (11 %) de las funciones empiricas ortogonales de datos _filtrados 67 de TSM. (a) Estructura espacial y (b) estructura temporal.
37 Tercer modo (2.36 %) de las funciones empiricas ortogonales de datos _filtrados 68
38 1.- Comparacién de datos mensuales de TSM lo largo del golfo de Castroetal. 75 [1994] obtenidos mediante observaciones hidrograficas y de imagenesdesatélite
[AVHRR], respectivamente. Se muestran 6 mapas(enero a junio).
38 2.- Comparaci6n de datos mensuales de TSM lo largo del golfo de Castroetal. 76
[1994] obtenidos mediante observaciones hidrograficas y de imagenesdesatélite [AVHRR], respectivamente. Se muestran 6 mapas (julio a diciembre) .
39 Comparaci6n de (a) amplitud anual de TSM y (b) flujos anual de calor alo 77
Tabla Pagina
I Distribucién de la varianza total contenida en la serie de datos 62 mensuales.
I.
INTRODUCCION
El Golfo de California es un mar marginal de considerable interés oceanografico y
meteorolégico; entre otras razones, porser la tinica cuenca de evaporacion del Océano Pacifico
[Roden, 1958], por su alta productividad, y por sus diferentes caracteristicas hidrogrdficas,
climaticas y topograficas.
Las caracteristica hidrograficas a lo largo del Golfo son muy diferentes. El golfo norte se
caracteriza poraltas salinidades superficiales y una marcadadiferencia de temperatura superficial
[Sverdrup, 1941] entre el invierno y verano.
e La regién norte se caracteriza por tener altas salinidades superficiales y temperaturas que
oscilan entre 10 °C en invierno y 32 °C en verano [Sverdrup, 1941]. Actualmente, se sugiere
que la distribucién de salinidad y temperatura estan determinados por flujos estacionales de
calor y htiimedad con presencia de fuertes mezclas por marea y mezclas convectivas (en
invierno) [Lavin y Organista, 1988; Paden et al. 1991]. Sin embargo, Ripa [1997] indica que
la termodinamica y la circulacién estacional en el golfo norte estén dominados por el
forzamiento del Océano Pacifico y por el regimen de vientos. Bray [1988a] y Ripa [1997]
muestran que la circulacién geostréfica en una secci6n a través del golfo norte se revierte
estacionalmente. Carrillo-Bribiezca [1996] muestra que aparecen giros baroclinicos en la
topograficas mas sobresalientes del golfo que enmarca un régimen hidrografico diferente. La
persistencia de bajas temperaturas superficiales en esta regién es debida a la intensa mezcla
por marea [Roden y Groves, 1959; Argote et al., 1985; Paden et al., 1991]. Desde esta
region se desprenden chorros de agua fria hacia el sur del umbral, dando lugar a frentes
térmicos y salinos [Badan-Dangonetal., 1985].
En la regién central la temperatura superficial muestra una marcada diferencia entre el
invierno y el verano, alcanzando valores de 16 °C y 31 °C respectivamente [Robles y
Marinone, 1987]. En esta regién ocurren minimos desalinidad en la capa superficial cuyo
origen probable es una corriente que fluye a lo largo de la costa este hacia el noroeste
[Roden, 1964].
Finalmente, la regién sur que esta en comunicaci6nabierta con el Océano Pacifico Tropical a
través de la boca, tiene una estructura hidrografica complicada debido principalmente a la
confluencia de distintas masas de agua. JEsencialmente su estructura termohalina
corresponde a la del Pacifico Tropical oriental, modificada en la superficie por evaporacién
[Roden y Groves, 1959; Roden, 1964; Wirtki, 1967; Roden, 1972; Alvarez-Borrego y
estacional muy definido, aparentemente esta mas influenciada por unasefial semianual [Roden,
1958; Roden y Groves, 1959].
En el Golfo de California los vientos tienen un marcado ciclo estacional. Las cadenas de
montafias en ambas costas canalizan el viento a lo largo del eje latitudinal del golfo; el viento
sopla del noroeste durante el invierno (rapidez de 8 a 12 m sl) y del sureste durante el verano
(rapidez promedio ~5 m sl)
Los promedios mensuales del nivel del mar en el Golfo de California presentan un fuerte
ciclo estacional, con maxima elevacién en verano y minima en invierno [Roden y Groves, 1959;
Ripa y Marinone, 1989; Ripa, 1990; Ripa 1997]. El cambio enel nivel del mar en el golfo esta
asociado a los cambios de la temperatura y la salinidad en la columna de agua [Roden y Grove,
1959; Ripa, 1997] y no son sdlo causadoslocalmente porlos flujos a través de la superficie, sino
que son debidos también al flujo horizontal de calor a través de la boca del golfo [Beier, 1997;
Ripa, 1997].
La circulaci6n superficial en el Golfo de California tiene una marcadasefial estacional, en
promedio el agua entra durante primavera-verano y sale durante otofio-invierno; esto fue
observado en deriva de barco [Thorade, 1909; U.S hydrographic office, 1947 (ambos citados
por Roden, 1958)], calculos geostréficos a partir de datos histéricos [Rosas-Cota, 1976;
detallada de la estructura superficial de la circulacién estacional horizontal y de su variacién en el
tiempo fue realizada por Beier [1997], la cual muestra que la circulacién superficial es ciclénica
en veranoy anticiclénica en invierno.
En la escala interanual, la variaci6n mas importante que se ha detectado en el Golfo de
California es causada por el fendmenode El Nifio. Baumgartner y Christensen [1985], a partir de
observaciones del nivel del mar y anomalias de temperatura del golfo, concluyeron que las
ocurrencias de fluctuaciones no estacionales en el nivel del mar y dentro del clima oceanografico
interanual del golfo, se asocian con el episodio de El Nifio-Oscilacién Austral (ENOA),
sefialando que la principal fuente de tal variabilidad es la intensificacién del giro nor-ecuatorial
que se presenta durante tales eventos. Por ejemplo, el evento ENOA 1982-1983 provocé una
mayor adveccién de agua ecuatorial hacia el interior del golfo en marzo de 1983, penetrando
hasta la cuenca de Guaymas [Robles y Marinone, 1987; Bray 1988a; Torres, 1993].
Romero-Centeno [1995], a partir de anomalias de temperatura y salinidad, muestra la presencia de una
masa de agua superficial ecuatorial en los niveles superficiales durante los afios de El Nifio en el
Canal de Ballenas tanto en la parte norte como en el sur. Los eventos El Nifio afectan el patron
de circulaci6n en invierno en la regién norte del golfo, cambiandola distribucién de densidad en
las regiones fuera de las plataformas someras, aunque no existe una norma en la forma en que
afectan a ésta [Carrillo-Bribiezca, 1996].
En resumen, el Golfo de California se caracteriza por tener variaciones en muchos
debido a los efectos de adveccién o a la difusién turbulenta [Bowden, 1983]. Por ello, una buena
estimacién de los flujos de calor a través de la superficie nos ayuda a entender diversas
caracteristicas oceanograficas importantes tales como el balance estacional de calor, la
estratificacién, la formacién de frentes y de masas de agua, la circulacién termohalina y los
procesos de intercambio advectivo/difusivo [Organista, 1987]. En particular, para calcular los
flujos de calor se necesita la temperatura superficial del océano.
Las imdgenes infrarrojas obtenidas de satélites son una poderosa herramienta en el
estudio de procesos ocednicos en las capas superficiales debido principalmente a que la
informaci6n esta uniformemente distribuida tanto espacial como temporalmente. La temperatura
superficial del mar obtenida de las imagenes de satélites provee un diagnostico de procesos
dindmicos subsuperficiales. Cambios en Ja temperatura superficial pueden ser correlacionados
con cambiosa través de la capa superior, y puedenser relacionadosa la variablidad producida en
los forzantes, por ejemplo, la presencia de aguas frias en las costas pueden ser relacionadas a
surgencias, permitiendo una visi6n mas amplia de la respuesta del océano [Paden et al, 1991].
Actualmente se cuenta con una serie de 14 afios (1983 - 1996) de imagenes de satélites
promediadas semanalmente de todo el Golfo de California. Esta base de datos provee por pimera
vez la oportunidad de hacer una descripcién detallada de la evolucién espacio-temporal de la
La nueva generaci6n de satélites de érbita polar NOAA6 y NOAA7estan equipados con
sensores de Radiémetros Avanzados de MuyAlta Resolucién (AVHRR). Estos cuentan con 4 6
5 canales, uno en lo visible (1.1 tum), tres cercanos al infrarojo (3.5 - 11.5 [um) y uno enel
infrarojo térmico (11.5 - 12.5 um). Su campovisual instantaneo tiene una resoluciénterrestre de
aproximadamente 1.1 km en el nadir, mejorando la cobertura de informaciédn global de
Temperatura Superficial del Mar (TSM en adelante).
La fuente principal de error en los datos de TSM obtenidos a partir de irradiancia, se
debe a la absorcién de radiacion infraroja por el vapor de agua presente en la atmésfera, y a la
presencia de pequefias nubes dentro del campo visual del radidmetro. La informacién de TSM
obtenida por AVHRR y por barcos y boyas durante el mismo periodo, fue comparada por
Bernstein (1982) quien correlacioné estas mediciones y observ6 que los datos de TSM obtenidos
por AVHRR sonbastantes precisos, mostrando niveles de error de 0.2 °C.
El conjunto de datos usadosen este estudio forma parte de los andlisis globales de TSM
obtenidos por la Universidad de Miami/Rosenstiel School of Marine y Atmospheric Sciences
(RSMAS). Los archivos son promedios semanales globales para una malla de 2048 x 1024
puntos cubriendo a la Tierra desde 180° W a 180° E de Longitud por 90° N a 90° S de Latitud,
malla corresponde al punto central mismo. Enparticular, el Golfo de California es conocido por
estar libre de nubes la mayorparte del tiempo lo que permite tener informaci6n casi siempre.
Se extrajo la informacién de 14 afios de datos de TSM de promedios semanales desde
enero de 1983 hasta marzo de 1996, para el 4rea comprendida entre 117°-106° W y 22°-33°N .
La malla se roté espacialmente para formar un arreglo mas compacto de 19 x 69 rejillas (figura 1). Posteriormente se redujo la informaci6n a promedios mensuales de TSM con untotal de 159 archivos T(x,y,t); esta es la base de datos con la cual se presentan los resultados en este trabajo
f
Zona Central
Zona Sur
(a)
(b)
Fig. 1.- (a) Golfo de California. Se muestra la malla de trabajo (19 x 69) y (b) las cuatro
andlisis de esta tesis.
II.1.- Promedio Total.
Definida como:
Tr (%y) = total TCsy,0) dt,
(1)
dondela integral temporal es sobre los 159 eventos mensuales.
II.2.- Climatologia.
Definida como:
Tim (4m; ) = Jaros T(x,y,mj; ) dt,
(2)
donde la integral temporal es sobre todos los afios para cada mes (mj; = enero, febrero,..., diciembre). La informaci6n que se obtiene correspondea la climatologia mensual de TSM (12
I1.3.- Anomalia Climatoldgica.
Definida como: T'm%ymj) =Tm%y,mj) - Tp @y), (3)
es el resultado de restar a cada uno de los eventos mensuales climatolégicos (T},) el promedio
total (Tp). La secuencia de mapas de anomalias (12 archivos) representan la desviacién de
temperatura de cada mes climatolégico con respecto al promedio total de el perfodo de
1983-1996.
II.4.- Amnomalia no Anual.
Definida como: Ty) =Tay,mj) - Tm ym), (4)
es el resultado de restar a cada uno de los eventos mensuales (T), la climatologia (Ty) de ese
mismo mes (159 archivos). La secuencias de mapas de anomalfas representan la desviacién de
temperatura de cada mes con respecto a la Climatologia para el periodo de 1983 -1996. Como
I1.5. Anomalias Interanuales.
T=t+At
Definida como:
T(4 yt) = A J T(x,y,0)dt —Tp(x, y)
(5)
t=t—Atcon At=6 meses, es decir, a la serie original se le filtra el perfodo anual y menores para hacer
resaltar las sefiales de frecuencias mas bajas. Se utiliz6 como filtro "paso bajo" el promedio
corrido con 13 meses. Este fue utilizado 2 veces para atenuar los l6bulos que se forman en la
ventana espectral. Finalmente a los datosfiltrados se les rest6 el promedio global de todala serie
Il. ANALISIS Y RESULTADOS
Una inspeccion rapida de la evolucién temporal de la TSM (ver Apéndice I) permite ver
claramente la ya conocida dominancia de unasefial anual. Para ilustrar esta variabilidad, en la
figura 2 se muestra la serie temporal de promedios espaciales en cuatro regiones del golfo (ver
figura 1). Asimismo, es evidente una diferencia de amplitud de norte a sur y la presencia de
valores anémalos. Estas diferencias y anomalias se resaltan en la figura 3 donde se muestran las
diferencias de temperaturas entre las diferentes regiones. Se observa también que la evoluci6n
temporal esta practicamente en fase en todo el golfo. En general, la zona sur es la mascaliente y
la zona de las islas la masfria.
Antes de presentar los resultados referentes a las series definidas en la seccidn anterior,
en las series mensuales de TSM seobservan caracteristicas importantes que destacar, estas son:
En las estructuras de TSM en la serie de los 14 afios se observan comportamientos
anédmalos asociados a eventos de El Nifio. Por ejemplo, para el afio de 1983, los meses de
enero, febrero, marzo y abril presentan temperaturasaltas y uniformesa lo largo de todo el golfo
( ver Apéndice I, figuras 1.1.1, 1.2.1, 1.3.1 y 14.1), asociados a la fase final del evento de El
Nifio, e igual para el afio de 1995. Tal variabilidad interanual de la TSM en el Golfo de
California esta asociado principalmente a los eventos ENOA. Cabesefialar que algunos eventos
anomalos ya han sido mencionados en trabajos anteriores [Robles y Marinone, 1987; Bray,
Zona Norte
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Zonade Islas
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Zona Central
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Zona Sur
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Temperatura
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Temperatura
C
Temperatura
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Temperatura
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Temperatura
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Zona Central — Zona Sur
Temperatura
C
mas detallado sobre las caracteristicas observadas en la serie de los 14 afios durante los eventos
ENOA,sepresenta en las secciones HT.1.3, T1.1.4 y HL1.5.
En la zona norte se observan nucleos caélidos muy marcados en los meses de enero,
febrero, noviembre y diciembre. De abril a septiembre se observan nucleos frios. Los meses de
marzo y octubre apaceren comotransicion de nucleoscdlidosa frios y de nucleosfrios a clidos,
respectivamente. En la zona de las islas se observan minimos de temperatura superficial en la mayorparte del afio, alcanzando la temperatura mas baja en febrero (ApéndiceI, figuras: 1.2.1 y
1.2.2) y la masalta en agosto y septiembre (ApéndiceI, figuras: 1.9.1, 1.9.2, 1.10.1 y 1.10.2). Esto
es evidente en toda la serie (1983-1996). La zona central es muy compleja, caracterizandose
por la formacién de meandros,giros, frentes y fuertes gradientes. De abril a agosto se observa una fuerte inclinacién de las isotermas hacia el sur del continente, quedando casi paralelas al continente con temperaturas mayores en esta region. La zona adyacente a la boca muestra una
marcada variabilidad y unaalta influencia de Ja zona del Océano Pacifico Tropical.
Es importante denotar que en las series de TSM recién discutidas incluyen todos los
eventos andmalos. En el resto de este capitulo se discutira primero las series de TSM de acuerdo a las definiciones del capitulo II, segundo Analisis Armonicos (III.2) y finalmente las
III.1.- DISTRIBUCION SUPERFICIAL DE TEMPERATURA.
IiI.1.1. Promedio Total, T7(x,y).
En la figuras 4a y b se muestranla distribucién espacial de Ty y su desviacién estandar
oy. En general, la temperatura disminuye de la boca hacia el interior del golfo, llegando a un
minimo en la regién de la islas para volver a aumentar un poco hacia la cabeza del golfo. La
variabilidad asociada al Ty, dado por su desviacién estandar, tiene un comportamiento
aproximadamente opuesto al promedio, es decir, aumenta hacia el interior del golfo y la
variabilidad minima esta en la regi6n de la boca. Este comportamiento se sintetiza en la figura 5
que muestra el promediototal lateralmente integrado.
Las altas temperaturas de la boca asociadas a su poca variabilidad respecto de la cabeza
del golfo se deben, en parte, a la radiaci6n solar ahi. En general la temperatura superficial del
océano es funcién de la cantidad de calorrecibido porla radiacion solar. La figura 6.a, muestra la
cantidad de radiacién solar que llega a la Tierra, como funcidén de la latitud. La cantidad
promedio de radiacién entrante decrece desde el Ecuadorhacia los polos de igual forma que la
temperatura superficial del océano promediada anualmente (figura 6.b). El golfo esta en
comunicacién abierta con el Océano Pacifico Tropical lo cual controlara en gran medida las
(b)
(a)
(a)
(b)
260
Nh a oO
240 230 Intensidad de la Radiacion (Wm ) 220 22 28 Latitud 32
26 SS ee
24
22
Temperatura
(C)
18
* _- OCEANO PACIFICO
o GOLFO DE CALIFORNIA
i
possesses on=
BD bn sm ven nnnnamdew SW ELWRES FER UUM ED MA Sins mum net nmr mermen deems bho FTE
22 26
Latitud 32
Castro et al. [1994] encuentran que en promedio el golfo gana calor por la
superficie y lo exporta por la boca (~ 20 TW). Llamala atencién que aunado a esta exportacion
y de ser una mar semicerrado, esta en promedio mas frio que su océano adyacente. No se
dispone de una explicaci6n para éste comportamiento de la temperatura media superficial, la cual
es dificil de predecir sin consideraciones dinaémicas, mds aun, la desviacién estandar, que se
puede explicar con la amplitud de la variacién estacional, es de pendiente opuesta a la
temperatura media(figura 5).
III.1.2. Climatologia, T,,(x,y,mj) .
En la figura 7 se muestra la estructura espacial de la climatologia de TSM. Ocurren
minimos de temperatura para todo el golfo en los meses de enero y febrero y maximosen los
meses de agosto y septiembre. Sin embargo, la estructura espacial de T,, es diferente el las
cuatro zonas. La figura 8 muestra las isolfneas de temperatura correspondiente a las cuatro
estaciones del afio para la regién norte del golfo. Los campos de temperatura superficial en la
figura 8 son imagenes compuestas de los 14 afios de la serie analizada. Durante el invierno y
verano se observan las secuencias de giros cAlidos-anticiclénicos y_ frios-ciclénicos,
respectivamente. Este sistema de giros que revierten su sentido con las estaciones fue
demostrado numericamente por Beier [1997] y Beier et al. [1997]. Lavin et al. [1997], usando
boyas lagrangianas pudo observar en el invierno de 1996 ungiro anticiclénico muy intenso, pero
no pudoatribuirle caracteristicas permanentes como lo que podemosasegurar desde este andlisis
Enero Febre Marzo Abril Mayo Junio
Julio Agost Septi Octub Novie Dicie
Rip
= n { 9 aInvierno Primavera
Verano Otono
un giro geostréfico [Bray, 1988; Carrillo-Bribiezca, 1996] y por mediciones directas de
corrientes [Lavin et al., 1997].
Los giros de invierno y verano se ven muy intensos aunqueel de verano presenta menor
estructura espacial por ser este un perfodo de maximo calentamiento superficial. La transicién de
primavera muestra un giro cliclénico ubicado mas sobre el continente como los analizé Beier
[1997]. La transicién de otofio muestra un giro anticicl6nico no muy bien definido, sin embargo,
Bray [1988] y Carrillo-Bribiezca [1996], y los prondsticos de Beier [1997] y Beier et al. [1997]
sf. Una razon porla cual se enmascare el giro en la TSM es queel enfriamiento es mas rapido
que el calentamiento. Otro rasgo sobresaliente de la circulacién que se puedeinferir de la figura
8 es aquel alrededor de las islas Angel de la Guarda. Durante invierno la inclinacién de las
isolineas sugiere una circulacién anticiclénica alrededor de las islas, lo cual coincide con la
predicciones de el modelo de Beier [1997] pero no con inferido por Romero-Centeno [1994].
Cabe destacar que este Ultimo autor sélo utiliza informacién de los primeros 300 m. Durante
verano la circulacion inferida de la TSM serevierte e igual que el modelo de Beier [1997]. Note
otra vez, que el giro de invierno esta muy bién definido y podemosconcluir que realmente es una
estructura permanente del golfo norte (ver figura 8 y figuras del apendiceI).
La zona de la islas se caracteriza por mostrar las menores temperaturas del golfo. Se
Invierno Primavera Otono
Zona
Central
Zona
Sur
Zona
Central Zona
Central
Zona
Sur
Zona
Sur
Zona
Central
Zona
Sur
noviembre y diciembre, la circulacién es en direcci6n norte del golfo.
En la figura 9 se muestran la isolineas de temperatura correspondiente a las cuatro
estaciones del afio para la regién central y sur. Se observa que en los meses de invierno las
isolineas de temperatura tienden a inclinarse hacia la region del continente, mostrando aguas mas
frias es esta regidn. En los meses de verano la estructura espacial de temperatura muestra en
forma mas evidente la presencia de aguas mascalidas en el lado del continente y masfrias en el
lado de la peninsula. Esta variacién de temperatura estacional es explicable en términos del
efecto del viento el cual tiene un caracter estacional, y es conduncente a generar surgencias
costeras del lado del continente en invierno y del lado de la peninsula en verano. En los meses de
otofio y primavera la estructura de las isolineas tiene una estructura similar, sugiriendo una
transici6n de circulacién anticiclénica en invierno y ciclénica en verano.
Enla figura 10 se muestra el promedio espacial de T,, en las cuatro regiones del golfo y
se observa nuevamente el marcado comportamiento estacional. Para los meses de verano se
observan que las temperaturas maximas son casi iguales en todo el golfo, siendo menor la
temperatura maxima en la regidn de las islas. En invierno las temperaturas minimas son
diferentes entre regiones, la parte sur es aproximadamente 3 °C mayor que todoel resto del
golfo. Otra caracteristica importante, es que las diferencias espaciales de T,, viene de las
diferencias de temperaturas de invierno. La zonadela islas presenta las mas bajas temperaturas
casi todo el afio excepto en los meses de invierno, donde es similar a la regién norte. La
31
29
27
Anomalia
C Pho oO
Nn (es)
at
bce eee: Gee EWE BS) 8 eS) 8 Bee Ee ee Gre 6 ene
: 0 Zona Norte :
feces ete sess -X-Zonadelslag---r +--+:
- * Zona Sur:
: + Zona Ceritral : : r
California.
Para observar como evoluciona la T,, a lo largo del golfo se calcul6 un promedio
lateralmente. La figura 11 muestra claramente que la oscilacion de temperatura superficial es
mayor en la cabeza que en la boca y su variacién es debida principalmente a la variacion anual,
esto explica y es responsable de la gran variabilidad espacial asociada al promedio total mostrado
en la figura 4. Por otro lado, se muestra que los meses més frios son enero, febrero y marzo,
siendo los mas calientes septiembre y agosto. La regién de las islas permanece mas fria en
comparacional resto de las regiones del golfo, debido principalmente a la influencia de la mezcla
por mareas. Se observa ademas que en verano hay un corrimiento de los minimos de
temperaturas hacia la regidn norte.
11.1.3. Anomalias Climatdélogicas, T',,(x,y,mj).
La figura 12 muestra los mapas T',,. La estructura espacial es parecida (no igual) a la de
Ty: Los campos de anomalias son negativas de diciembre a mayo y positivas de junio a
noviembre. La diferencia mas importante entre la estructura espacial T',, y T,, es la ausencia de
gradiente de temperatura al sur delas islas. Este gradiente es una caracteristica del promedio
Zona
Norte
Zona
Islas
Zona
Central
Zona
Sur
l
l
l
l
l
16 18 20 22 24 26 28 30 32
Temperatura C
Enero Febre Marzo Abril Mayo Junio
Julio Agost Septi Octub Novie Dicie
En la figura 13 se muestra el promedio espacial de T',, en las cuatro regiones y se
observa el marcado comportamiento estacional. La amplitud de anomalias es mayor, ahora, en la
region sur y menor en las islas. Para los meses de verano la T',, conserva la tendencia
encontrada en T,, a excepcidn de la regién sur, la cual aparece con mayor temperatura. En
invierno la temperatura de la region delas islas es superior que todoel resto del golfo e inferior
en verano. Enla figura 14 se muestran los promedioslaterales de T',, (se repite el de T,, para
facilitar la comparacién). T',, muestra una variaci6n suavizada de T,, a lo largo del golfo, esto
indica otra vez que Tytiene muchaestructura espacial. T',, tiene una amplitud temporaligual a
T 2 lo largo del golfo, pero las diferencias espaciales se han reducido, por ejemplo, en febrero
la diferencia de T,,, de la cabeza ala bocaes de ~ 6 °C y para T',, es de ~ 3 °C,
En resumen T',, muestra variaciones espaciales suavizadas respecto a T,,.
11.1.4. Anomalia no Anual, T',(x,y,t).
Los eventos de anomalfas mensuales representan el comportamiento interanual de la
TSM.En la figura 15 se muestra T', promediada espacialmente para las cuatro regiones del
golfo. Se observan anomalias positivas que destacan en 1983, 1987, 1992, 1993 y 1995,las
cuales evidencian la presencia de eventos de El Nifio. Las anomalias negativas mds importantes
bet ee ee ee ee ee
ee=voces 9 ZonaNotte: fesse
x Zona deIslas :
Anomalia
C
oO
Fig. 13.— Serie temporal de promedios espaciales anomalias climatologicas para el
Zona
Norte
Zona
Islas
Zona
Central
o Promedio Totat
% —Climatologia
-Zona
Sur
. , Anomalias Climatologicas
10 15
Temperatura C
Zona Norte
Temperatura
C
Temperatura
C
Temperatura
C
Temperatura
C
Es interesante destacar la diferencia en el comportamiento de los eventos anémalosenlas
cuatro regiones del golfo. Por ejemplo, las anomalias positivas son mas intensas en la zona norte
y de las islas que la zona central y sur (1983, 1987, 1988-1989, 1992-93 y 1995). En
particular, el evento de 1992-1993 se muestra que la amplitud de anomalias positivas es mayor
en la regién delas islas (~ 1 °C) que el resto del golfo.
11.1.5 Anomalias Interanuales T';.
Esta serie es similar a lo observado en las anomalias no anuales T', pero suavizaday las
anomalias interanuales son mas facilmente detectables. La figura 16 muestra la serie temporal
de las cuatro regiones del golfo y se observa que ocurren eventos anémalos destacables: el de
1985, 1987, 1988-1989 y 1992-1993 (note que el evento de 1982-1983 desaparece porel
promedio corrido). El intervalo de ocurrencia entre eventos es de 1.5 a 3.5 aijfios
aproximadamente. El evento frio de 1985 muestra cierta similitud en las cuatro regiones. E]
evento caliente de 1987 se caracteriza por mostrar primeramente anomalias positivas en la
region central que en cualquier otro lugar. El evento frio de 1988-1989 es mas intenso y ocurre
simultaneamente en todo el golfo con la excepcidn de la zona norte que deja de enfriarse a
mediados de 1988. En el evento 1992-1993, los maximosdela zonadelasislas y sur no estan
en fase, mostrando la zona sur un ligero retrazo (figura 16.b). Los eventos andémalos
encontrados en T’; coinciden plenamente con el indice de El Nifio dado por el Centro de
Anomalia
C
(a) 0.8
0.7
Oo a
Anomalia
C
+ %
PTC ORT
PPro: i: ioe: :
Roof oi tot ot tag:
(b)
04
MJJASONDEFMAQ¥
: -x Zona deIslas
: oe,
bse 5 aw aoPeele epi nnare fee me Lee e elope bg Ole Queda ee eee!: : yt Ba os
«Jet :* Zona Sur :of- Zoria Central tee
Fig. 16.— (a) Serie temporal de anomalias interanuales en la cuatro regiones y
(b) amplificacion del periodo 1992-1993.
Temperatura
C
La figura 18 muestra Ja estructura espacial de anomalias del evento calido de 1987. Se observa desde el comienzo de este evento, la presencia de anomalfas positivas en la regién central (enero), en la fase madura un frente meridional atrapado a la costa, extendido a lo largo del continente con amplitudes maximas en la zona central (junio hasta agosto) y su fase de decaimiento es brusca ( ~3 meses) en comparaci6n a su etapa de crecimiento ( ~ 6 meses). Note que este evento andmalo no se propagahacia la regién norte, como lo han mostradoslos eventos calidos de mayorintensidad.
Las figuras 19 y 20 muestran las secuencias de campos espaciales de anomalias, que permiten ver la fase inicial, madura y final del evento frio de 1988-1989. A partir de enero de 1988 se observala sefial anémala simultaneamente en la regién de la bocae islas. Desde febrero la sefial se propaga de la boca como unfrente latitudinal con las mayores amplitudes en el continente, intensificandose en la regién de las islas. A fines de 1988 y comienzo de 1989 la sefial anémala se intensifica y se extiende hasta la regién de las islas, alcanzando su maximo en
diciembre de 1988 y enero de 1989. La caracteristica mds importante de esta sefial, es que
Enero Febre Marzo Abril Mayo Junio
Julio Agost Septi Octub Novie Dicie
39
Junio Mayo
Abril Marzo
Febre Enero
Dicie Novie
Octub Septi
Agost Julio
EET
Enero Febre Marzo Abril Mayo Junio
Julio Agost Septi Octub Novie Dicie
La figura 21 muestra la evolucién espacial y temporal de anomalias positivas durante
1990, donde se observa que esta anomalia solo ingresa hasta la regi6n central. Curiosamente la
region delas islas en este evento no esta en fase conla sefial anémala de la region sur, es decir,
no tiene el mismo comportamiento de los eventos de 1988-1989 y 1992-1993.
Las Figuras 22 y 23 muestran los camposespaciales de anomalias, correspondiente a
los afios de 1991 y 1992, respectivamente. E] mes de agosto de 1991 se podria sefialar comoel
principio del evento 1992-1993 con la presencia de anomalias positivas en las zonas delas islas
y de la boca. De octubre en adelante, se observa un gradiente de anomalias positivas que se
propagaa lo largo del continente como un frente meridional atrapado a la costa hasta la zona de
las islas, siendo mas intensa en esa regidn. Esta sefial pegada al continente es mas marcada en los
meses de enero a junio de 1992 para en verano estar extendida en todo el golfo. Este
comportamiento anédmalo de TSM,es del tipo de una onda de Kelvin que se propagahacia el
norte atrapada a la costa oriental del golfo. Un punto interesante de destacar es que desde el
inicio de este evento (~ septiembre de 1991), la sefial anémala llega a la regi6n norte hasta marzo
de 1992. La figura 24 muestra la evolucién final del evento de El Nifio 1992-1993, mostrando
en el mes de enero en la regién sur de la islas una propagacion hacia la boca pegada a la
peninsula. Finalmenteesta sefial se retira como unfrente latitudinal.
Una repeticién de los andlisis de anomalfas no anual e interanual fueron realizadas
nuevamente sin incluir los Afios Nifios tanto en la climatologia como en el promedio total. Las
Enero Febre Marzo Abril Mayo Junio
Julio Agost Septi Octub Novie Dicie
Enero Febre Marzo Abril Mayo Junio
Julio Agost Septi Octub Novie Dicie
Enero Febre Marzo Abril Mayo Junio
Julio Agost Septi Octub Novie Dicie
Enero Febre Marzo Abril Mayo Junio
Novie Dicie
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SATE IWaSPMN
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83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97
Temperatura
C
Temperatura
C
Temperatura
C
Anomalia C (a) Fig. Anomalia C oo fo 28 ao N eo o 3 GIG arwpe tos© rapes ©voy =
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‘ * Zona Sur :
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se encuentran las mismas tendencias observadasen las figuras 15 y 16, con la tinica diferencia de
un leve incremento en las amplitudes. Es decir, al incluir 0 no afios andmalos en esta serie de 14
afios no produce unadiferencia significativa en los patrones descritos.
Finalmente, los eventos calidos importantes (1987 y 1992-1993) asociados al fendmeno
ENOAmuestran comportamientos diferentes; en el primero aparecelasefial en el sur y se ve una
propagacion hacia dentro del golfo, en el segundo aparace la sefial simultaneamente en la regién
sur y en las islas. La similitud en los dos eventos, es que ambas se propagana lo largo del golfo
como un frente meridional atrapado al continente, con las mayores amplitudes en el continente.
Por otro lado, el evento frio (1988-1989) muestra, al igual que evento de 1992-1993, aparicién
simultanea en las regiones de la boca e islas. La diferencia mds importante entre el evento frio de
1988-1989 y el caliente de 1992-1993, es la forma en que alcanzan su fase madura y final. El
primero se propaga como un frente latitudinal y el segundo como un frente meridional
atrapado al continente. En la fase final de ambos eventos, el primero se retira hacia la boca
inicialmente como un frente latitudinal y luego en su etapa final como un frente meridional
atrapado a la peninsula, mientras que el segundolo haceal revés.
En resumen, a partir de la descripcién de los campos de anomalias de TSM ha sido
posible encontrar la presencia de: sefiales anuales y con mas detalles el inicio, fase madura y
IiL.2.- ANALISIS ARMONICO.
II.2.1.- Analisis de Fourier.
La seccién anterior se observ6 a partir de las series temporales de TSM promediadas
mensualmente la fuerte presencia dela sefial estacional(figuras 2, 10 y 13) y en los campos de
anomalfas la sefial interanual (figuras 15 y 16), pero es evidente la presencia de sefiales de otras
frecuencias. Para detectar y cuantificar las sefiales a diferentes frecuencias se realiz6 andlisis de
Fourier. Las figuras 27 y 28 muestran los espectros T(x,y,t) de TSM, en el lado de la
peninsula y el continente. Se graficé log/fx S(f)] versus f, donde S(f) y fsonelespectro y la
frecuencia respectivamente, por lo tanto, f x S(f) indica la potencia espectral conservada, es
decir, el drea total bajo la curva es proporcional a la varianza total de la serie de tiempo. Se
muestra claramente en las figuras la dominancia de una sefial cercana a la anual, seguida en
importancia por una frecuencia semianual. En cuanto la sefial interanual, ésta oscila entre 18 y
56 meses, coincidiendo aproximadamenteconel intervalo sefialado en la seccién II (ver figuras
15 y 16).
Il.2.2.- Analisis Arménico.
A partir de el analisis de Fourier se destacé la presencia de la variacién semianual, anual
2 Anos 4 Ano 6 meses
loglfxS(f)]
Zona Norte
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
EQ
10° 1
10°F
loglixS(f)] 3
10°F 7
1. i mnciling 1
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
E8
T T T T T
10 F q
we 10°F q
= Yn
Ray 10* F q
oD
2
10° F q
10*F 4 1 1 1 1
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
log[fxS(f)]
Zona Sur
logifxS(f)]
1 1. 1 1
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
ciclos/semanas
Zona Norte ZonaCentral Zona Sur log[fxS (f)] log[fxS(f)] log[fxS(f)] log[fxS(f)]
log[fxS(f)]
@ 3 23
10+ 10° 10" 10°0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
E3
T T T T T
7
q
q
3
i 1 1 L i‘. 3
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
ciclos/semanas
exactas de estas sefiales de la siguiente forma:
Yoy, t)=Re{ o(,y)exp(i[or ~ O(x,y))}, (6)
donde Y representa la TSM,y 6 la amplitud de los armonicos con su respectiva fase 0.
La figura 29 muestra las estructuras espaciales de la amplitud, fase y porcentajes
explicados por la componente anual. Se observa que en la zona de la cabeza la amplitud anual
(figura 29.a) es aproximadamente el doble de la boca. En la zona de la boca y central las
amplitudes del Jado del continente son mayores que en cercano a la peninsula y ocurren con un
desfase de tres dias; primero en el continente (figura 29.b). Para la zona de las islas se produce
un leve descenso de las amplitudes (0.1 °C), al contrario de lo que se produce en la fase
(aumenta en dos dias ). La asimetrfa de las amplitudes encontradas en el golfo es posiblemente
explicable desde el punto de vista de las surgencias; los fuertes vientos de invierno generan
surgencias costeras intensas en el lado del continente, en cambio, la menor intensidad de los
vientos en verano provocan surgencias costeras de menor magnitud porel lado de la peninsula.
La figura 29.c presenta los porcentajes de varianza que explican los ajustes de la amplitud anual,
observandose que su valor es de ~90 % en casi todo el golfo con excepcién de la boca, donde es
(a)
()
.
TSM.Finalmente, note que la estructura espacial de la amplitud anual es similar a la T',, (ver
figura 12).
En la figura 30 se muestra la amplitud, fase y varianza explicada de la componente
semianual. Se observa que la amplitud es mucho menor que la amplitud dela sefial anual. Igual
que la componente anual, la amplitud en la cabeza es el doble que en la boca. Sin embargo,
ahora las amplitudes en la zona de la boca y central son menores en el continente que en la
peninsula, y en la zona de las islas se produce un leve aumento de las amplitudes y una
disminuci6n en su fases (figura 30.b). Tanto en la amplitud anual como en la semianualla parte
central de la cuenca _ se carateriza por tener una disminuci6n en sus amplitudes con respecto
a las islas. Esto sugiere que el "efecto islas" nuevamente esta presente, produciendo alteraciones
en las sefiales que se propagan hacia la zona norte o, en su efecto, son eventos totalmente
separados. En la zona sury central la propagacion de ambassefiales es completamente diferente,
por un lado la sefial semianual es aproximadamente meridional (con las maximas amplitudes en
la peninsula), en cambio el comportamiento de la sefial anual es latitudinal. La figura 30.c
presenta los porcentajes de varianza que explican los ajustes de la amplitud semianual,
observandose que su valoroscila entre 1 % en la boca y 2.2 % es la cabeza.
Parala sefial interanual notamos que esta existe en un intervalo aproximado de 18 a 54
meses. En la figura 31 se muestra la amplitud, fase y varianza del arménico de 38 meses. Note
que las mayores amplitudes se generalizan a lo largo del continente como un frente meridional
atrapado al continente hasta la zona delasislas (figura 31.a). Se observa ademas, que en la
(a) (b) (c)
comportamiento es aproximadamente similar al encontrado en las variaciones de las anomalias interanuales. En la figura 31.b muestra tambien, como en la regi6n delas islas al aumentar su amplitud disminuye su fase. Contrariamente, es el comportamiento que tiene la regién de la boca y la cabeza, es decir, a mayor amplitud mayoresla fase.
Para sintetizar la informacion, la amplitud y fase de los diferentes armonicos se promedié transversalmente a lo largo del golfo. La figura 32.a muestra la amplitud y fase a lo largo del golfo, donde se observa que la amplitud anual en la boca alcanza un minimo (~4. 5 °C) y el maximo en su fase (~ 8 meses). En la regién de la cabeza la amplitud es maxima (~ 7.8 °C) y la fase minima (~ 7.5 meses). En la zona adyacentea las islas, ocurre un maximo relativo. Ademas, se puede apreciar que, a medida que avanzamosdesde la boca hacia la zona norte del golfo, esta componente sufre un retraso, indicando quela region de la bocase calienta después que la parte central, y en general es diferente en cada region; por ejemplo, el desfase entre la boca y la cabeza es aproximadamente de 15 dias y de 13 dias entre la cabezay las islas. Esto se debe a que los mecanismos de mezcla por marea en la zonade las islas es mayory retrasan su calentamiento un par de dias.
Enla figura 32.b se observa que la amplitud semianual en la boca es minima (~ 0.5°) y
maxima en su fase (3.4 meses), contrariamente a lo que ocurre en la zona de la cabeza. La zona
Cabeza Boca 9 8 o 7.5 2
:
76
x 6.5 il & 8 Se;
2 a a —3
538
5.6 =:
®a Amplitud
; :5 &
w : -,.-,.- Fase
a : : : : : 4.5
(a) 7 i i i i i 4
0 200 400 600 800 1000 1200 {km]
4 1.5 aoO
8
o
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0 200 400 600 800 1000 1200 [km]
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0 200 400 600 800 1000 1200 [km]
claridad la variabilidad de la amplitud y la fase a lo largo del golfo. Nuevamente se destaca el “efecto islas” con una mayor amplitud con respecto al resto del golfo. De esto se desprende que la sefial interanual es amplificada en la zona de las islas, corfirmando lo mostrado en las variaciones de anomaljas interanuales, referidos a los dos eventos mas importantes (1988-1989 y 1992-1993).
III.3.1- FUNCIONES EMPIRICAS ORTOGONALES
Una forma de extraer la estructura espacial y la variabilidad temporal del campo de
temperatura superficial es mediante el uso de Funciones Empiricas Ortogonales (FEOs.), cuya
aplicacién solo depends de consideracionesestadisticas [Barnett y Patzert, 1980; Kelly, 1985].
Las FEOs permiten cuantificar la varianza total en una serie de temperatura en modos
ortogonales entre si. De esta manera obtenemos los modos que contienen el mayor porcentaje de
la varianza, y los cuales probablemente representen a las sefiales de temperaturas dominantes en
la regién de estudio, quedando en los modosinferiores las contribuciones asociadas a otro tipo
de procesos0 escalas.
En secciones anteriores se mostr6 cierta estructura espacial en diferentes escalas
temporales de variacion. La aplicacién de las FEOs la secuencia de imagenes de TSM mensual
muestra la presencia de una sefial dominante, representada por el primer modo, que corresponde
a la variaci6n estacional y contiene la mayor parte de la varianza explicando el 96.6 % de la
variabilidad de la TSM (ver Tabla I). La figura 33 muestra la estructura espacial y temporal del
primer modo. Este modotiene una amplitud casi uniforme en la horizontal, el cual evoluciona en
el tiempo que implica un calentamiento y enfriamiento simultdéneo de todo el golfo (figura 33.a).
(a)
200 T
150
\ 100
50
/ : -100
-150
Amplitud
C
oO
(b) “as
Tabla I: Distribucién de la varianza total contenida en la serie de datos mensuales.
MODO Individual Acumulado
No: Jo %
1
96.6
96.6
Z
1.90
98.5
El segundo modocontribuye con el 1.9 % de la varianzatotal, y la estructura es también
anual principalmente (figura 34.b), pero desfasado aproximadamente ~4 meses con respecto al
primer modo (figura 34.c). Por otro lado, la estructura espacial (figura 34.a) nos muestra
amplitudes positivas desde la zona sur hasta la zona central y negativas hasta la cabeza. Este
segundo modo nosindica que el golfo esta asociado a una oscilaci6n norte sur.
En resumen, las FEOstradicionales de los datos mensuales muestran, en ambos modosla
influencia de la escala anual, con la Gnica diferencia, que el primero describe un
50 T 25
Amplitud
C
o
25
(b) -s0
100
Amplitud
C
&
-100 -150
266 : i i i i i
(c) 83 84 85 86 87 88 89 90 91
Fig. 34.- Funciones empiricas ortogonales de datos mensuales [Segundo modo,1.9 %].
Para obtener informacién de escalas interanuales se calculan las FEOs a los datos
filtrados, es decir, T';. La tabla II presenta la contribuci6na la varianza de los 3 primeros modos.
Tabla II: Distribucién de la varianza total contenida en la serie de datosfiltrados.
MODO Individual Acumulado
No: %o %o
1 82.2 82.2
2 11.0 93.2
3 2.40 95.6
La figura 35 presenta la estructura espacial y temporal del primer modo,el cual explica
el 82.2 % de la varianza total contenida en los datos filtrados. La estructura temporal (figura
35.b), que modula el patron espacial, representa claramente el comportamiento de los eventos
interanuales ocurridos durante el periodo 1984 a 1995. Las amplitudes mayores se presentan en
los eventos asociados con la fase madura y decaimiento de La Nifia (1988-1989) y de El Nifio
(1992-1993), respectivamente. La presencia de estos eventos anémalos ya habia sido detectados
en el andlisis del campo de anomalias interanuales. Note que la evolucién temporal de este modo
es igual al mostrado en la figura 16. La estructura espacial es casi homogenea desde la zona de
la boca hastalas islas y después disminuye un poco. La evolucién temporal de la TSM asociada a
Amplitud
C
(a)
(b) -2584 85 86 87 88 89 90 91 92
Fig. 35.- Funciones empiricas ortogonales de datosfiltrados [Primer modo, 82.2 %]. (a) Estructura espacial y (b) Estructura temporal.
La figura 36 nos muestra el patr6n correspondiente al segundo modo. La estructura
espacial muestra una oscilacién norte sur (figura 36.a). La estructura temporal (figura 36.b) que
modula la estructura espacial, indica que la maxima oscilacién ocurre en el afio de 1990, aunque
de menor amplitud que los eventos del modo uno. Note que este maximo esta asociado a la
entrada de una anomalia positiva que solo ingres6 hasta una parte de la regidn central (verfigura
21).
El tercer modo (figura 37.a) tiene una estructura espacial a lo largo del golfo masrica,
estandola regidn de las islas fuera de fase del resto del golfo. La estructura temporal que modula
en comportamiento espacial, nos indica que las maximas fluctuaciones entre la cuenca norte e
islas, se producen en la fase de decaimiento del evento frio (1988-1989) y en la fase madura del
evento caliente (1992-1993).
En resumen, los tres modos de las FEOs tradicionales se asocian a los eventos
interanuales ya detectados anteriormente. La variabilidad de las estructuras espaciales de la
sefial interanual son la suma.detres efectos diferentes, el primero es mediante un
calentamiento-enfriamiento uniforme de todoel golfo, el segundo describe una oscilaci6n norte-sury el tercero
Amplitud
C
(a)
(b) "ea 90 91 92 93 94 95 96
Amplitud
C
(a)
(b)
.
“84 95i @ @
86 87 88 89+
90i 6
91 92&
ANOSFig. 37.- Funciones empiricas ortogonales de datosfiltrados [Tercer modo,2.36 %]. (a) Estructura espacial y (b) Estructura temporal.
IV DISCUSION Y CONCLUSIONES.
Para analizar con mas detalle la variabilidad de la temperatura superficial de Golfo de
California, se dividid en golfo en cuatro regiones. En estas regiones, mediante la evolucién temporal de la TSM (figura 2) se vid la dominancia de la sefial anual, asimismo, una evidente
diferencia de amplitud de norte a sur.
La regién norte presenta la formacidn de nucleos calidos y frios durante el invierno y
verano, respectivamente. Normalmente estos nucleos se asocian directamente a giros
anticiclénicos y ciclénicos, respectivamente. El giro anticlonico de invierno se caracteriza por ser muy intenso, presentando gradientes fuertes de TSM. Laintensidad de este giro fue medido por Lavin et al. [1997], mediante boyas lagrangianas, pero no pudo atribuirle caracteristicas
permanentes. Los resultados de esta serie de imagenes de 14 afios permiten darle al sistema de
giros en el golfo norte un caracter permanente, lo cual habia sido predicho numericamente por
Beier et al. [1997]. La transicién de primavera muestra un giro ciclénico ubicado mas sobre el
lado continental. El giro de verano presenta menor estructura espacial por ser este un perfodo de
maximo calentamiento superficial. La transicién de otofio muestra un giro anticicl6nico no muy bién definido, sin embargo, Bray [1988] y Carrillo-Bribiezca [1996], y los pronésticos de Beier
