Flujos de calor en el Alto Golfo de California

eoVEU mLTeePamemo.e.wt)

EODUCACION SUPERIOR DE ENSENADA

PLUJOS Db CALOR

EN EL ALTO GOLEO Dk eGesi.

is

Te

§

MAESTRIA EN CIENCIAS:

a

RESUMEN. do La Tesis de Salvador Organista Sanooval, presenutada como requisito paroial pura la obtenciba del grado de NALS TKU EN CIENCIAS en OCKANOLOGIA con opeibn en OCKANOGKAVIA KISICA, Ensouada, Baja California, Mexico, Octubre de 19b7,

Resumen aprobado

por:

~ Wigteld BY"Lavia" ey ”

Director uv Thsis

Un fuctor wuy importante en Los procesos oceanogrhiacos que ocurren en el alto Golfo de California es wl intercambio av calor a travos de tu superficie, Los datos moteurolbgicos

Obtenioos on

Puerto

Pekasco

por

el

Servicio

Meteorolbgico

Nacional entre 1979 y 1986, sirven de base para hacer una evaluacibn actualizada de tal intercambio y su rehaciobn con la configuracibn hidrogrhiioca de tu xegiba, exprosadu por las observaciones directas de estratifLicaciba, Lus franias litorales, ue profundidad inferior a 50 mw, ostdu sivompre

wezcladas

verticalmente,; on

coutraste,

lus

xegiones

de

profundisad superior a los 100 m est&u estratificadas durante

todo ol

ato,

con

valores

ue

vnergin

potencial

nhxdimos

(~ 700 J m-*) on el veranoy

Se encuentra que los Liujos pueden sor estimados satisfactoriamente en base a estadisticas mensusles de los datos moteorolbpicos; las variables atwosftricas ao hayor

efecto en el balance son la nubosicac, ia hunedad relativa y la rapiacez del viento, Les uates aindican un coumportamiento €stacionel warcado de las capas bajus cae ia atmbsfera y, consecuecutemente, tos fiujos é€sStiwados acusan da w2 Sina confaguracibu temporal, Kl flujo neto ce calor es menor sobre das franjas somerus entre harzc y Septiaewore, y mayor durante el resto cel ato; esto se atbe a que las temperaturas superficaales mayores wel agua somera en verano y del agua profunda en invierno favorecen da peraida ae calor, princapalwente por evaporacitn, Las medias anuales de los

fiujos son (ex W m-*);

Gnua Calor Onda Calor Flujo neto

corta datente durga seusivlie :

Z2V6 -81 -52 -4 = oy Aguas costeras

206 -65 -53 -3 = B5 Aguas protundas

anagica que la franja sOmvere exporta 3.3x10" J atom? nucia las cueucas profunoas y el alto yoifo en su totalidae exporta B.9al0! J aio-* kacia la region wedis del golfo y nacia la cuenca de Guaymas. Si fuese reteniuo, ese culor increnentarha la tewperatura media del alto golfo en ~ 7 °C en un aio,

CENTRG LE INVESTIGACION CIENTIPICA Y¥ bE EDUCACION SUPEKTOR DE ENSENALA

DIVISION Db GCHEANGLUGIA

LEFAKTAWENIO De UCLANCGKAKIA KISiva

PLUJ US LE CALUk EN EL ALTO GOLFG DE CALIFUKNIA

TESIS

que para cubriax parcislmente los requisitos necesurics para obtener el grace Ge WAKSTKO EN CIENCIAS presenta

SALVALGK OkUGAWNISTA SAIN LDUVAL

TESTIS APROBADA PARA SU DEFENSA POR:

Dr. Miguel Famatae Lavin Peregrina, Director del Comité

Luisa Argote Espinoza,

Membro del Comité

5

i te Kn

Ln

Yau av

M.C. Silvio Guido Cavense Marinone Moschetto, Miembro del

Jal.

Dr. Antoine Badan Dangon, Miembro del Comité

Dr. Carlos Gerard a

ee

Hernandez, Miembro del Comité

_-Comité

M.C. José Maria Robles Pacheco, Jefe del Departamento de Oceanografia Fisica

Dr. José weeee Director de la Division de Oceanografia

CNowe.

M.C. Cuauhtémoc Nava Button, Director Académico

A La memoris de wi paare

A mi madre

A mis uermanos

AGKADECIMIENLOS

Deseo wgradecer a todos los que participaron en ciferente forma y meoaida Gurante eli desarrollo de esta tbsis:

Al br. hiaguel FB, Laviu P. por ia direccibon, apoyo y estiumulo Gados. A los wmiemvros Gael comiteé: Dr. Antoine Lbucan, Dra, biacria Luisa Argote, M. en Cy Silvio Guido Marinone y WM. en Cy Carlos G. Lopez por tas revisiones, criticas y sugerencias a esta tésis. A los & en C, Adin liej 4a, Sexgio Reyes y Oc. Andrés Flores por su amistaa y valiosa ayuda,

Al Sexrvicic hKieteorolbgico Naciouad por los datos facalatacos y al Sr. José Kamirez, encargado de ia estacibtn meteorolbsica de Puerto Petasco por la ayuda prestada en tla recopilacabn de tos datos. A lw biol. Peggy Turk, cirectora cel Centre cde Estuaios adel besierto y ¢1 Uctano ce Puerto

Pellasce por los datos y atencicues ameblementé prestudos,

Al kh. en C. Alberto Amador y Dra, li. Luisa Argote por dos Gatos ae su modelo, A los Uceanblogos Carolina Morales y Felipe Piaza por su participacitu eu la formacitn dei baxnco ae

Al Centro de Investigacibn Cienthiica y de Superior ae Ensenada por la formacibn y apoyo cados,

Al Consejo Nacional de Cienciu y tecnologia por otorgada,

A la Utiversioau

Autbuoma

de

Sinaloa

por

su

prestaciones otorgados,

A miS COupateros por su amistad y estimulos,.

A todos mi m&s sSincero agradeciniento

Educaciba

la beca

CUN Lit Tue

Fagina

e

L-iNvueGuucCruN

2-AN Yb CE LEN TES &

Z2.1i-bi voifo ce California

a

2.4-b1 alto Golfo ce California 0

Z.35-ineteorolLogla 7

2.4-hiurografia iu

Z.o-maveas y corrientes 1z

S-hETHORKUGLOGIA Y OCEANUGKAPLA LEL ALU GULEO LE CALIFUGiWNIA 15

3.i-introcuccibu a5

3.Z-vatos meteorolbyicus e wniurogrificos 16

3.%.,i-kuentes y perfoao ce la informacion analizaaa 16

3.2.Z-An4iisis ae uatos meteorolbsicos lo

5.z2.3-An4lisis Ge aatos niurograficos

22

5.5-Kesumen y caiscusibn 35

4-rLUJ US bE CALUR EN LL ALO GULKU LE CALIPULINIA 49

4.i-iIntroauccibu 49

4.Z2-Kboxvuuias para calcular tos filujos ae calor ou

4.5-kesultacos

:

ol

4.5.i-Liwitacioues en la estimacibn ae ios flujos 94

4.4-Kluj)os representativos en zonas soweras y profunuas ys

4.o-uviscusibn iui

D-LALANCE bE CALUK ¥ ESTKALIPICACION iu’

>.1-Introcucciba 1u7

d.Z-balance ce calor lu’

>.3-bstratificacibu 114

b-CUNCLUS LUN dai

o.imrmeteoroiLogia 126

o.Z-rlujos superficiaies i351

o.3-UCalor almacenauo y estratificacibia 134

isd

oO .47busgerencias

LIstA Lit BIGULAS

LocalazsciOn jpgeogrhbfiica del hrea oe estudio. Compresde lu parte Norte aci tolfo de Caiiforura dinitaga ai Sur por ias islas Angel Ge lu Guarda y Paiburbua,. bxeluys el canal de belienas.

olbgicos ue

Preuucoies Giarios ce Los Gates weteor

ic uc 1983, Puerto Pehasco, Son. en el a

Obtenivos Ge LusS Gatos uOorari10s,

a) Vemperatura Amviente ( °C)

») bumedad relatava (4%)

c) Presibu atwOsféerica (nv)

a) Evaporacibu (un/uta)

e) Kapiuez del viento (m s—+)

i) Nobosiaad (1/8, octas)

Medias mensuales as ies datos wmetecrolbgicos: Las Lineas cuntinuas representan las obtenidas de 1979 a 1986, & partir de los resumenes mensuales cel Sti. le y das barras verticales representan el error estandare (90 %) sobre La meaiu, Las diueas punteaoas representan las wediags mensuales para 61 a%cg ae 1983.

a) Yemperatura Aubieute ( °C)

vb) bumedaa relutivia (%)

c) Presibu atmOsfdrica (ub)

a) Evaporacibn (um/oia)

e) Kapigez ael viento (um s+)

1) Wuoosidad (1/8, uctas)

Promeuio vectorial uiario cel vieulo en Fuerto PeTasco eu 14985,

a) Valures Giarios pure 1985 Ge: Presiobn Ge Vapor 4@ Saturacibn ey (curva superior); presabn ae vapor cel uare eg (curva duterwedia) ¥

wirereucia entre

Las

presiones we vapor (ey-¢,)

Leurva anferior].

b) Medaas HMensSuates para 1985 Ge: Presiobu ce

Vapor a@

saturacibu

6, (curva superior); presibn

de vapor

«ei

ere

€,

(curva

auternedia)

5

Giferencia entre

das

presiones oe vapor (ey-e,)

{curva inferior).

Be te

ZU

LISTA bE FIGUKAS (CONLINUALIGN)

«) Valores aiarics pure 1985 de: lhunedad

especifica

a

Saturecibn

Gs

(curva

superior); uveeaas especehfica cel sare Gs (curva

intermedia) y diferencia entre Lus ttmedades

especificas (G,-o,) [curva inferior).

vo) Medias meusuales para 1985 Ge: humedad

especifica

&

Saturecitn

Gs

(curva

superior); sumecad especifica cel aire Qa (curva aintermeaia) y diferencia eutre las presiones ae

vapor (ds-u,) [curva inferior].

Medias meusuales y Gesviaciones estanagard ce la temperatura anbientée para tas Series aé Gatos

mcensvailes obteniaas de los resumenes mensuales Ge

du Direcciabu General wel Servicio Meteorolbgico Nacional,

a) Para San Felipe, B.C. de 1961 a 1983

o) Para Puerto PeTasco, Son, de 1966 a 1985

RKhadiacibn solar eu Yuma, Arizona B.ELULU. Lomada eel Arizone Clamate Summary. Las lineas continuas representan da Ladaiacibn solar calculaga para le Lutatud ae Puerto Petasco con da relacibsh cde Secxeli y Leaudry (1973),

excluyends eLeéclos de pubosidad:

a)1984; »b)1985; ©) 1966,

‘demperatura ue le superficie del war en Puerto PeTiasco, Scuora, Obteniaa con dates sel CEU,

Plomeagiando todos los datos gué ktbo pata un miswo ala, Gguraute los afios 1976-1954, ia linea continua representa los mismos datos aespues ae

filtrarse.

£

&e oe

gs

24

26

30

Baguaa

1u

1d

12 i3 14 1s 16

LIsiA LE FIGUKAS (CUNTINUACION)

Listrivucabys estacionual Ge da Lemperetura superficial en e1 wlte Golfo oe Caiafornia para das regicnes someras (u ¢ 25 w) y des regiones profoundas (u > 1lUO uw).

XK - tiedias mensuades o¢ dos datos aiarios del CEDO en Puerto Fehasco, Sonora,

A - heaias wensuales obtenidas de das

observaciones

bidrogréfacas

pars

ek

intervaio oe prefunuiuad ce 0 a 25 aw,

OO - Medias mensuales Obteniuas ae las observaciones hidgrogrificas para el

intervalo de profundidaa uw > 100 m,

+ -

bledias

meusuales

obteniaas

de

iuterpoluciones kecuas

en

las

grhficas de

KObinson (1973) en un punto ubicaco en ta parte centrai del alto Golfo ce Califorvia, Distrivucibn estacional de: #) Calor almacenado,

b)

Deusiuvad

ae

calor

almacenado

y

c)

Estratifacacabn Y; obvbteniass pera e1 intervalo ae

profunaiuad oo UO a 25 mw &@ partir ue das observacichnes nidrogrhficas.

IToen 11, para el autervalo ce profundidaa de 25 a SU uw,

laew 11, para ef iantervilo ce profunuiusa ue 5U ¢ luo a.

Teou 11, pars ef antervaio de profLunuiuau ce iu a 2UU i,

Ideu: 11, pure eh intervalo de profundicad >2UU u, a) Kauaacabs solar estamucsae wiariod cob da relacatu Ge Seckel y beaucry (1973) para ada datitua ge Puerto FeTescoe (curva exvolvente). La curva fLuctuante wuestra La raeiracibn solar wespubs de ancivuix Los efectcs ce la pubdosicsa ciaria para 1983; tos efectos se ovbtienen con ia relacabn recouendaca por keea (1977): us = &s' (1 - 0.62BC + O,UUI¥a),

li

16

19

LISYTA UE PrGULAS (CON LENUACTON )

uv) lue dias lignsuales ae da rauiacibu solar

estiuaca qgiario (curva superior). ia: curva

interieuia wuestra los valores tiecusuales ce da

radgiacion solar wespués ce inclvir los efectos ae

das meuias weusuales ce la nmuvosiaac diaria para

19835, y la

curva

inferior

wumuestra

ius

weuias

mecusvuales uae Los efectos ae la nubosigaa para

1983, obteniuos con da relacibu ve

Leeuw

(A977).

a) KRaaciacibu solar uiaria calcuiaaa con la

reiaciobn age Seckel y Leauary (1975), wespués ce restar los efectos ae la uubosicau ciaria para 1983 con La relacibn ue Keed (1977) y ei aiveuo

(A=0.U6) ae acuerao a Payue (1972).

vb) mecias meusuales Ge la raaiacibn solar Giaria mostraca en la figura superior.

bluyjyos superiiciales de calor, wéedias weusuales

en W m7*; Las iLineas continuas represenutan ios flujos ovteniaos para caGa wes usanco las medias menstaies ae los autos meteorolbgicos ce 1971/9 a 1986, los puntos represenutau ei fiujo que resulta

al propagar e1

error

estandaru

(90 %)

we

ios

aatos wecteorulbzicos soure ios flujos y las iineas punteadcas representan ios proueuios mensuales ae los flujos oaiarios ovteniaos para

aTio ue 14635.

a) Kiujo ce calor latente (ee) estinaco wiario

para 1985 con ia reiaciobu aerouindwica, usanco ei

coeficiente we intercamvic Ug=f(AY,\W) ae acuerco

a bunaer (1970).

tu) bheaias meusuales ce ios We estinmadcos

Glariaueute usauco ia reiacibu aerouindwica cox Ce=f£(Ai,W) Litnea continual; valores meusuales ce ue estilacos con i145 wmeuias wteusuales ae los

gatos weteorolbgicos para ives y usanuo das

misuas expresiones (iinea gruesa) y Ue wensuales yue se estinuan usanao las mism4as expresiones cou

el coeiiciente ue antercaivio Le

constaute=i.57x1lu-3 (ifinea punteaua).

o6

os

4U

LAS A Di VIGUihs (Cul a liuAc Lun)

ce) meuias wensuales ue y= f( AN, W) vuteuitao uUlaviamenute ue ucuerouv bubcer (lyiv) Liinea

coutinual y

valores

mensuules

ue

Le

que

se

OLtlenen Con das mearas mGNSUALES Ue LUS GALOS

imetevcolbygicos paru Ly¥b5 con eb biSmO CLALCELLY

(ahiuea punteada).

a) Bluyo Ge onga larypu Uy

ustimado

urdsio

yara

dyes con da celLacibu cecomenuaca por Girl (L¥b2) tcurva superior] y Wy ¢estimuuoe Giaxvio con La relacibu recouehnuaua por KEEL (1y9s5) Leourva iuferior]).

v) medias mensuales Ge Wy Estimauo urariu Con

La

cehuciabua re comunaiua por Gila (iy¥sbz) Lourva superior coutinuaj, du curva punteaua wuestru tos

valores wensuales we Wy que resuitan cou La wisma

expresibu y usuneo lus Weulus mens uaLeEsS Ge Los Gatos meteorolbgicos, lu curva auferior coutinuua wuestra Ls Medlus AWensuudteEsS Oe BY EsStinmace clario con da vrelucirbn rvecumencaua por kecu

(1985), asf

como Los vatures wensuales ue wy que

resultun con ba wisma eraprosibnu y uS& LLU Lis wcdias weusuales we Lous ublos meteurolbyicus (Lu

uifereucia entre das uous curvas es

dumperceptiviec),

a) Bhujo ue calor sensdbhe Uy estamauo uiariv para 1y¥835S con La rolucabnu vevrouindwicu, usanuuo eb cocficiente ae dutorcabvio Cyefe (Ay, \W)

a buuaner (1970). uG acucrudo

bv) Wy estamaao diario para ly¥> con La velacibu recowenudada por Kriehe y bScumite (1y¥7oe).

¢) meaias wensuales ve Gy estamuue ciurio cou La vreluciabu aerourudmica usunuo Cet EE, Ww) ue acuerdo a bBunxrer (iyo) {iiuca contiuua | y

valores wensuules ae Qy estimusos con Las

weuius

reusuales ae Los watos metecorolbyicos para Lyus usauuo Lus mismus expresivones (iinea punteaua),.

wu) edius

mwensuales de Qy gstimauo viario con La

relaciabnu ace Hriene- y Scima te (iyo) Lainea coutinua} y valores mensuales de Gy estimuuos con das meutas meonsualos uo Los uttos meteoorolbgicos para L¥8S usunaoo las wmiswus tCapresiones (iinea puntewaa).

24

25

Zo

LiStA DE bPIiGUKAS (CUNTINU ALIGN)

e

a) Flujo ueto ce calor Uf estinuao Giario par 1483 usanaoo tla relacibu uaerociniwica para tla

estimucibu Ge &e y wy y da

velacibu

reconeudaca

por Keea (1965) para wy,

b) Wf estimauo Giario para 1465 con la relacibu

aerocindwica para Ug, cou la relacibn recoménuaca

por Viiil (1ysz) para wy

y

con

la

velaciba

ce

briene y Scumitt (1470) para uy,

c) meaias mensuales we Uf estimauo uiario cou las

expresiones para

ta

curva a) [iinea continua] y

valores mensuales ae &fF estimados con las weaias

mensuales ae los gatos meteorolbgicos para 1483

usanco ias mismas e@xpresiones (i1inea punteaaa).

a) meaias mensuales oe UF estimaao aiario cou las

expresiones para ita curvé vb) [iinea continual y valores wensuales we Uf estimacos con lias wewuias mensuales ae dos watos weteorolbgicos para 1483 usanao las mismas expresiones (iinea punuteaua).

Flujos superriciales we calor represeutativos

para

el

alto

wolfo

ce

california,

weaias

mensuales en Wom7*: Las dineas continuas wuestran ios flujos ovuteniuos para las repgioues sOteras con la teuperatura superficial weuiua en

da oriila (ULLU), y das Llineas ptnteacas muestran

tos flujyos

ovteniuos para las regiones profuneas

con la temperatura superficial meuia para profunuiuaces mayores que ivu w, ovtetnicas cael

bauco ace watos niarogrificos.

kepibu ae estuaio, wostrandgo las 4reas utilizaaas eu e1 wmocelo ue cajas.

El wouetLo ce cajas y E€cuaciones gue estaviecen ek valauce we calor; conse: Us = piujo superxriciai ue calor, A= Axvea SuperticialL en el intervalo ue prorvunuuisau), ap= Area ue la seccibn transversal que separa caaa autervaio ue proiunuiuac yy Gj = Gaicr aimacenaco cuservéuo eu el iurtervaivo ce prortuuicaa]Z.

estructura simupiiricaua ae una colusua wae agua estratilicaaa inciuyéuuo i0s agentes Ge wezcla y

estratilLicacion presentes en los wares ae

piataiorma.

ys

1luy

liv

LISWA LE ‘“LABLAS

i Mesias anuales ae los wuatos wueteoroibsicos e Zo uiarogr4ficos aiarios ae kuerto FeTlusco, von. en

18s. :

Li luagedgias mensuales' ae los catos wmeteoroibgicos 27 oOvutenicos 4 partir ce Las tarjetas ce resumen

mensual ael Servicio iketeorolbygico Wacional ue iy79 a 1980, Los catos ae lu téewperatura uel mar (iA) son las meaias wmensuales ue los uatos Obteniaos cael CbLU aoe 1¥70 « 14984.

Jil ueute ce los aatos niurogrificos usauos. 31

IV Auwplitua e aintervalo cel ciclo estacionail de 41 : enuergia potencial Y, para varios intervalos ae

profunuiuaa ovtenicos ae Las Ouservaciones

niarogr4ficas.

V Amplatua e intervalo uel ciclo estacionai ael 4Z calor alwacenaco &s para varios intervaios ae

profunaiaaa ovbteniaos ae das Ovservaciones uicrogr4ficas.

vi Auwplaitua e intervalo cael ciclo estacional ue ila 43 aeusiuaa ae calor W/an, pura varios intervalos Ge

profunciaaa ovteniaos ae das observaciones uiurogr&4ficas.

vit Fresiobn ce vapor a saturacibu ey, opyteniua para 5Yy tvouo el rango ue tewperaturas y usanuuo la presibu

atuOsferica coustante = 1015.25 wo. de cOmparan das estimaciones nechas con la relecibn «aua en Gill (1982) y las uecuas con la relacibn waua por

wicnares (1971), (tomuaaa we brutsaert, 1482).

Vili ufectos ue ia nubosiuas cilaria y wensual vo estimaaus cou ia relucibu we reew (1977), suure

4a rauiaciobn solar estiauaua con ia relsucibn ce peciel y beauury (1475).

ah meaias auuales e antervalos aé ios fiujos ae o7 caior G1l4arios ovteniaos con los uatos

al ali ALT AIV: AV avi Aviad

AVI11l sSaiacas cel uwoceic we estratificacibn para Aas UV.

ListA LL YABLAS (CON YINUALION)

rlijos weusuales ue calor y weaias anuaies

estiuados con das ieccias mensuales ae Los aatos

weteorvib,icos ve 1¥Y7¥ a 1966, wusanco el grupo ue

eupresioues recoumenuauas por Keea (1965).

Coeficientes ue intercamvio ae calor Lluteute Le y

sus erectos sovre ei fiujyo we calor iatenie We,

Comparacibn ae ios fiujos ae ona Larga uy,

wensuales y anuales yue se ovtienen con las wos

relaciones presentaaas,

Comparacibu ae los flujos ae calor sensible &y mwensuales y anuales que se obtieneu con las Gos

relaciones presentaaas,

hecias anvuales sce los fiujos ce caior (en W w-*)

estimauos con das medias menusuales oe Los gatos neteoroibgicos ae 1979 a 1986, se usan das

Gistrivucioues ae temperatura superficial Gisponivies en las regiones someras (un ¢ 45 ww) y eo Las regiones profuneas (nh > 1lvU wm).

mea1as antales ue Los tlujos ae caior (en WwW unm“)

represéentativos aeutro wel alto volfo ae Calafornia, cumparavuos con los fiujos estimaaos en e1 Uctano Facirico aayacente a la peninsula Ge baja talaifornia, asi couwo con Los fiujos estiliauos €u OTTOS wares itaxginales.

bplujo lateral ae cator ufabt (J) gue resulta ae

balkance wensual en caua iutervaio ae profunuiuas

(valores positivos inwuicun eutrauas y unegativos

suliuas).

Hhujo ce caior Laterai que resulta we La summa ue dus valances wensuales € i caua lutervaic ce profunciuaay eclevaciou ae temperatura que

resuitarilu ce vo eaportarse este calor.

ListA bY VABLAS (CUNLINUALION)

dsaliacas cel wocelv ve estratificacibn para regiones someras (u = 25 w) y cou U = U4 SalLiaas cel mocelo we estratificacibn para zegiones progiunuas (u = 1UG w) y con U =

Fan

FLUJ US DE CALUK EN EL ALTO GOLFO LE CALIFORNIA

1 INTRODUCCION

El alto golfo es la porcibn del Golfo de California objeto gel presente estudio, y comprende lu regibn lLocalizada al Norte ae las isias Angel de la Guarda y Tiburon entre los 29° y

31.5° N, excluyendo

e¢1

Canal

de Ballenas (ver figura 1).

La

zOna es poco profunda ( b < 300 m) y se €ncuentra sometida a un intenso forzamiento por mareas, vientos y por el calentamiento

solar,

factores

que,

junto

con

su

batimetria,

influyen

considerablenente en los procesos de intercambio y almacenamiento de calor.

Una buena estimacion de los intercambios de calor entre la

atuosfera y el mar en la parte Norte del Golfo de California es

indispensable — entenuer mucnos aspectos de su oceanografia, por ejeuplo: el balance ae calor, la formacibn de wasas de

Kig

T !

115°

110°w

USA

SAN

FELIPE

PUERTO

ENASCO

MEX1C0O

30° N

&

4

Vv

L

v

¢

v

x 7 ¢

“ 7

Oo

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2

oO

Oo £4 Pp "s

C

L

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7

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v

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“9

}

+ 25°N ‘ c, l hy =

7,

_c

N

_Ss

‘

_‘

Oo

1

|

Localizaciobn geogr&fica del &rea de estudio. Comprende da parte Norte del Golfo de California limitada al Sur por las islas Angel de la Guarda y Tiburbna,.

estimaciones est&4n basadas én muy pocos Gatos, y son Gemasizado inciertas para nuestras necesidades,.

El objetivo principal ae este estugio es hacer una evaluacibn actualizada de los flujos de calor a través de la

superficie en

el

alto

Golfo

de

California,

usando

datos

meteorolbgicos e nidrogrsficos recientemente disponibles. kn particuiar, se desea obtener la variacibn de estos flujos a Lo Largo del ato (Koden y Emilsson solo hicieron una estimacibon media anual), determinar da aimportancia relativa de los

diferentes flujos y establecer que variables meteorolbgicas son

de wks importancia. Por titino, se estudiar&n dos de los efectos ael flujo de calor: el balance de calor y la formacibn

de estratificacibn,

En 61 capitulo tres se describen los datos wmeteorolbgicos e bhiarogrhficos ex los que sé basa este estudio. En el capitulo cuatro se obtiene la distribucion auval de los diversos flujos a través de lu superficie de las regiones someras y profundas. En el capitulo cinco se hace un balance de calor, y se Sinula el ciclo auual de da energia potencial con un modelo local

(Simpson y Bowers,

1981)

ade

estratificacion

contra

wezcla,.

2 ANTECEDENTES

2.1 bi Golfo de California

El Goifo de California es un mar margival ubicado en la

costa occidental

oe

Mexico,

entre

los

23°

y

32°

N,

Orientaao de Noroeste a Sureste y se encuentra en la banda meridional del globo en que se presentan los desiertos, que Gominan granu parte del wargen continental que lo rocéea. Se agestaca por tener una posicibn oceanogrifica especial que resulta de su confinawiente meridional, que 6S una condicibn tDnica en ia costa oriental del Ocbano Paciiiaco, por la que era consideraaqo como una cuenca oe eveporacibn (Roden, 1959). Viene una longituag aproximada de 100U xm, con un

ancho que vardia entre 100 y 200 km (ver figura 1).

Yopogrhticamente, uua secuencia Ge unbdrales dGdiviace al goifo en una serie Ge cuencas Cuya proiuncidad disminuye nacia el Norte. Las aos provincias oceanogr&ticas y

fisitogrhiicas principales que wmuestra son: Su parte Norte

6

pagftes be constituye el uboral Sur oe lu cuenucse Salsipucues (Sverarup, 1941; bsueparu, 195VU)

2.4 bi aito Golfo ae California

Bl ulto Geilo ce Culaiforura es esencisluecnte une plataroriia conutanental Seuicircular cou profunuioaudes musings alceaedor de 4a isla Angel de la Guaros; tiene aproxiladameute 3UU xm ue Largo, y 125 om Ge ancho con profundiuades wenores de 20U w en el 758 Ge su bree. La comunicacibs eutre ei Golfo waaito y cl Golfo bajo es «a travts ce Los cunales Bballenas y San Esteban. bl canal de balienss est Lasittaco por baja Celaforura ad Geste y por Lua corciilera suviturina larga y Continua de 1a que eneryen das aslas Augei ue da Guaraa, Sun Lorenzo y otras islas whs pegquetiss wi bste. BL cauai uc San Lstevan esth dawitaac por de asia Angel we La Guarca #2i Geste y por La ashe Viburbn al bSte soure 18 porciGu cerntrai uel gotio.

Las cuecucas utreceacr Ge ba isha AGEL ue 4a Guarca a be e ow

Ere Septan

Cuncicicues

usracogrhlicas

waferentes

nivel age los umbrales, entre 400 y 700 w cde profundiaad,

2.3 Meteorologha

Bl alto Golfo de

California

se

encuentra

iocalizado

entre dos regiones 4&ridas, ubicacibn que propicia un ambiente tnico, caracterizado por marcados cambios diurnos y estacionales age temperatura y fuerte insolacibn. Esta situacion dab lugar a supouer condiciones de Humedad bajas y consecuentemente tasas de evaporacion elevadas (Rodéen, 1959). La temperatura ambiente en el alto Golfo de California es minima durante los meses de Dicienbre y Enero, se observan valores extremos de 11 °C conutrastando con valores cercanos a 32 °C aurante e1 periodo JSuiio-Agosto (Alvarez, 1975). La temperatura ambiente disminuye hacia el anterior del golfo en invierno y aumenta en verano (Koden, 1959).

La precipitacabu en el alto goifo es 1U veces menor que

en la parte Sur (200 mm atio-*)

y

tipica

de

su

condicibn

En esta zona los vientecs cercanos a la costa presentan una compouente diurna fuerte gebido a que el sistema de brisa mar-tierra es el dominante, Las veriaciones diurnas gel viento son generalwmente wayores que Ilas véeriaciones anuales, fiax adentro prevalecen los vientos Noroestes de Novicwbre a Mayo y dos Surestes el resto del ato, Esta Situacibn fuvorece el desarrolio de surgencias en ambas

costas ocurriendo en forma alternada durante el atio (Roden y

Emilsson, 1979). La transicibn en la direccibn del viento ae Noroeste a Suresté ocurre a media primavera y este cambio se encuentra asociado con la migracibn del amnticicilbn de alta presibn sobre e1 Pacifico Norte (Hastings y Turner, 1965). La transicitn de Sureste a Noroeste ocurre generalmente a privucipios de ototo (Serv. biet. Nal.,

boletin Anual).

En Empalme, Sonora; Badan

et

al.

(1985)

Observaron una transicibn en ita Gireccitn del viento (Noroeste a Sureste) durente el mes de Mayo.

Emilsson (1979) estiman para e1 Golio de California con caclo sin nuvosicad, un flujo neto Ge calor por radiacibn solar que varia de 200 a 380 W uw-* ae invierno a vereno.

La tasa de evaporacibn estimada para la regiobn al Sur ge las isias es de 1.3 m por ato (koden, 1964), ocurriendo da evaporacioéu minima en invierno y la mbxima en verano. La cambio para la parte Norte Koden y Emilsson, (1979) estiman un flujo de calor latente de -300 W m-*, valor que equivale a una tasa de evaporaciobn de ~ 4 w atio-+*,

El flujo neto de

sal

en

Ila

superficie

del

war

es

proporcional a la diferencia entre la evuporacibn y ila precipitacibu (considerauco nulo el aporte por rios). kn el alto goifo (como en casi todo ¢1 golfo) la evaporacibn gomina sobre la precipitacion y el flujo ue sal resultante

1u

2.4 Hidrogratia

En ¢l alto Golfo cde California se observa un intervalo anual de temperatura oe la superficie del war de ~ 18 °C,

dos valores miniwos se presentanu en invieruo (~ 12 °C) y los

mkxiwos en verano (~ 30 °C), Este iuntervalo tiene wna amplitud mayor en las regiones someras, Gebido a que en el invierno y verano las temperatures superficiaies minimas y mhximas se observan en estas G&reas, ._ Se nan observado vindivries menores de 10 °C en invierno, y mayores de 32 °C en

verano (Alvarez,

1975).

Las temperaturas superficiales m4&s

bujas dentro del alto Golfo de California son observadas de primavera a ototio en el canal de Ballenas, debido a la fuerte mezcla por corrientes age wmaréas dentro del canal

(Roden, 1959).

La estratificacibn térmica es minima durante el invieruo, a finales de verano la termoclina és fuerte y la

daferencia de tewperatura entre la superficie y los 150 mw Ge

profundicgaa alcanzawe valores cercanos a 14 °C (Kogcen y Groves, 1959; Koden, 1964).

11

Salinidaces de las aguas del Octano Pacifico adyucente y tienageu a ser mhs altas a lo targo de ta costa de Baja

California que a lo largo de la costa de Sonora durante la

primavera, wientras que en el vereno las salinidades whs aitas apurecen en la parte mhs céntral del alto golfo (Koden, 1964), En la parte wuwhs septentrioual del goifo también conocida como Alto Golfo, lus salinidades alcanzan valores cercanos a 36.5 ppm en invierno y whs de 38.5 ppm en

verano, manteniendo en general el mismo gradiente con los

valores aumentando hacia el Noroeste. Estos valores mhximos fueron encontrados en jlo que fub ia boca del rio Colorado (Galindo-Bect, 1974; Alvarez-Borrego et al., 1975). El agua con alta salinidad es transportada bacia el Sur a ilo largo de la costa Ueste del golfo, en donde se le aBade agua con alta saliniuad de ias zonas costexras, el efecto neto es que das salLiniaades costeras en e1 alto golfo son whs altas cerca de la orilla que lejos de &sta, con gradientes de 1 Ppm por cada 10 «mw (Alvarez et ale, 1975). Verticaluwente la

salinidaa aecrece en general con la profundidaac con una

12

2.5 Mareas y corrientes

La warea en eh Golto ae Calafornia se produce por co-oscilacibn con i4as vuariaciones del nivel del mar del ocbauno Pacifico adyaceute, Es de tipo wmixto con las componentes semidiurnas ligeramente wayores que las diurras.

El rango de wmarea se aucrementa gradualwente desde la entrada del golfo nasta isla Tiburon siguiendo una notable amplificacibn hacia ia boca ael rio Colorado. El rango medio de mareuas vivas es de 7 m y de las muertas 2 m,

La circulacion en el alto Golfo de Calitornia no est&

completamente entendiaa, das oovoservaciones iandican que el flujo es debivuo principalmente ws corrientes de area (Filloux, 1973), y se detecta la presencia ce giros (VonGer

haar y Stone, 1973; Lepley et

al.

1975),

ondgas

internas

(Fu-hHolt, 1983), y falamextos (badan et al. 1985).

La complejiagad dei flujo en e1 alto Golfo de Caliiornia se deve a ia presencia de dos diferentes agentes sel forzamieuto: En tla superficie el fiujo ¢s forzado por el Viento con su variabiliaaa yeogrhiica, asi como por Ila entrada de sal y de calor; en e1 fondo ei flujo es atenusco por le friccion de las corrientes de warea y €és wmodificado

13

directas de corrientes en @1 alto Golfo de California [v.g.

Alvarez, et

ale

(1984); Granados,

et al,

(1977)] por lo

que La circulacion del alto Golfo de California solo ua sido

inierida a partir de evidencias indirectas,

La rapiaez ae la corriente de marea medida por Filloux

(1973) en una seccibn cerca de isla Tiburon, es del orden de

0.39 m s~*, En las zonas cercanas al canal de Ballenas y a da boca del rio Colorado se han observado corrientes

particularmente fuertes, se Han greportedye corrientes de

hasta 3.5 m s-* (Koden y Emilsson, 1979).

Sverdrup (1941) basado en observaciones fisico-quimicas propone la hipbtesis de que en invierno el agua superficial ged extreno Norte cel alto golfo se tuunde Gebide al enfriamiento y evaporacibn excesivos, woviendose Luego hacia

el Sur pura tlenar das partes profundas de las cuencas

Wagner, Delrin y Salsipuedes.

Kl alto Goifo de California es una regibn de intensa

mezcla, causada por las corrientes ae wWarea, cuya

ipteraccioén con Las zonas sOnleras produce una exposicibn

14

mecanismo de disipacibn en esta region es la friccibu con el fondo y pared ace la cuenca (hencershott y Speranza, 1971). Las estimaciones de la disipaciOn de energia por warea Gan al Golfo de California e1 onceavo lugar como regibn Ge alta Gisipacibn por marea, disipando el 2.3% del total para todos les océanos con un valor de ~ 4x10** Jj s-* (Miller, 1966),

La presencia de ondas internas en el alto golfo fue Ggetectada con imagenes de satélite por Fu y Holt (1984).

Atribuyendo la generacibu de @stas ail paso cde las fuertes corrientes de marea sobre los umbrales, la energia estimada para estas ongas representa el 10% de la razbn cde disipacibn total por la componente de warea dominante Nig en e1 goifo. La aisipacitdn de energia por la warea y por ondas internas

es un factor de grén importancia en 61 alto golfo, debido 4 que parte de esta energiau se usa eon trotar de destruir la

estratificaciobn causada por el flujo Ge calor a travts de la

superficie. Esta disipacitn es tal que en las regiones

LS

3 MEVTEOKULOGIA ¥ UCEANOGKAFIA BEL ALTO GULFO DE CALIFORNIA

3.1 Introduccion

En este capitulo se hace una descripcibnu actualizada de

la meteorologia y oceanogratia del alto Golfo de California,

ala luz de datos recientenente Gisponibles y de formas

alternativas de considerar ios datos histbricos.

En capitulos posteriores se usarhn estos resultados

para estiwar el balance de calor y estratificacibu para la

3.2 Datos meteorolbjicos e nadrogréficos

3.2.1 Kuentes y perfode de lu tnformacibu analizada

Los datos meteorolbgicos facilitados por la estacibn

meteorolbgica ve Puerto Petusco, Son, iueron:

1) tewperatura ambiente ( *C)

2) temperaturu oe bulvo xutmedo ( *C)

3) uumedaa relative (%)

4) presibn atwmosterica (ub)

5) nuvosiuaa (octas)

6) rapicez y aireccibn del viento (mum s-*)

1) evaporacibs (um)

38) precipitecibu (ims)

Para 1983 se tienen 19 eatos diarios (U5:G0 a las

23:00 ueoras) ue las varizszoles (1 » ©) arriba wencionauas,

y un voelor por aia Ge evaporacioOn y precapitaciatna.

obtuvieron lss wedias tnensuales de da temperatura

ambiente en Puerto Petasco, Son. para los atos de

1966-1985 y en San Felipe, BwiG. pare los atios ae

1961-1983, Las medias wensuales de las dem&’s variables

(2 a 7) en Puerto Petusco correspouden al periodo ae 1979

a 1986 con uwlgunas series ianccwpletas,

Se recopilaron tres series anuales Ge radiaciou

solar diaria en Yuma, Arizona E.E.U.U. obtenidas del

Arizona Climate Sutimary para los aos de 1984 a 1986.

Datos de temperatura superficial gel war en Puerto

Petasco, Sonora fueron obtenidos del Centro Ge Estudios

Gel besierto y el Ucbano (CEDO) para los atios de 1976 a

1984 con la siguiente periodicidad: De 1976 a 1980 un

dato Giario (8-12 horas), y ge

1981

a

1984

dos

datos

giarios (%8-1U y 16-18 boras).

Se usan los Gatos hidrogrh&ficos (perfales de

temperatura) colectaaos en 37 cruceros realizudos de 1959

a 1982 por diferentes instituciones. Estos se encuentran

recopilados en el vanco ce Getos hidrogr&ficos del Goifo

18

3.2.2 An&lisis de datos méteorolbgicos

Datos metsorolbgicos de Puerto Petasco Pee eT ee eee eee se

Los datos ucrarios de 14983 tueron interpolaaos

lanealmente para obtener 24 Gatos por dia, se separb en

componentes U y V la rapidez y direccibn del viento coun

el fin ae interpolar vectorialmente,

be las series norarias se obtuvo la media diaria

(figura 2) y la media monsual (figura 3 Ifinea punteada).

El diagrama de astillas para lua rapidez y direccibn cel

viento interpolada y promediada vectoriulmente se muestra

eu la figura 4,

Con Las variables meteorolbgicas e bhidrogr&ificus

diarias se estimaron los valores diarios de las presiones

de vapor

(eg,

y

ew)

y

wnumedades especificas (qa y ds)

eefinidas en el capitulo 4, asi como sus Giferencias

Se=(ey-en) y

Oq=(ds-qa).

Las series anuales de eg, ew y

Ae Giarios sé wucstran en lu figure Sa, y das series anuales ae las méeagias mensuales obtenicgas de los vulores

Qiarios se muestrun en la fagura 5bd; las series anuales

ge Los valores diarios y ias medias wensuales pura las variables de 1a tumedad se wmuestran en las figuras 64, b.

rig

TEMPERATURA DEL AIRE (°C) ‘) HUMEDAD RELATIVA PRESTON ATMOSFERICA (mb) 35

a) (°C)

Ae

15

1B prom I pry mm rr TTT TT

I

1

1

1

i

i

1

1

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1

i

1

1

JAN-FEB.

₁₉₈₃

_{1983 1983}

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₁₉₈₃

JUN

₁₉₈₃

JUL

₁₉₈₃

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₁₉₈₃

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₁₉₈₃

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₁₉₈₃

₁₉₈₃

₁₉₈₃

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1

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1

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₁₉₈₃

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_{1983 1983}

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₁₉₈₃

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₁₉₈₃

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₁₉₈₃

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₁₉₈₃

₁₉₈₃

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₁₉₈₃

₁₉₈₃

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₁₉₈₄

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7

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JAN FEB MAR APR MAY JUN. 1983 1983-1583 1983 1983 1983

Zz Proucaies Giurios de los aetos weteorcibgicos ue Puerrto

PeTasco, Sou. en ei ake ce 165, Guleniacs oe los

walos oorarics,

a) Lewperatura Awbiente ( °C)

uo) buimwecaa relativa (%)

c) PresiOu atwdsfdrica (ub)

a) Evaporacitn (mi/dia)

©) Rapicez del viento (u s

4) Nubosiaad (1/8, octas)

RAPIDEZ

EL

VIENTO

(n/s)

EVAPORACION

(mm/dia)

NUBDSIDAD

(octas)

big 2

1¥a

1d) (mm/dia)

14 12

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JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC JAN 1983 1983 1583 1983 1983 1983 1983 1983 19B3 1983 1983 1983 1984

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1 1 L i i t

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL. AUS SEP OCT NOV DEC JAN 1983 1983 19B3 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1984

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1983 1983 1383 1983 1923 1383 1983 1983 1983 1983 1583 1983 1984

20

TEMPERATURA

DEL

AIRE

(°C)

HUMEDAD

RELATIVA

(%)

1

JAN FEB MAR APR MAY JUN UL gus set per NOV DEC JAN

1 1 1 1

PRESION

ATMOSFERICA

(mb)

big 5S tHeuias mensusles ae 40S watlos uetcorolbgices: Lis dhucas coutinuas representan ius _{ovutesioas ae 197¥ a} 1yoo0, #@ partir Ge Los resvueues ucusuales del Seite tee y

dus Uarras verticules represeutanu el exrLor eSltabhuaru

(su %) subre 42H wedia. Las d4ucas punleauas

Tepresentan 148 wedias meusuates pars el ahic ce 1483.

a) Temperatura Awviente ( °C)

vb) bunedud relativa (%)

c) Presibn atuOsférica (uv)

a) Eveporscibn (wu/aia)

e) K&pidez Gel vaento (wu s+)

i) Nuvosioaa (1/8, octas)

(mm/dta)

EVAPORAC

ION

VELOCIDAD

VIENTO

(m/s)

NUBDSIDAD

(Oktos)

big

12

d) (mm/dia)

1 1 1 L

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT Nov DEC ee 1

2 mr OI r T r 7 rm 7

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SEP-OCT.

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JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC JAN

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2

w& &

variables Ge lu wumedad Giaria se wuestran en la Tabla I,

De Los valores mensuales se obtuvo la media wensual

y ta adesviacibn estancard en el caso Ge la temperatura

ambiente para Puerto Petasco y San Felipe (vex fagure 7),

con dos datos Ge 1979 a 1986 sé c#elculb le wedia y da

eesviacabn estanudard wensual para cada mos en Las series

anuales completas. A partir de la dGesviscibn estandard

se estimb el error estandard que resulta al promediar las

Series anuales considerauas, Las medias mensuales de las

variables meteorolbgicas

de 1979 a 1986 sou resumiaas en

da Tabla II,

Las tres series anuales de radiacibn solar diaria en

Yuwa, Arizuna (E.E.U.U.)

se muestran en la

figura

8

y

son usadas pura verificar das Simulsciones de 1a

radiacion solar que se calculsen en cl capitulo IV.

3.2.3 Ankiisis de datos nidrogrhficos

Devicgo a que la wayouria de das series anuales de

temperatura superficial del CEbDU (1976-1984) estaban

incompletas, se promediarcn todes los datos Gel wasmo aia

PRESIONES

DE

VAPOR

PRESIONES

DE

VAPOR

Big

5

5B

4B

38

20

mt

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1 FEB MAR APR MAY

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JAN JUN JUL AUG. SEP. OCT NOV DEC JAN

1983 1983 1983 1983 1983 18B3 1983 1983 19B3 1983 1983 1983 196

Pott

i

Pop

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JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC JAN

1983 1963 19B3 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1984

a) Valores Giarios para 19835 we: Presibn Ge vapor a

Suturacabn 6, (curva Sstperiocr); presibn us vapor

vel aire ©, (curva autermedia«) y Gifereucia entzr e

das presioues de vepor (éy-e4) [curve anfexvior].

Lb) begass weusuates pare 1985 Ge: Presibu oe vapor a

saturacabu ¢, (curva supericr); presibn ce vapor

Ge aire ey (curva anuteruedis) y uiferencia entre

HUMEDAD

ESPECIFICA

HUMEDAD

ESPECIFICA

Big 0

nN &

38

25

28

ietlanAtyMya

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MAY.

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_{«1983 «“isag._—«Ss«si983=«}

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_{188318831983. «19831984}

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JAN-FEB.

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₁₉₆₃

JUN

₁₉₈₃

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_i983

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₁₉₈₃

SEP

₁₉₈₃

CTO,

₁₉₈₃

₁₉₈₃

ODL

₁₈₈₃

JAN

₁₉₈₄

a) Valores utarivos para 1985 ue: tiumeaaa especifica 4

Saturacabn a, (curva superior);

lumedad especifica

Gel aire «gy, (curve antlérwmecgaa) y oilercucia extre das buuedsaes especaficas (as-qga) Leurve aiuferior).

25

Tavia 1 hedias auvales ae los aatos meteorolbyicos €

hidrogrhfices diarios de Puerto Pehasco, Son, en 1483

Parkuetro Univades We dia Desv. Est. hinine hixime

Pa=Presibn

W= ak

ey=rresiba €y=Presibu Usg=huuecuad

euperutura de ba superficie del usar ( °C)

euperaturé del sire ( %L)

Td=Kemperatura de vuivo ubsucoo ( °C)

li,k.=Lumeuad Kelatava (%)

Atwosftrica (uu)

Nuv=Nuvosidad (1/858)

piscez oeh Vaente (um s-*) iv=blvaporecitn (uu/a4da)

de vupor a saturacibs (ub) ce vapor cel aire (mv)

TEMPERATURA

AMBIENTE

°C

TEMPERRTURA

AMBIENTE

°C

bay

35

38

25

28

15

al er T T ET SET Terre T Tr 1 i

1 1 1 1

JAN FEB MAR APR ny aN el AUG SEP OCT NOV DEC JAN

SAN FELIPE 1961-1983

35

3B

25

20

15

T a T ee ] T

I 1 1 t 1 1 1

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP DET NOV DEC JAN

1 L 1 L 1 1 L 1 1 1 1 L 2

PUERTO PENASCO 1866-1985

1 béGivs Wensuabes y Gesviaercues estanuaru woe da Leuperetura eubieble para Les series ae Gates

lichisStales ObLeLiuas Ge LES TesumenesS wmensuales ac da

bazeccabu General cei SeiviciG etecrolbgico Nucaonal, a) Pare San Keitape, bel. os 1961 a 1¥db5

Tabla ii hedias wa OvuteniGos

wéensual del Servicio heteoreltgico

Los aqates ue la tenperatura cael

euias mensuules de Los Gatos vutenidos Ged

CLDO os 1976 a 1984,

a 1ss6,

son las w

ThAR TAhb

ensuales de dos aatos

27

ueteorolbgicos &@ partir ae Luss tarjetas d

Nucional de

ihAK=temperatura de Lu superficie

gel war ¢( °L)

YDAMB=Lemperutura uel sire

hek.=Muuecau Kelative (%)

P.,AtM=rresibs Atuosltrica

NUb=Nuvosicaa (1/8s)

VEL=Kapiaez uel Vaento (u

EVAP=ivaporacion (uu/ata)

Mk&D=hedia anual

STD=besvisacibn estandard

( *c)

Cub)

$= 4)

¢

ju aD

resumen

LIT

RADIACION SOLAR RADIACIDN SOLAR RADIACION SOLAR FA

“200

28 42B 5

lp Fins.

2

$$

——_$______—

ap

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L 1 1 1 1 1 i L d

JAN. FEB MAR APR MAY. JUN JUL AUG SEP OcT NOV DEC JAN

1984 1984 1984 1984 1984 i9e4 18B4 1984 1BB4 194 1984 1884 1985

400 300

108

a re 7 ore 7 aay 7 a 7 T iia T T

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL. AUG SEP OCT NOV. DEC. JAN 1985 1985 1985 1985 1985 1985 1985 1985 1885 1985 1885 1985 1986

400 308 200

A

102

a+

_i

pre

₁

_|

_I

rT

_i

_i

en prem

_i

_i

_t

1

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL. AUG JAN

19BB i986 ©1986 i986 1986 i886 1886 1386 1987

Mauiecabs sOlar en Lume, Arizoua bb, UeU, LGuace ced

Arizoua

Chauiztle

Suuuary.

Las

dineas

continua s

Fepreseutan bu radiracibn solar calcuisda pale da dutatud ce Pucrto FeTasco con la rehacitn ce Secael y

Beauury (1973), excluyenco eLéctos dé nubosidad:

29

auual, A esta serie se le aplict un filtro Hamming

(pasabajo de 0.25,0.5,0.75) para suavizar la curva, y la

Serie resultante es la que serkh empleada en e€1 chlculo ae

los flujos de calor aire-mar (ver fagura 9), La

estadistica anual de estos datos se wiuestra ex tua Tabia

I.

Se tuvo acceso a informacibn nidgopeb fica obtenida

en 37

cruceros

realizados en la zona dé interés.

En la

Tabla III se muestra la fecna de Estos, asi como la

institucioOm que realizb cada uno de los 37 cruceros

analizados,

A partix de los perfiles de temperatura se obtuvo la

temperatura superficial y se calculb iw enexrgha potencial

(@), el caitor alwacenado

(&)

y

Ila

densiaad

de

calor

almacenado (q) (se definen ugelaute),. Posterivormente se

separaron las estaciones en cinco iutervalos ae

profundidaa (0-25, 25-50, 50-100, 10U-20U0 y >20U wetros)

y S86 agruparcn por mes, Se calculb ia wedia wensual y La

acesviacibn estandard con 6l oOvjeEeto ue obtener un ciclo

estacional Gepresentativo en cuda antervalo ae

profundicad,

La aistrivuciba estacional ae la temperatura

TEMPERATURA

DE

LA

SUPERFICIE

DEL

MAR

3u

PUERTO PENASCD. SDN. 1976-1984

a 3B5

35 35

38

25

20

is

1B prem rm 7 7 RT TT 7 ETT 10

1

1

I

|

i

1

|

i

1

I

i

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP DET Nov DEC JAN

i} 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2

¥ ‘Lempceratura ae da superficie eel max en Fuerto FeTusco,

Sonora, ObLeEDLva Cou uAtUs. Gch CLUUL, proiwevarenac LoCces LOS GulOS YUL HULO pats LN masuo Gha, GuLrette los alos conthiua Lepresebta dUS waisiUus Ly¥to-iys4, tH Lives

31

daola J1lI- Fuente ae lous datos nidrogrhficos usados TRrrrrrer

BF = CALCOFI = Califcrnia Cooperative Uceanic lisaeries

Lluvestigatious,

F = IN¥ = Instituto Nacional we la besca

€ = CiCLSE = Centro oe Investigacibn Caenthiiica y ce Eaducacibn Superior de Ensenada

I = 116 = Instituto de Investigaciones Oceanolbgicas U.A.U.C.

regiones someras (nm ¢ 25 w) y para las regiones profundas

(a > 100 w) se muestran en la figura 10,

La medida de estratificacibn usada es la anomalia Ge

energia poteucial 0, sugerida por

Simpson et al, (1977).

Esta es un indice de la estratificacibn de la coluuna de

agua y representa el trabajo que tendria que realizarse

para mezclar completamente ta columna de agua,

Simpson et al. (1977) Gefinen la anowalia ae

energia potencial como:

@ = 1/af _{(B 7 b) g z Gaze}

en donde:

ges da aceleracibn gravitacicnal, wu lw profundidada del

fonao y p es el perfil ae densidad

Si una columna se encuentra ‘completamente mezclada

v=0 y para una cclunna establemente estrutificada

@ > WO. El caso iAnestabdle (@ < UW) no puede perdurar

mucao, wado que la consecuente conveccibn ocurriria

TEMPERATURA DE LA SUPERFICIE DEL MAR 35 w Ss nm a ny 3 uw iv

a

12

35 °

Temp.

°C

A

A

| r 38

1 F 25

7 + 28

| r 1S

ee

TT |

JAN₁ FEB_L MAR₁ APR_L MAY_I JUN₁ JUL AUG SEP OCT NOV DEC JAN

L 1 1 1 1 L 2

bistrivuciabse estaciconuad ce La lemperutura supexrfaicizl

en ef

site

Uolfo

ce

Calafernia

pera

i885

vregicues

somecras (u¢2Z5 uw) y las regiones profunuas (uu) 1UU uw).

X - teudas mensuales we ics datos aivrios del CEBU Gn Luerto bFeLusco, Sonora,

A - heuias mensuuies Coteniues Ge lus Ouservucicnes

uidercgrh’ficas pura eh intervaio ue profundicaa ae

Uwe ZS wt,

oO - beaies mensuales obLeniaas ce Las OvservucicnEes

ohorcegrifacas para el autlervaio ce profunuiced ik > 10Uu uw,

+ - hedias mensuales ovtenidas de Literpolacicnes

“uechas €n das ge4ficas we Kobiuson (1975) ou un

punto ubicaGo en la parte central dei alto Golife

34

interpretacibn Ge que @ < UW xepresenta una fuente de

mezelsa, oO enexgia cinética (turbulexta). En este estudio

se evalu& @ nasta una profundidéd mhxima de 200 w.

Taubitn se obtaene el ciclo estacional del contenido

ce calor & y de la Gensidad Ue Cuontenico de calor q para

los misnos iantervalos ge profundicaa establecidos. El

contenido de caler de la columna ue agua esta definido

por la ecuacibn:

4

G@ = Cp pw hb To

eo J wp

doude:

Cy es el culor especifico a presibn constaute, pw 6s lu

geusicad ael agua = 1024.03 hg w-*, uv es 16 profunrdidaa

ae la columnua Ge agua en metros, y T es la temperatura

wedia de la columna ce agua,

De La €cuacibo previa se obtiene du deusidad de

coutenido ae calor y (proporcionai o La temperatura media

de lu colunnea).

La variscibn estacional sce VY, &Q y q para Los

intervaios de profunGgicad estubleciucs, se muestran en

35

antervalos y amplitudes corréspondientes,

3.3 Khesumen y discusibn

a) Metsorologia

Nuestro an&lisis indica que 61 alto Golfo ae California

se encuentra localizado entre Gos regiones &ridas y sé

caracteriza por presentar grandes carnbios diurnos y

estacionales de temperatura, Adembhs se destaca por mantener

confinada a lo largo de su extension, ula masa de aire

bimeda (probablewente Ge origen naritino) cuyo valor medio

anual de humedad relativa es de ~ 70wW (promedico 1979-1986),

y que oujo conaiciones normales sé encuentra en balance

termodinkwico con la masa de aire ubicuda sobre el Uckano

Pachfico tropical ad Ceste oe la parte central ae México.

Kste balance tambitn implica que no existen flujos de

gunedad tuertes desde el golfo hacia e1 continente a menos

que algun feubmeno atwosftrico ve wesoescala perturte el

equidibrio.

Valores de evaporacibn mecdioa en tina en les regiones

costeras resultan en una weais anual oe 6.3 mu dia-*

(~ 2.3 m atiom*). La evaporacitn estimada por medio de la

Q/h

Hig

20 1B 16 14 12 18 SNM 30

L JUN JUL1

54

4

34

>

14

-1-4 6 4 JAN di

ec) (J

bastrivucabu Gstuciousl de:

mT MAR 1

ow?)

itAPR

\

bensrLuau ae 1 MAY J MAY calor

LJUN

1

JUN 1 JUL1

AUG

AUG

a) Calor

@iwmucenusuc y

_{c) bstxratifacacatn VU;}

eluacenauo, uv) GuteLicas pura EL

JAN 1 138 128 110 108 9B 82 70 68

Q/h:

Wa 38 4 284 Big dz

b)

c)

licu DU ibe 1 FEB Ww T 1 1 FEB 1

(10° J

(J m3)

1 il, MAR MAR

a)

L JUN 1 1 APR MAY i 1 1

para el auLervalo

1 L AUG SEP

+

-1 I

JUL AUG SEP NOV DEC

I 1 1 1 L

1 1 1 J L 2

ee}

a) (10%) ®%)

“

5B

4D

“

“

128

.

1D b)

108

Q/h 2

8D

72

poteTH oO Gc D> Zz

1

1

i

JAN-FEB.

₁

₁

sMAR)=—sOAPR-s

₁

MAY.

₁

JUN

₁

JL“

_i

ssAUG,—<S

₁

SEPSOT

₁

SCN

₁

182 168 14D 120 108 0 82

4D 20

c) (J m3)

DEC JAN 2

Fag 45 Loew Jl, pate ¢€2 iutervelo ce jprofunercau ue

iv’ uw.

mH

DEC

n$3

2

152 142 138 128 112 188 98 70 62

a)

(10% J mw)

39

1 JAN

1

i

APR MAY JUN JUL AUG SEP

L 1 1 1 1 1

1 "T mr "| OcT NOV DEC JAN

1 J i 2

558

Big 14 loew 11,

ZUU ie

i

1

NOV DEC JAN

1 1 2

TN FT TTT Ty ea

1 1 1 1 1

AUG SEP OCT NOV DEC JAN

1 1 1 1 2

Q/h 5,

Big

Q 1828

242 . ”

2324

a) (108d mm)

220 £

210 208 19

178 168 158 140 138

40

128 JAN

1

32 «

esd

6) (18° wm)

82

75:

. 65

60

1180

ee

o) {J mv)

.

san

B20 ct

708

628 ®

o2e * .

400

300 *

202 x .

188 = x .

o a G Zz 6-3 = S m—= 3

41

Yaola 1V Ampiatue e amtervalo del cicio estucionol oe energha potexcial UV, para varios intervaios oe profunciuad obteniaos de las OvServacionés siarogrhficas,

intervalo de Prof,

@ whxino

0 winino

@ wax. - © man,

(verano)

(invierno)

(amplitud)

‘lavla V Amplatua e€ intervalo del ciclo wstacionald del culor

aliacenuaeoo wu, para Varios antervaios ge profunaicuu

obteuiaos Ge Las obServuciones nidropgrificas.

Intervalo ce Prof, G whaino & whninoe G@ max, - & Din,

(verso) (avvaezruo) (aniplitud)

Vi Amplatoua oe intervalo del ciclo estacioual Ge La

aqeusioau Ge calor al/an, para Varios autervalos ae profunaioaa ovteniaus de las ovsérvacionues

naidrogrhficas,

Intervalo ce Prof, Q/u whxino G/an winiwo G/u max, - G/u win,

(verano)

(auviaerno)

(amplitua)

44

3.1 wo dia-* (~ 1.1 w ao-*), este valor representa ~ SU Ge

da evaporaciobn medida en taua en tas xegiones costeras,.

Esta evaporacibObn relativamente baja es causada por €1l valor

inesperadamente alto de la tumedac relativa (7Uw) dentro de

la region. Valores de evaporacibn atn menores

(2.2 wu alia; ) se obtuvieron con la serie de datos de 1983,

asociados a un valor wmbaxino de La bunedad relativs aun mayor

(~ 80%) en ese ao en particular,

La region tambvitbn se cestaca por la predominancia de

condiciones de cielo despejacgas durante la primavera y el

ototo, con una coberture media anval de 0.3, observanaose un

comportamiento estacional bien cefainido, con los valores de

nubosigad mis altos (~ 2.8 octas) en verano € invierno. La

nuvosiaag en el ato ce 1983 fub particularmente baja (= 15

octas) con frespecto a la nubosidad que uubo de 1979 a 1986

(~ 2.2 octas).

Los vientos cercanos a da custa presentan una

componente diurva fuerte debido al Sistema de brisa

mar-tierra., Después ce cbteuer las medias diarias (filtrar

brisas), los vientos presentan un valor wedio anual ue

3.8 w s~*, Urientunaoo la direcciobn del viento con respecto

aoun cyte e lo largo ael goifo, vewos que los vientos por lo

general se desplazan paralelos a dicno eje con un sentido

45

trunsiaciones en la direccibn se encuentran moduladas por el

ciclo estacionai oel cualentamiento solar, cou los vientos

surestes predominandgo de Mayo a Septiembre y los vientos

noroestes de Octubre a Avril (ver figura 4). Ks probable

que los vientos en el alto golfo, lejos ae las regiones

costeras (fuera ael efecto ue brises locales) tiendan a

soplar a Lo largo del eje cel golfo. El comportamiento

estacional de los vientos es cunsistente con la distribucibn

estacional de la presibn atmosftrica, con los valores

mhximos en invierno y los minimos en verano (ver figura 3c).

Las distribuciones estacionales de la presiobm utmosfbrica y

ae la ia direccibn del viento son cousistentes con las

posiciones del centro de baja presibn sugeridas por Kodeu

(1958) y Hasting y Turner (1965).

b) Oceanograria

Los datos widrograficos disponibles para el alto Golfo

we California wuestran que La temperatura ae ia superficie

Gel war @€s mayor en las regiones profundas (n > 100 w) gue

en las someras (a < 50 ww) de Octubre a Marzo y wenor de

Avril a Septiembre (ver figura 10).

El ciclo eéstacioual de la temperaturrra superficial

tiene una a@auplhitud mayor en tas tegiones someras (nasta

ticnen una amplitua de ~ 13 *C (ver figura 10),

c) Kstratificacibn ¢

Los ciclos

estacionuales

dae

da

estratificacibn

6

obteniaos de las oObsServacioues hidrogrkfacas wuestrun que

las &4reas donde 1a profundidad del ionudo no excede los 25

metros, la energia potencial W es cero « lo Largo del ciclo

estacional, lo que inagica que las regiones someras (a < 25

m) se encuentran mezcladas durante el ciclo estacional. Las

hreas cuya proiundidad es wtayor que 100 mm permanecen

estratificadgas a lo targo del ciclo estacional, con ta

estratificacibn

ubs

fuerte

en

el

verano

(nasta

G6 = 700 J m*) y con vulores bajos en invierno

( b~ 40 J m-*) [ver favia IV).

a) Calor almacenado W&

Los caclos estacicnales del contenido de calor &

obteniaos age Las ovservaciones wiorogrhficas muestrau que en

das regiones

somereas

( u ¢ 25 w),

ch

calor

alnacenado

,taene una amplatud ce 11.4 x 10° J m-* con un valor winino

ae 1.3 2% Ju® j wo* en iainvierno y un valor wmhxrxino ae

12.7 x luv J w-* en verano,

41

100 w tienen una amplitud wedia de 58 x 10° J w-* con un

valor winimwo Ge ¥U x 10° J wr* en invierno y up valor whxino

de 148 x 1u* J w-* en verano (ver Tabvia V).

La variacibu estacional cael calor alwacenado @ es el

resultado ae los efectos de la temperatura weais ace la columna sobre la profundiaad de la wisma, cou los valores de calor almacenado aumcentanago con da profundidaad, das

amplitudes gel ciclo estacional presentan el uwisno

comportamiento. La cantidad de calor almacenado tiene una

relacibn lineal con la profundidad, Los valores whxiuos de

calor almacenado én el verano para los intervalos de profundiaad establecidus pueden sex obtenides a partir de

una relacibn lineal que resulta de una regresitn hecna uw ios

valores miximos obtenidos ae ias cbservuciones, con ia

Siguicnte relacibn:

Q (m&xinmo) = 3.76 + 0.976 4 % 10° J me* 2

donae:

“2 = Profunciaad en metros

Simiiarmente, ios valores winimos que rcesultan en invierno

48

G@ (minimo) = -1,0Z2 + 0.6031 2 X 10° J m-*,

Las auplituges que se obtienen para el ciclo estacional

pueden ser estimadas con La relacibn:

Amplitue (@) = 5.38 + 0.345 Z@

X 10° J w-*.

e¢) Densidad Ge ccoutenido de calor gq

La densidad de contenido de calor q es funciobn de la

temperatura media de la columna, los ciclos estacionales Ge

gq obtenidos con las observaciones hidrogrhficas muestran los

velores mininos en invierno, el valor n4nimeo de

g=40.4 x lu-® J m-* para

el intervalo de prorunadidad de Vv a

25 metros indica que la temperatura wedia whs baja de da

columna ae agua Sé presenta cen las regiones soneras, y el

valor m&ximo de 128.5 x lu-° J m-* en el mismo intervalo

andica que la temperatura wedia wuhs alta we lw columna

taubitn se presenta en las regiones someras,

cousecuentemente la ampilitud del ciclo estacional disminuye

desue 88.1 x 1u-* J m-* en les regiones sOMeLrAS hustea

28.6 x 1u-* J m-* en tas regiones profundas, estos

resuitados indican que la wayur amplhitud de lea temperatura

media ae Ja coluuna se tiene en lus regiones someras, y que

eu aunvierno q tiene valores wmuy cCercanos paré todos los

49

4 FLUJOS DE CALUk EN BL ALTO GOLFUO DE CALIFUKNIA

4.1 Introduccion

En este capitulo se nace una evaluacion actualizada de

los flujos de calor a través de la superficie en el alto

Goifo de California, usando Los datos recicutemente

cisponibles que iueron presentados en el capitulo 3, Los

chiculos se hacen primero a nivel diario para el sto de

1983, y luego se cowparan las medias mensuales de los flujos

diurios coutra los fiujos calculados cou las wuedias

mensvales de los aatos meteorolbgiccs, Esta comparacibn se

mace con ¢1 propbsito de tasar la validez del uso de datos

meteorolbgicos mensuales; una vez justiiicado, se pueden

hacer chiculos para otros atos y para weaias mensuales de

mucnos atios. Esto tambien permite usar las medius mensuales

age teuperatura superficial obtenicas a partic de nuestro

banco de Gatos uiadrogrhficos, para estimur dos flujos

superficiales de culor Lejos de ia costa.

La diversiaad ae f£brmulss para evaluar jos flujos de

calor nace «ificil Gecidar cueles son las mejores y/o m&s

50

fos aos juegos de fbrmudas que a nuestro juicio son los

mejor justificaaos, se comparan y discuten sus resultados, y

finaluwente se elige uno parz su uso en el siguiente

capitulo. El propbsito uae este ejercicio e€s investigar

fasta gue punto som cousistentes las parametrizaciones

usudas, y pogér asi poner cotas 4 la precisibn de nuestras

estiamaciones,

4.2 Formulas para caicular los fiujos de calor

El flujo total o neto de calor @¢ por uniaad de

tiempo

a través de una superficie con &rea horizontal unitaria

pucae ser expresado con una buena a@proximacibn con cuatro

térmainos:

Qf = sy - Ge — Gb - kh.

on aonae:

Qs, = Es el flujo neto ue Onmuu cortu; o sea lu insolucibn

(xadiacibu solar) wenos Lu radiacibn ce cuda corta