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1. INTRODUCCIÓN: Se conocen los efectos catastróficos que episodios climáticos como El Niño han generado a través de los años, cuando éste evento se produce se presenta un calentamiento masivo de las aguas del Pacífico Ecuatorial originando mortalidad en aves, peces y en seres humanos por las devastadoras consecuencias de sus interacciones océano-atmosféricas directas e indirectas; este fenómeno natural presenta la mayor variabilidad interanual de temperatura y precipitación a escala global, de entre todos los fenómenos naturales conocidos. A este evento océano-atmosférico se lo conoce con el nombre de El Niño, denominación histórica, ya que se presenta junto a la costa de Suramérica alrededor de los meses de diciembre por navidad; estos cambios están conectados directamente a cambios en todo el Pacífico Tropical, e indirectamente a cambios en el mundo tanto en la atmósfera como en el océano. Así tenemos por ejemplo, que la región del Pacífico Ecuatorial Oriental (Este), donde se ubica Guayaquil, está bajo la influencia del centro dominante de alta presión atmosférica del Pacífico Sur recibiendo normalmente 91,4 mm de precipitación por año; en tanto que en el Pacífico Ecuatorial Occidental (Oeste) donde se ubica el archipiélago de Indonesia, con un centro dominante de baja presión atmosférica del Pacífico, normalmente recibe unos 254 mm por año. Durante la ocurrencia de un evento El Niño el centro de baja presión atmosférica del Pacífico centroeste, se eleva más de lo normal y el centro de alta presión atmosférica del Pacífico Sur baja, produciéndose una oscilación de presión atmosférica entre los centros de alta y baja presión. Los vientos alisios que normalmente se mueven de este a oeste, durante una oscilación negativa de los centros de presión atmosférica, se debilitan e incluso pueden cambiar su 1 dirección. A esta interrelación océano atmósfera se la conoce como “El Niño” y la Oscilación del Sur (El Niño Oscilación Sur ENOS). Los eventos más catastróficos se han presentado según la NOAA (21) en El Niño 1982-1983 y en 1997-1998 (anexo I y II), denominados “Meganiños”; en estos años se presentaron fuertes oscilaciones negativas de la Oscilación del Sur, estos fenómenos llevaron a los científicos a cierta clarificación de las complejas interacciones globales de parámetros entre los cuales se encuentran las temperaturas superficiales del mar, patrones de presión atmosférica en el Pacífico, ocurrencia de sequía en ciertos lugares, excesivas lluvias en otros, y los disturbios en el comportamiento de la fauna y flora tanto marina como terrestre. La predicción del evento El Niño está asociada a la del clima, ya que busca a nivel global caracterizar variaciones climáticas durante períodos de varios decenios, y evaluar la posible reacción del clima ante influencias naturales o artificiales. Se conoce también, que en la región de América Latina, existe poca investigación sistemática sobre las características espaciales, temporales y semánticas (tipológicas) de los riesgos asociados con el Evento ENOS o sobre las causas que se halla en la base de la acumulación del riesgo, que se viene incrementando. Entendiéndose como riesgo de desastre, la probabilidad de un evento amenazador que supera la capacidad de resistir y recuperarse de un grupo social, una actividad económica o una infraestructura vulnerable. En ese sentido, el riesgo de desastre no está relacionado únicamente con la probabilidad de que ocurra o no un evento natural ENOS, sino más bien con los niveles de amenaza asociados con este fenómeno (posibilidad de inundaciones, sequías, incendios, deslizamientos) en lugares particulares y a la vulnerabilidad de la actividad social y económica y de la infraestructura en áreas susceptibles a la amenaza. 2 La recurrencia del Evento El Niño en el Pacifico Sudeste, con marcados efectos socio-económicos, llevo en 1974 a los países de Colombia, Ecuador, Perú y Chile que conforman la Comisión Permanente del Pacifico Sur (CPPS) a constituir el Programa Estudio Regional del Fenómeno El Niño (ERFEN), teniendo como objetivo predecir los cambios oceánico-atmosféricos con anticipación suficiente, para establecer políticas de adaptación o de emergencia frente a variaciones en el rendimiento pesquero, agrícola e industrial y decisiones de mercadeo, manejo de recursos hidrobiológicos (5). Asimismo, los estados miembros de la CPPS, convinieron que este programa sea integral y multidisciplinario en los campos meteorológicos, oceanográficos (físicos y químicos), biológico-marino, biológico-pesquero, de capacitación y socio-económico estableciendo el Protocolo sobre el programa ERFEN (8), que en su artículo V señala, entre otras actividades descritas que se debe mantener un registro continuo de las variables meteorológicas y oceanográficas (físicos y químicos) desde estaciones fijas; además, propone realizar cruceros estacionales coordinados y de la misma forma, manifiesta mantener observaciones biológicas individuales y de comunidades, como indicadores sobre la variabilidad del ambiente y sus efectos. El Instituto Oceanográfico de la Armada (INOCAR) ha realizado a bordo del Buque de Investigación (B/I). ORION diversas campañas oceanográficas que suman un total de 92 cruceros hasta la fecha, de los cuales 8 son regionales en coordinación con la CPPS y 3 antárticos. Estas campañas se han venido desarrollando en sus inicios con periodos de tres meses (4 cruceros), mientras que en los últimos años se han venido dando irregularmente siendo cada seis meses (2 cruceros), uno por año y en otras ocasiones ninguno, lo que ha ocasionado espacios vacíos en la recolección de datos secuenciales. Para obtener una adecuada valoración de las condiciones de las costas ecuatorianas, la CPPS recomendó la recolección de información periódica del comportamiento del ecosistema marino mediante monitoreos costeros en 3 estaciones fijas. De esta forma, el INOCAR, con la finalidad de estudiar y pronosticar de manera temprana el desarrollo de eventos cálidos (El Niño) y fríos (La Niña), estableció 2 estaciones fijas 10 millas costa afuera, frente a las ciudades de Manta y en la Libertad, donde se obtienen muestras desde los 100 metros de profundidad hasta la superficie, para analizar la evolución de la estructura termohalina (temperatura y salinidad), variaciones temporales de los parámetros hidroquímicos (fosfato, nitrato, silicato, nitrito y oxígeno disuelto) y las condiciones biológicas encaminadas al estudio de bioindicadores. Las estaciones costa afuera de La Libertad y Manta se vienen ejecutando desde diciembre de 1988 y 1991 respectivamente con muestreos cada 30 días. El propósito de la presente investigación es obtener tendencias del comportamientos en las concentraciones de los parámetros hidroquímicos como el nitrato, nitrito, silicato, fosfato y oxígeno disuelto en las estaciones fijas costeras, de tal manera que permitan aportar en el conocimiento de la presencia de eventos climáticos como El Niño; constituyéndose en punto de partida para posteriores investigaciones, que permitan una adecuada predicción del mismo y que a su vez permitan informar de manera oportuna a las autoridades competentes, con el fin de advertir a la comunidad evitando la pérdida de bienes y de vidas humanas; tener una adecuada evacuación de personas ubicadas en zonas históricamente afectadas, una adecuada planificación de obras viales, planificación de cosechas protección, arquitectónicas y hasta de de cultivos, evitando los constantes desabastecimientos que se producen cuando fenómenos climáticos arrasan con cultivos. 4 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: 1.1.1 DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA: Las alteraciones climáticas constituyen una de las principales preocupaciones a nivel mundial que mantienen ocupados a los más renombrados científicos del planeta. El calentamiento global, ha provocado que períodos normales y estacionales que se presentaban anualmente, vayan tomando manifestaciones cada vez más agresivas, períodos de sequías pronunciados, en sitios donde históricamente no se producían versus inundaciones en zonas que nunca habían presentado tales niveles de precipitación. Con estos antecedentes se entiende que en las zonas mas afectadas, a nivel nacional se priorice el estudio de fenómenos climáticos, en este caso particular, en el estudio del Fenómeno de El Niño, y que instituciones como el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrografía (INAMHI), Ministerio del Ambiente, Centro Nacional de Investigaciones Marinas (CENAIM) e INOCAR, realizan continuos estudios, para poder entender y predecir la manifestación de este fenómeno climático. Internacionalmente, la Comisión Permanente del Pacífico Sur (CPPS), el Centro Internacional del Fenómeno El Niño (CIFEN), ENSO, Instituto del Mar Peruano (IMARPE), buscan relacionar indicadores de cada país para identificar indicios de aparición de fenómenos anómalos como El Niño o La Niña. En la actualidad los esfuerzos a nivel internacional son compartidos, gracias a las herramientas electrónicas con las que se dispone. Existen varios trabajos sobre el comportamiento termal y la ocurrencia de fenómenos ENSO, y de indicadores biológicos en eventos climáticos del El Niño, muchos de ellos predictivos de la ocurrencia del nombrado fenómeno, pero muy pocos sobre investigaciones que relacionen los parámetros químicos como los que son objeto de esta tesis. ¿El comportamiento de las 5 concentraciones de parámetros hidroquímicos (nitratos, nitritos, fosfatos, silicatos y oxígeno disuelto), pueden aportar para el entendimiento de Eventos El Niño? 1.2 OBJETIVOS: 1.2.1 GENERAL: Determinar el comportamiento de parámetros hidroquímicos en estaciones fijas costeras del INOCAR ubicadas en La Libertad y Manta, tendencias de su conducta, para que al ser correlacionadas con los otros indicadores existentes como temperatura y salinidad, puedan servir de aporte al entendimiento de eventos ENSO. 1.2.2 ESPECIFICOS: 1) Indagar en la importancia del estudio de Nutrientes y oxígeno disuelto como analitos presentes en el mar. 2) Fundamentar la existencia de estudios con parámetros físicos, que han servido para la conocer el Evento El Niño. 3) Identificar los principales comportamientos en las concentraciones de los parámetros hidroquímicos de estudio en años normales y en años de Evento El Niño. 4) Brindar un aporte a la comunidad con el desarrollo de otra herramienta de descripción de eventos El Niño, para que de esta manera se realicen investigaciones que permitan predecir el evento y se tomen las acciones y decisiones, públicas y privadas para el servicio de la protección de la salud humana y su entorno. 6 5) Obtener promedios en las concentraciones de los parámetros hidroquímicos objeto de estudio, comparados con indicadores históricamente utilizados y estudiados como la temperatura y la salinidad, como aporte para entender de mejor manera el desarrollo de este episodio climático. 1.3 HIPÓTESIS: Las tendencias en el comportamiento de las concentraciones de parámetros hidroquímicos como los nitratos, nitritos, fosfatos, silicatos y oxígeno disuelto en un evento El Niño comparado con períodos normales, aporta al conocimiento de dicho evento climático. 7 2 MARCO TEÓRICO: 2.1 LOS CICLOS QUÍMICOS EN EL OCÉANO. Desde los orígenes de los océanos hasta la actualidad, han pasado miles de millones de años, en los cuales se han presentado una serie de cambios fisicoquímicos y geológicos. Dentro de estos cambios, es importante resaltar que la mayor parte del agua existente en el planeta brotó del interior de la corteza terrestre como resultado de la actividad volcánica, durante su desarrollo geológico. Asimismo uno de los fenómenos más significativos de la evolución de la Tierra fue la disociación fotoquímica del agua en hidrógeno y oxígeno, por acción de la luz ultravioleta de la alta atmósfera como se aprecia en la figura 2.1. Esto permitió que el oxígeno reaccionara con otros elementos como el carbono, el nitrógeno, el azufre y el hierro, dando las características químicas a la atmósfera y a los océanos, y facilitando que se originaran los organismos vivos. Figura 2.1. Evolución química del planeta. Fuente: El Océano y sus Recursos (6) Los ciclos químicos que se sucedieron en el océano durante 4500 millones de 8 años, fueron fundamentales para la evolución de la vida sobre el planeta, y para que la atmósfera pasara de sombría y maloliente a luminosa e inodora. El océano turbio se pobló de seres vivos que se fueron desarrollando y al aumentar en número invadieron la Tierra. La aparición de la vida determinó que los cambios químicos en el océano primitivo se incrementaran. Este tenía poco o nada de oxígeno, contenía sales inorgánicas y complejas moléculas orgánicas que proporcionaron las bases para los primeros procesos vitales. En un principio el oxígeno se acumuló, debido a la descomposición del vapor de agua a gran altura y posteriormente con la aparición de los vegetales verdes se iniciaron los procesos de síntesis de la materia orgánica por medio de la fotosíntesis, aumentando este gas hasta el punto que hoy la atmósfera contiene 20 por ciento de oxígeno gaseoso y una cantidad considerable de este elemento está disuelta en el agua del océano. Este fenómeno convirtió a la atmósfera y al océano en ambientes adecuados para los procesos metabólicos de los organismos que requieren oxígeno. Durante el proceso de fotosíntesis se desprendieron cada vez cantidades mayores de oxígeno, que del océano pasó a la atmósfera, la cual se fue modificando, originándose una atmósfera que ya no contiene metano, amoniaco, ácido cianhídrico y que presenta agua, nitrógeno, oxígeno y bióxido de carbono. Además en las zonas más elevadas de la atmósfera, por la intensidad de la radiación cósmica, provocó que las moléculas de oxígeno se recombinarán y modificaran dando origen a una capa de ozono (0 3), situada a varios cientos de kilómetros de altura y que actúa como una excelente pantalla de protección contra las radiaciones de alta energía, como los rayos ultravioleta y los rayos X, lo que hizo que los seres vivos contaran con un mejor ambiente para desarrollarse. (6). 9 2.1.1 CICLO DEL OXÍGENO: El oxígeno tiene un comportamiento cíclico en el océano, se encuentra como componente de la atmósfera y llega al mar al disolverse en el agua, de donde lo toman los vegetales y los animales para su respiración. Con las corrientes y el oleaje la cantidad de oxígeno en el agua aumenta, pero también contribuyen a incrementar su cantidad los vegetales verdes, que durante el proceso de fotosíntesis, fijan el carbono y desprenden el oxígeno, como resultado de las reacciones químicas que efectúan, completándose el ciclo del oxígeno en el mar, figura 2.1.1. La cantidad de oxígeno disuelto en el agua del mar es inversamente proporcional a la profundidad, encontrándose en los grandes fondos marinos áreas carentes de este gas. Figura 2.1.1. Ciclo del oxígeno. Fuente: El Océano y sus Recursos (6) En la mayoría de los océanos los ciclos químicos que actualmente se producen pertenecen, en gran parte, a un sistema oxidante. En algunas zonas, sin embargo, aparecen situaciones en que el oxígeno se ha agotado por la descomposición de sustancia orgánica, en una proporción grande para que resulte insuficiente el oxigeno proveniente de la atmósfera o de las plantas 10 fotosintetizadoras y, por lo tanto, prevalecen condiciones de carencias de este gas o anóxicas. En los océanos estos sectores están limitados a lugares como las aguas profundas del Mar Negro o la Fosa de Curazao, en el Mar Caribe. Para los procesos metabólicos de síntesis también es indispensable el bióxido de carbono, figura 2.1.1.1, el cual se encuentra en el mar en diferentes concentraciones, llegando a él, fundamentalmente, desde la tierra y la atmósfera como desecho de los procesos industriales del hombre, que al quemar la materia lo desprende durante las reacciones de combustión. También las erupciones volcánicas submarinas producen el bióxido de carbono existente en los océanos. Este bióxido de carbono es fijado por los vegetales verdes y junto con los nutrientes se transformó en sustancia orgánica, en la que queda acumulada la energía procedente del sol, que es fijada por la clorofila, sustancia que le da el color verde a los vegetales. Cuando los vegetales y los animales del mar realizan su respiración, utilizan el oxígeno que se encuentra disuelto en el agua y desprenden bióxido de carbono. Asimismo, cuando estos vegetales y animales mueren se desprende bióxido de carbono por la descomposición bacteriana, y es así como se repite el ciclo del carbono en el mar (6). Figura 2.1.1.1. Ciclo del bióxido de carbono. Fuente: El Océano y sus Recursos (6) 11 El carbono también se encuentra en las aguas oceánicas en forma de carbonatos, los que llegan al mar al disolverse en los continentes las rocas carbonatadas del tipo de las calizas, y al ser arrastrados los sedimentos hasta la costa por los ríos. Estos carbonatos, en especial el carbonato de calcio, son fijados por organismos como las algas coralinas, los corales y los moluscos, para formar sus exoesqueletos, que cuando mueren quedan depositados el fondo, siendo una fuente de estos carbonatos. Dentro de los ciclos químicos del océano se encuentran el de los componentes químicos que intervienen en la salinidad la cual es característica de las aguas del mar. La salinidad del océano está dada, fundamentalmente, por el sodio y el cloro, además de otros elementos como el magnesio, el calcio y el potasio, cuyas cantidades han variado de acuerdo a sus características fisicoquímicas a través de los años. Estos elementos proceden de la disgregación de masas de la tierra, que son arrastradas por las aguas de la costa a diferentes zonas oceánicas y también pueden originarse por el envejecimiento de los sedimentos oceánicos. Los compuestos químicos que se formaron de estos elementos, como el cloruro de sodio, que es uno de los principales, tienen un comportamiento cíclico, lo que permite encontrarlos en proporciones constantes en el agua del océano. Este hecho ha sido demostrado al analizar las muestras recogidas en todo el mundo durante las expediciones oceanográficas. Estas sales llegan al océano, principalmente, por los aportes de los ríos, como producto de la disgregación de las rocas por la acción de los factores del clima en la tierra; en el mar se disuelven en el agua, donde las fijan los organismos vivientes o se sedimentan colaborando a formar la topografía de los fondos marinos, pero volviendo a combinarse con las aguas al morir los organismos o al desgastarse la corteza de sedimentación, estableciéndose el ciclo químico 12 de las sales en el océano, que hace que su composición química se mantenga constante (6), figura 2.1.1.2. Figura 2.1.1.2 Ciclo de las sales en el mar. Fuente: El Océano y sus Recursos (6) 2.1.2 CICLO DE LOS NUTRIENTES Otro de los ciclos químicos que se realizan en el mar, es el de los elementos llamados nutrientes que intervienen, de manera básica, en la vida de los océanos. Estos nutrientes son indispensables para la producción de alimento hecha por los vegetales. Están compuestos a base de nitrógeno, fósforo, sílice, manganeso, cobre y hierro; en su ciclo intervienen una serie de procesos químicos y biológicos, que determinan su concentración en las diferentes capas del agua del mar. Cuando los organismos expulsan los desechos de su metabolismo o mueren, la materia orgánica queda en las capas superficiales y se hunde por gravedad hasta las profundidades donde, por acción de las bacterias y de la actividad química, se descompone, liberándose así los nutrientes, los cuales pueden ser utilizados nuevamente por otros vegetales para elaborar nueva sustancia orgánica por el proceso de fotosíntesis y pasar a los animales. 13 La circulación del agua interviene en la concentración de estos nutrientes en las diferentes capas del océano y se puede considerar que los nutrientes se encuentran en los primeros 1000 metros de profundidad y la degradación de la materia orgánica puede ocurrir en toda esta zona; mientras que la fotosíntesis se realiza en los 100 metros de profundidad oceánica en la llamada zona eufótica, que es aquella en que penetra la luz del sol. Los nutrientes salen nuevamente a la superficie, por corrientes de agua ascendentes, que se producen al cambiar la temperatura de las diferentes masas de agua, en las llamadas zonas de surgencia o afloramiento, donde los toman los pequeños vegetales que forman el fitoplancton, los que al utilizar la energía solar y el bióxido de carbono vuelven a elaborar sustancia orgánica. El principal elemento de estos nutrientes es el nitrógeno, cuyo ciclo en el mar es complejo, como se aprecia en la figura 2.1.2 a. Este elemento se encuentra en estado gaseoso en la atmósfera y parte de él disuelto en el agua del mar; químicamente es muy estable y el que está en el mar responde con facilidad a una multitud de reacciones químicas y biológicas, encontrándose, generalmente, en forma de nitritos y de nitratos gracias a la acción de las bacterias; estos compuestos son fácilmente asimilables por los vegetales verdes. Este nitrógeno asimilado representa el 35 por ciento del total del océano y el otro 65 por ciento se presenta en forma de nitrógeno gaseoso. La provisión y distribución del total de nitrógeno se lleva a cabo por los aportes continentales, por las corrientes oceánicas y por las excreciones y muerte de los vegetales y animales marinos. El nitrógeno llega en forma de compuestos nitrogenados no asimilables, pero gracias a la acción de las bacterias y de las algas verde-azules, durante el proceso llamado nitrificación, se transforman en nitrógeno soluble, que es fijado por los vegetales verdes para formar nuevamente materia orgánica, la que es aprovechada por ellos o por los animales cuando se los comen, repitiéndose el ciclo (6) (30). 14 Figura 2.1.2.a. Ciclo del nitrógeno. Fuente: El Océano y sus Recursos (6) Gas nitrógeno atmosférico N2 s pla Tejido ntas r N-F Fitoplancton ími oqu F ot ca s yá ric oú cid D-N Pérdida sedimentos o cid nia mo á ino am a de nes nes cio a ure t os es ale m ni on eci sio Principales descomponedores (Bacterias,etc) ola ns N2 ra Nit a os jid Te cr Ex c re c re Ex Ex Tej idos plan t as Zooplancton c ió ja y fi os Bacterias nitrantes Bacterias aminifying Actividad volcánica Nitrógeno amoniacal Nitritos N-R Bacterias nitrificantes Nitrógeno orgánico Nitrógeno inorgánico Figura 2.1.2.b Ciclo del nitrógeno. Fuente: Ecología del Fitoplancton en el mar Ecuatoriano. Elaborado: Torres G. Las variaciones estacionales en las concentraciones de los nitratos, nitritos y amoniaco, tienen lugar en la capa superficial del mar como resultado de la actividad biológica, figura 2.1.2 b. Estos cambios son más pronunciados en las aguas someras próximas a los continentes en las latitudes medias y altas. 15 Estas aguas en primavera incrementan la intensidad y duración de la luz causando una rápida proliferación del fitoplancton y en consecuencia un rápido decrecimiento del nitrógeno inorgánico disuelto de la zona eufótica. El nitrógeno es retornado al agua por las excretas (no en la forma rápidamente asimilable) procedentes de la orina (amoniaco y urea) o en las heces fecales que deben ser descompuesta por acción bacteriana antes de que el nitrógeno sea nuevamente aprovechable. Durante la primavera la mezcla vertical contribuye al restablecimiento del nitrógeno por afloramiento de aguas ricas en nitratos por debajo de la zona eufótica. Sin embargo en veranos recientes, el calentamiento solar causa el desarrollo (a una profundidad de 20 a 40 metros) de una termoclina que inhibe la mezcla vertical, no obstante la presencia de una faja por arriba de la termoclina con nitrógeno inorgánico aprovechable causa una rápida proliferación del fitoplancton. Por esta época el nitrógeno aprovechable es usualmente el amoniaco que es excretado dentro del agua por el zooplancton, constituyendo el alimento para las algas que es asimilado rápidamente. En muchas localidades la disminución de los nutrientes puede ser lo suficientemente severa para constituir un factor limitante en el desarrollo del fitoplancton. Los ciclos químicos del océano son muy complejos, por lo que no se les conoce profundamente. Los ciclos de los metales que sólo presentan rastros, los de los gases disueltos y los de la materia orgánica, son quizás los más difíciles de comprender, pero se continúa trabajando para llegar a ello. Para subrayar la importancia de este conocimiento, basta considerar la plaga que afecta a la humanidad: la contaminación. En la actualidad, la contaminación ambiental preocupa mucho, ya que se ha convertido en uno de los problemas más críticos de la supervivencia en este planeta, los subproductos de la actividad humana que pueden tener efecto 16 directo sobre los ciclos químicos del medio oceánico, son los desperdicios sólidos de toda clase y naturaleza, los radiactivos, los subproductos de síntesis orgánica a gran escala, los insecticidas, etc. El hombre ha pensado que tiene en el océano un auxiliar potencial para los problemas de eliminación de residuos; sin embargo, se debe alcanzar una mejor comprensión de los procesos de transporte y de mezcla, del mecanismo de los diversos ciclos químicos de los elementos y compuestos del agua del mar, para conservarle sus características, ya que si se agregan nuevos elementos y compuestos, se podrían cambiar los ritmos propios de estos ciclos, así como sus productos finales. La comprensión de los fenómenos físicos, químicos, biológicos y geológicos del océano, junto con la inventiva del hombre para aprovechar este medio en su propio beneficio, es probablemente el más importante esfuerzo científico que necesita hoy el mundo, si es que el hombre espera gozar de una larga y próspera existencia en su planeta. (11) 2.2 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DEL MEDIO MARINO El agua de mar lleva en suspensión una gran cantidad de sólidos y gases, pudiendo admitir en general que todos los elementos químicos presentes en la tierra aparecen en el agua de mar. La proporción de cada uno de estos elementos disueltos es diferente, variando también sus porcentajes en función de la zona de mar de que se trate en cada momento, figura 2.2. Algunos elementos son difíciles de cuantificar porque aparecen en porcentajes muy bajos (para obtener 1 g. de Radio (Ra) se necesitaría tratar 5 millones de centímetros cúbicos de agua), otros porque requieren técnicas analíticas muy finas, etc. Pero su presencia es observable en la composición de los propios animales marinos (el Cobre (Cu), muy escaso, es fundamental para la formación de hemocianina en moluscos y otros crustáceos). 17 Las variaciones se ven también influidas por los elementos de mezcla y transporte, sobre todo a nivel superficial, de olas, mareas y corrientes; a pesar de la gran complejidad observada en la composición química del agua de mar, en lo que se refiere a sus principales componentes, existe siempre, y en todos los mares, una gran constancia en las proporciones relativas de cada uno de ellos (3) (11). Sales disueltas g. por cada 1000 ml agua % Total Cloruro de Sodio 27.213 77.8 Cloruro de Magnesio 3.807 10.9 Sulfato de Magnesio 1.658 4.7 Sulfato de Calcio 1.260 3.6 Sulfato Potasio 0.863 2.5 Carbonato de Calcio 0.123 0.5 Bromuro de Magnesio 0.076 Tabla 1 Porcentajes de sales disueltas en los Océanos Figura 2.2 Proporción de sales disueltas en los Océanos Fuente: http://www.uc.cl/sw_educ/geo_mar/html/h32.html 2.2.1 SALINIDAD En base a esta uniforme proporción de los diversos componentes del agua de mar, se acepta que la determinación de cualquiera de ellos, sirve como indicador del total de los elementos disueltos, conociendo la dependencia que 18 existe entre determinadas propiedades físicas del agua marina y su composición química, la determinación de este componente sirve también para la determinación indirecta de dichas propiedades físicas. La salinidad es el más interesante de los factores químicos y se define como la concentración de sólidos disueltos por kilogramo de agua de mar. Los componentes fundamentales de estos sólidos son los aniones (cloruros, fosfatos) y los cationes Sodio (Na), y Magnesio (Mg). La relación entre aniones y cationes va a condicionar el potencial hidrógeno (pH) del agua del mar, que oscila entre 8 y 8.3 y es por tanto ligeramente alcalino (esto le confiere una gran capacidad amortiguadora que tiene profundo interés biológico ya que muchos animales marinos carecen de estructuras aislantes del medio y por tanto, ligeras variaciones en el pH del medio afectan seriamente a su pH interno, pudiendo incluso causarles la muerte). La salinidad está muy relacionada con la densidad y ésta es de gran importancia para los seres vivos ya que afecta a dos procesos fundamentales: el movimiento y la alimentación. La salinidad está también relacionada con la clorinidad, de tal manera que conociendo los tantos por mil existe una relación en la cantidad de las distintas sales. 2.2.1.1 Distribución de la salinidad en los mares El índice de salinización en los mares oscila entre 35 g/l., incluso hay variaciones en una misma zona debido a factores climáticos, topográficos, aportes fluviales, etc. La concentración media de las sales minerales en el Mar Muerto es de 280 g/l. En el Báltico y en las desembocaduras de los grandes ríos, debido al alto aporte de agua dulce, la salinidad es casi nula. La temperatura está relacionada con la salinidad por los efectos que produce la evaporación, ambas están relacionadas a su vez con la densidad, por lo tanto, 19 cambios estacionales en las temperaturas significan cambios en la salinidad; este proceso sucede fundamentalmente en las capas superficiales y las isohalinas pueden experimentar desplazamientos estacionales que en mares abiertos suelen ser de norte a sur y viceversa; en zonas próximas a la costa estas variaciones pueden producirse en cualquier sentido. 2.2.2 OTRAS SUSTANCIAS DISUELTAS En el medio marino aparecen una serie de sustancias orgánicas e inorgánicas disueltas que proceden fundamentalmente de la descomposición de los desechos eliminados por los seres vivos marinos y de los restos de los que mueren. Pero de entre todos estos compuestos sólidos disueltos en el agua de mar, hay algunos que son imprescindibles para la síntesis de materia orgánica, y de ellos depende por lo tanto la vida en aguas marinas, se les conoce con el nombre genérico de sales nutritivas. Estas sales son fundamentales, entre otras razones, porque forman parte de muchas estructuras de los seres vivos y porque son indispensables en la nutrición de muchos de ellos, las más necesarios son, en primer lugar, los fosfatos y los nitratos, de los que depende totalmente el fitoplancton para poder realizar los procesos de fotosíntesis. Son importantes también los compuestos del carbono (Carbonatos/Bicarbonatos) y los silicatos, ya que muchas de las especies que componen el plancton tienen esqueletos silíceos (diatomeas, flagelados, radiolarios). Hierro, cobre y arsénico, por ejemplo, serían otros elementos, que aunque de menor importancia, son imprescindibles para animales y plantas. Aparecen casi siempre en cantidades muy reducidas y se llaman, por eso mismo, oligoelementos. (11) Así: el Hierro (Fe) es indispensable por cuanto una buena parte de la vida vegetal depende de su adecuada concentración en el mar, el término medio 20 es de unos 2 μg/l. El Cobre (Cu) es necesario para la hemocianina de los moluscos y en ciertas fases de desarrollo larvario, su concentración varía de 1 a 10 μg/l. El Arsenio (As) es importante para las plantas, y su concentración oscila entre 9 y 22 μg/l. La carencia de estas sales puede provocar alteraciones fisiológicas graves e incluso la muerte de animales y vegetales, pero además, pueden darse graves desequilibrios en la productividad de la zona afectada ya que esa carencia puede convertirse en un factor limitante para el desarrollo de ciertas especies. Hay que tener en cuenta que las sales que aparecen en escasa cantidad pero son muy necesarias a los seres vivos marinos, van a consumirse en porcentajes relativamente altos. Las proporciones de estas sustancias en el mar son variables y dependen entre otros factores de: 1 - Abundancia de seres vivos en una zona determinada. 2 - Estabilidad de las propias sustancias. 2.2.2.1 Gases disueltos Su porcentaje es bastante variable pero se puede afirmar que los gases disueltos en el mar, aparecen en la atmósfera también, su proporción depende del intercambio entre el mar y la atmósfera y de la actividad de los distintos seres vivos (respiración y fotosíntesis). A nivel general se puede afirmar que las variaciones de CO 2 y O2 son mucho más notables en las zonas superficiales debido a que los vegetales marinos viven en la zona eufótica; por otra parte, al ser el O2 más soluble que el CO2, su distribución es más homogénea en la masa del mar. No se puede olvidar la aparición de CO2 en forma de otros radicales tales como carbonatos o bicarbonatos, constituyentes básicos de las estructuras esqueléticas de los seres vivos marinos. 21 2.2.2.2 Valores del Potencial de Hidrógeno (pH) Los valores de pH en el mar suelen oscilar entre 7.1 y 8.3 lo que significa que el mar es un medio ligeramente alcalino, de todas formas, los valores más normales para el agua de mar oscilan entre 8.1 y 8.3. Las variaciones del pH se ven influidas por los siguientes factores: salinidad, fotosíntesis (favorece la alcalinidad), temperatura, concentración de CO2. Las variaciones del pH en relación con la vertical se producen básicamente en la zona eufótica (0-80 m), y más concretamente en los primeros 50 m. A esta profundidad, los valores de pH son mínimos (7.1-7.3) ya que hay bajas concentraciones O2 y elevadas de CO2. A partir de aquí, los valores de pH aumentan con la profundidad hasta estabilizarse sobre 8.5. El pH influye en la actividad biológica de las especies y los seres marinos influyen a su vez en el pH por medio de la respiración y de la fotosíntesis, condiciona también numerosas reacciones químicas marinas que solubilizan o precipitan las sales disueltas que en definitiva son los elementos nutritivos que mantienen los ecosistemas marinos, influye también en las migraciones de las especies, lo que se explica en el proceso anterior. Esta influencia es uno de los factores determinantes de las características de muchos medios marinos (marismas, estuarios, etc.) lo que condiciona drásticamente la vida en los mismos. (6) 2.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL MEDIO MARINO 2.3.1 TEMPERATURA El calor recibido por el agua del mar procede principalmente de la radiación solar (y este detalle relaciona directamente la temperatura del agua con la iluminación), pero hay también otras fuentes importantes como el calor que asciende por convección desde el fondo de los mares y desde el interior de la 22 tierra o desde la propia atmósfera, o el producido por las reacciones químicas que tienen lugar en el seno de los océanos. Debido al elevado calor específico que presenta el mar, los cambios de temperatura que en él se producen son mucho menores que los terrestres, el mar es un termorregulador por lo que influye en el clima en función de la mayor o menor proximidad de la tierra emergida, por esto existen, entre otras causas, variaciones estacionales y diarias de la temperatura. En general, la temperatura del mar oscila entre 2-30ºC, pudiendo alcanzar en algún caso el valor extremo de 0ºC. Las máximas oscilaciones térmicas diarias por término medio, son de 1ºC y se producen entre las 14 y 15 h y las mínimas, se producen hacia las 5 h, las oscilaciones de temperatura a nivel estacional van desde 5ºC en los trópicos hasta 10ºC en las zonas templadas, aunque en la costa y mares cerrados, estas oscilaciones suelen ser mayores (Mediterráneo, por ejemplo, hasta 12ºC, Báltico hasta 17ºC, Mar Negro hasta 18ºC). La temperatura, junto con la salinidad, influye en la densidad y solubilidad de los diferentes gases que aparecen en el medio marino y ambos inciden sobre la distribución de los seres vivos en el mar. Hay otros factores que influyen en las oscilaciones térmicas: Latitud: tiempo de insolación e inclinación de los rayos solares. Profundidad: al aumentar la profundidad, se estabiliza la temperatura entre 4 y 1ºC. En superficie hay mayores variaciones aunque dependen también de los vientos y las corrientes, que mezclan las capas marinas. Corrientes: este factor puede llegar incluso a anular el efecto de la latitud sobre la temperatura, ya que las masas de agua al ser transportadas por las corrientes con características propias de las mismas cambian las temperaturas que a esas latitudes deberían presentar las aguas oceánicas. 23 Todos estos factores afectan a los procesos bioquímicos o químicos que ocurren en los seres vivos, tanto vegetales como animales poiquilotermos. Según la ley de Van Hoff los procesos biológicos se duplican cada vez que se incrementa la temperatura en 10ºC. (11) 2.3.2 LUZ Una parte de la luz que llega al mar es absorbida, otra se dispersa por reflexión y el resto es convierte en calor, de la luz absorbida, una buena cantidad se dispersa a causa de las partículas en suspensión que hay en el agua del mar. Solo un 18% de las radiaciones solares llegadas a la superficie marina son reflejas a la atmósfera y el 82% restante son absorbidas y transformadas en calor. De este alto porcentaje absorbido solo un 2% es aprovechado por los organismos fitoplanctónicos (11). La mayor o menor penetración de la luz en el mar depende de varios factores: estación del año, ángulo de incidencia, naturaleza del medio, grado de absorción atmosférica en función del clima. No todas las radiaciones llegan a la misma profundidad ya que la luz está constituida por un espectro de radiaciones de distinta longitud de onda, cada una de ellas con un color de atenuación diferente. Las radiaciones de color rojo y naranja se absorben más rápidamente cuando el agua es transparente, de modo que a 4 m, la primera disminuye un 99% respecto a su intensidad en superficie. Las radiaciones violeta, verde y azul, e incluso amarillo, alcanzan mayores profundidades, siendo la azul la más penetrante, ya que a los 70 m. aun conserva un 70-80% de su intensidad en superficie. Las radiaciones infrarrojas son prácticamente opacas en el mar y las ultravioletas son aun menos absorbidas que las violetas, en aguas turbias, las 24 que más penetran son las verdes y amarillas y en general, a mayor longitud de onda, mayor es su dispersión y menor, por tanto, su penetración. Todo esto influye en la distribución escalonada de los vegetales marinos que utilizan distintos tipos de radiaciones para la fotosíntesis; así, algunas algas verdes costeras utilizan prácticamente todo el espectro de luz y se sitúan en las capas superiores. Las algas pardas, usan las radiaciones rojas y se distribuyen en los 5-15 m de profundidad. Otras como las rojas utilizan radiaciones azules, situándose a mayor profundidad según su especie. A efectos de la penetración lumínica, pueden establecerse dos zonas marinas: Fótica: que es la zona hasta donde penetra la luz. Dividida a su vez en eufórica hasta 80m y disfótica de 80 a 200 m. Afótica: a partir de 200 m. donde no hay luz. A nivel práctico la observación de la penetración de la luz en el mar se hace con los llamados discos Secchi. 2.3.3 DENSIDAD Coincide con el valor del peso específico por lo que al hablar de densidad del agua de mar se considera el valor de su peso específico, el cual es muy parecido o ligeramente inferior al que presentan los seres marinos, siendo esto es lo que les permite flotar y desplazarse sin dificultad, o facilitar el paso del agua por el interior del cuerpo de los organismos que viven fijos, de forma que puedan aprovechar las partículas en suspensión. La densidad del mar depende de la temperatura presión y salinidad y en general aumenta con la profundidad. La densidad del mar depende de las corrientes que pueda haber en una zona, de modo que a igual profundidad puede haber distinta densidad, en este caso las aguas que afloran tenderán a 25 hundirse o a elevarse para ajustar su densidad al nivel de profundidad (corrientes de convección). En la zona superficial de las aguas, sobre todo en las próximas a la costa, suele decrecer la densidad debido a los aportes del agua de lluvia y ríos. Las aguas de más densidad se encuentran en altas latitudes (polares), por lo que tienden a hundirse y distribuirse por los fondos en zonas cada vez más amplias; esta es una de las causas de la baja temperatura de los fondos, la elevación de estas aguas hacia la superficie provoca en cierta medida los procesos de Up-Welling (11). 2.3.4 PRESIÓN Todos los seres marinos están sometidos a la presión atmosférica, sumada, en función de la profundidad, de la columna de agua que tienen encima la presión aumenta 1 atmósfera por cada 10 m. de profundidad, con lo que los organismos que se encuentran en las profundidades marinas pueden llegar a soportar presiones de unas 1000 atmósferas. No se conocen bien los efectos de la presión hidrostática sobre los organismos, pero se supone que modifica la velocidad de los procesos biológicos y que interfiere en los efectos de otros factores como temperatura y salinidad (11). 2.3.5 EL SUSTRATO Es el soporte físico al que un ser vivo puede fijarse durante toda su vida o parte de ella, está constituido por los fondos marinos y distintos materiales costeros (arenas, arcillas, limos, piedras). También pueden constituirse en sustrato cualquier objeto sumergido (botellas, cascos, etc.) e incluso los mismos seres vivos (algas y animales). 26 En relación con el sustrato, los organismos son selectivos, llegando a establecerse entre ellos relaciones de competencia a la hora de escoger donde se van a colocar ya que está en juego el proceso nutricional. (11) 2.3.6 MOVIMIENTOS DE LAS AGUAS MARINAS El agua del mar, por diversas causas, está en constante movimiento, sufre desplazamientos que provocan, entre otras cosas, la formación de olas, mareas y corrientes. Estos movimientos tienen un marcado efecto sobre los seres marinos ya que condicionan la distribución de las especies de vida libre al colaborar, por un lado, en los movimientos migratorios estacionales de muchas especies y, en segundo lugar, al transportar sustancias nutritivas de unos lugares a otros, favoreciendo el desarrollo y distribución de organismos planctónicos. 2.3.6.1 Olas Movimiento de las moléculas de agua, en la zona superficial del mar, provocado por la acción del viento, en este movimiento que es originariamente circular, no hay desplazamiento horizontal de dichas moléculas ni de la masa de agua por ellas constituida, aunque sí lo hay del movimiento ondulatorio generado por ese movimiento molecular. Este tipo de olas, que se originan en alta mar, se conocen con el nombre de 'olas libres' u 'olas estacionarias'. Pero la acción de corrientes marinas o atmosféricas sobre estas olas hace que los movimientos de unas moléculas de agua se superpongan con los de las contiguas, añadiendo, a los movimientos circulares, un empuje de traslación en el sentido de la fuerza de empuje dominante. A este nuevo tipo de olas se las denomina generalmente con el nombre de 'olas progresivas' u 'olas forzadas' Cuando una ola se aproxima a la costa, el movimiento típico del mar libre, movimiento circular, se transforma, por rozamiento con el fondo, en un 27 movimiento elíptico; la cresta de la ola avanza por este motivo más deprisa que su punto opuesto en la vertical y se produce un desplazamiento horizontal de la masa de agua que provoca la ruptura de la ola al llegar a la costa. Otros mecanismos que las producen pueden ser movimientos sísmicos, derrumbamientos, actividad volcánica submarina, etc. Geológicamente, las olas tienen un papel muy importante ya que constituyen un agente geológico de gran magnitud, sobre todo a nivel costero. Tienen también una enorme energía cinética (unas 30Tm/m2) debido a la gran masa de agua que se pone en movimiento. Por este motivo se idearon métodos para el aprovechamiento de esta energía (básicamente para la obtención de energía eléctrica). (11) Elementos que definen una ola: Crestas: zonas de superficie del mar que alcanzan en un momento dado la mayor altura. Senos: igual, pero de menor altura. Longitud de onda: distancia que hay entre dos crestas sucesivas. Frecuencia: número de ondulaciones por unidad de tiempo. Velocidad: tiempo entre el paso de dos crestas sucesivas por un mismo punto. 2.3.6.2 Mareas Son movimientos periódicos del mar con desplazamiento vertical, de ascenso y descenso, de la masa de agua. La influencia gravitacional de la luna, y en 28 menor medida la del sol, sobre las aguas de los océanos es la causa principal de las mareas. Otros factores que influyen en la evolución de las mareas son la latitud, la profundidad del mar, la forma y el tipo de costa, etc. Cuando la luna gira alrededor de la tierra, el punto de la superficie del mar que esté más próximo a la luna, experimenta a la vez el empuje provocado por la fuerza centrífuga de la Tierra, y la máxima atracción por parte de la luna. La suma de ambas fuerzas empuja al agua a separarse de la Tierra, desplazándose hacia la luna y formando una protuberancia. En el punto opuesto de la Tierra, el efecto de la atracción de la luna sobre el mar es mínimo y, además, la fuerza centrífuga se opondrá a ella, lo que supone una menor atracción sobre la masa de agua en dicho punto, o lo que es lo mismo, se produce una tendencia del agua a separarse de la tierra y a formar una protuberancia similar, aunque un poco menor, a la que se forma en el punto opuesto. Se habrá producido así, en los dos puntos opuestos del planeta alineados con la luna, una elevación del nivel del mar, o sea, una 'PLEAMAR' o marea alta, pero la masa de agua que se desplaza hacia arriba en dichos puntos, es restada del total de la masa de agua del planeta, de tal forma que se produce un descenso del nivel del mar en los demás puntos, o sea, una 'BAJAMAR' o marea baja. Este movimiento complementario de la masa de agua se va transmitiendo alrededor de la superficie de la Tierra a medida que la luna gira a su alrededor, por eso en el transcurso de cada giro, y aunque la luna sólo pase una vez por su meridiano, se producen en un punto dado del mar, una pleamar cada 12 horas y 25 minutos. 29 Dado que el día lunar tiene 24 horas y 50 minutos, el ciclo de subida y bajada del agua avanza aproximadamente una hora cada día (unos 50 minutos). No todas las mareas se dan de igual forma en los mismos sitios ya que influyen variantes como la latitud, profundidad del mar, forma y tipo de costa, etc. 2.3.6.3 Corrientes Son movimientos del mar con desplazamientos horizontales o verticales de las masas de agua que, aunque a nivel superficial no son tan visibles como las olas y las mareas, son de mayor amplitud. Las corrientes marinas hoy conocidas discurren por cauces bastante definidos en las diferentes regiones oceánicas. Básicamente son producidas por: CALOR SOLAR: que calienta la superficie del océano estableciendo diferencias de temperatura; el agua fría pesa más que la caliente de modo que el agua de las zonas polares tiende a hundirse por debajo del flujo de agua caliente procedente del Ecuador ROTACIÓN TERRESTRE: es un giro constante en virtud del cual, tanto vientos como corrientes se desvían hacia la derecha en el Hemisferio Norte y hacia la izquierda en el sur, esto se conoce como Efecto Coriolis. VIENTO: que modifica la acción de las corrientes y está afectado por el calor solar y la rotación terrestre. En los trópicos, los vientos Alisios llevan las aguas en dirección Oeste hacia el Ecuador y en latitudes superiores, los vientos de poniente las llevan en dirección opuesta originando la circulación oceánica. En las corrientes profundas, el agua fría, más densa, desciende a mayor profundidad desde las latitudes altas dirigiéndose hacia el Ecuador. En el Atlántico, la corriente fría profunda Ártica, una vez pasado el Ecuador, asciende hacia 60 grados de Latitud, introduciéndose debajo de ella la corriente fría Antártica. Las corrientes profundas tienden a seguir los bordes occidentales 30 de los océanos por el efecto de rotación de la Tierra, su velocidad varía entre 2 y 40 cm/s. siendo el término medio de 10 a 20 cm/s. Esta velocidad es importante en la medida en que transportar mayor o menor cantidad de sedimentos (generalmente grano fino). (29) En determinadas zonas cercanas a la costa, y debido fundamentalmente a corrientes marinas profundas, cada cierto tiempo, los materiales sedimentados en el fondo (nitratos, nitritos, fosfatos) se ponen en circulación hacia las capas más superficiales de agua con lo cual pueden ser aprovechados por los organismos planctónicos allí presentes, mejorando en gran medida la cadena alimenticia marina. La corteza terrestre está constituida en su exterior por dos capas: Sial, silicatos alumínicos y Sima, silicatos magnésicos. El sial, la capa más externa, es discontinuo, forma los bloques continentales y flota sobre el sima, esto provoca en el caso de los fondos marinos que, mientras por ejemplo, el del océano Atlántico está formado por el sial que constituye el puente entre los continentes americano y euroasiático, el del Pacífico, está constituido por el sima. PATRONES DE VIENTO: Debido a la rotación de la Tierra, todo lo que se mueve en su superficie no sigue una línea recta, sino que tiende a girarse hacia un lado. Esto se conoce como el efecto de Coriolis, el efecto es muy leve para sentirlo cuando caminamos o vamos en un carro, pero es muy importante. Esta desviación afecta el curso de proyectiles y obviamente el de los vientos y corrientes. La desviación es hacia la derecha en el Hemisferio Norte y hacia la izquierda en el Hemisferio Sur, figura 2.3.6.3.a 31 Figura 2.3.6.3.a Efecto Coriolis. Fuente: http://erwanma.blogspot.com/2007/05/efecto-coriolis.html Los vientos son los responsables de producir las olas y las corrientes en el océano. A su vez es el calentamiento solar lo que impulsa los vientos. La mayor energía solar se recibe en el Ecuador, por eso el aire es más caliente en el Ecuador y más frío en los polos. El aire caliente, por ser menos denso, se eleva en el Ecuador, por lo que se forma una baja presión; según el aire caliente se aleja del Ecuador hacia el norte o hacia el sur, se enfría y se torna más densa y baja. Esto ocasiona un gradiente de presión y otra masa de aire tiene que remplazarlo, ocasionando el viento, entonces se forma una celda de circulación o de convección (11), figura 2.3.6.3.b 32 Figura 2.3.6.3.b Circulación Global del Aire y Precipitaciones Fuente: http://centros.edu.xunta.es/iesastelleiras/depart/bioxeo/lgazon/docs/bac2/ct/cormar.htm Cuando el aire caliente del Ecuador asciende se forman las calmas ecuatoriales (“doldrums”) y al ser reemplazado por aire de latitudes más altas, se forman los Vientos Alisios (“Trade Winds”). Estos soplan del noreste y sureste desde las altas presiones subtropicales hacia las bajas presiones tropicales del Ecuador, estos vientos son constantes y traen las típicas brisas del noreste a Puerto Rico, los otros vientos también son impulsados por la energía solar, pero tienden a ser más variables que los alisios. En las latitudes templadas, los vientos céfiros del oeste (“Westerlies”) soplan desde las altas presiones subtropicales hacia las bajas presiones templadas. En las latitudes altas, las fuertes y altas presiones polares engendran los Vientos Solanos del Levante que soplan del este (“Polar Easterlies”), los vientos más variables que hay, figura 2.3.6.3.c 33 Figura 2.3.6.3.c Patrón Global del viento. Fuente: http://centros.edu.xunta.es/iesastelleiras/depart/bioxeo/lgazon/docs/bac2/ct/cormar.htm CORRIENTES GEOSTRÓFICAS: Hay dos tipos de corrientes en el océano: las corrientes superficiales, que constituyen el 10% del agua del océano y se encuentran desde los 400 m hacia arriba y las corrientes de agua profunda o la circulación termohalina que afectan el otro 90% del océano. Como ya se mencionó anteriormente las corrientes oceánicas están influenciadas por fuerzas que inician el movimiento de las masas de agua, estas son: el calentamiento solar y los vientos. El balance entre otro tipo de fuerzas influye en la dirección del flujo de las corrientes, la fuerza de Coriolis (que es siempre hacia la derecha en el Hemisferio Norte) y la gravedad la cual se dirige hacia el gradiente de presión. Estas corrientes marinas se conocen como Corrientes Geostróficas, (del griego strophe, giro: fuerzas provocadas por la rotación de la tierra). El calentamiento solar causa la expansión del agua ya que, cerca del Ecuador las temperaturas son más altas, esto causa que el nivel del mar esté cerca de 8 cm. mas alta que en las latitudes medias. Esto causa una pendiente o inclinación en el nivel del mar y el flujo del agua tiende a fluir hacia abajo, en dirección de la pendiente. 34 Los vientos que soplan en la superficie empujan el agua desplazándola en la dirección de donde provienen, lo que ocasiona que el agua tienda a amontonarse en la dirección que sopla el viento, entonces, la gravedad tiende a halar el agua en contra del gradiente de presión o sea descendiendo por la inclinación de la pendiente. Pero debido a la rotación de la Tierra, la fuerza de Coriolis, causa que el movimiento del agua sea 45º hacia la derecha de la dirección del viento, en el Hemisferio Norte y 45º a al izquierda de la dirección del viento, en el Hemisferio Sur, alrededor de los centros de amontonamiento, este flujo de agua produce grandes corrientes circulares en las cuencas oceánicas que se conocen como Giros. El nivel del mar es más elevado en el Pacífico tanto en el norte como en el sur formando la Contracorriente del Ecuador, una estrecha banda alrededor del Ecuador (2º N y 2º S), aunque de una forma simplificada se describen los dos grandes giros del Atlántico, en el Norte el giro es a favor de las manecillas del reloj y el del Sur en contra de las manecillas del reloj. Corriente Ecuatorial del Pacifico Norte; se desplaza de este hacia el oeste, luego al ser interrumpida por las costas de Asia sube por la costa de Japón y se convierte en la corriente Kuroshío que guiada por los vientos Céfiros del oeste se torna en la Corriente del Pacífico Norte, posteriormente baja como la corriente de las Aleutas y la Corriente de California, y al llegar al Ecuador cierra así el giro del Pacífico Norte. En el giro del Pacífico Sur, tenemos la Corriente Ecuatorial del Pacífico Sur que eventualmente baja como la Corriente Australiana y cruza el océano como la Corriente del Pacífico Sur, luego sube como la corriente del Perú tornándose otra vez en la Corriente Ecuatorial del Pacífico Sur, para completar el giro del Pacífico Sur, al igual que en el Atlántico, en el Norte el giro es a favor de las manecillas del reloj y en el del Sur es en contra de las manecillas del reloj. 35 Hay una corriente que fluye alrededor de la Antártica, que se dirige de Oeste a Este, es la única corriente que le da la vuelta a la Tierra, esta se conoce como la Deriva del Viento del Oeste (“west wind drift”). Las corrientes se pueden dividir en corrientes cálidas o calientes, que en la figura 2.3.6.3.d se encuentran representadas con las flechas de color rojo y las corrientes frías, que equivalen a las flechas azules. Figura 2.3.6.3.d Circulación de Corrientes cálidas y frías. Fuente: http://centros.edu.xunta.es/iesastelleiras/depart/bioxeo/lgazon/docs/bac2/ct/cormar.htm CORRIENTES CÁLIDAS Y FRÍAS. Las corrientes marinas superficiales trasportan un gran volumen de agua y energía en forma de calor, por lo que influyen en la distribución de la temperatura, como resultado afecta el clima del planeta, es por esto que el océano se conoce como el termostato de la Tierra Figura 2.3.6.3.e Presencia a nivel Mundial de Corrientes cálidas y frías. Fuente: http://cremc.ponce.inter.edu/2daedicion/articulo2.htm 36 En la figura 2.3.6.3.e se aprecia la imagen satelital que representa las corrientes cálidas y frías, los colores equivalen a la temperatura de la superficie del agua (rojo más caliente, verdes y azules más frías), una de las propiedades del agua es su gran capacidad de calor. Las corrientes cálidas al oeste de las cuencas del océano, como la corriente del Golfo, puede transportar gran cantidad de energía en forma de calor hacia los polos, por otro lado, corrientes frías, como la del Labrador, que bajan por el este de los polos, ayudan a refrescar los trópicos, las corrientes cálidas, producen un aumento de la temperatura del aire y mayor concentración de vapor de agua en la atmósfera y por tanto, aumenta la humedad. Las corrientes frías disminuyen la temperatura del aire y la concentración del vapor del agua en la atmósfera, por lo que baja la humedad, sus efectos en el clima son evidentes, un ejemplo de esto ocurre en las costas de Escandinavia, zona cercana al Polo Norte donde no se forma hielo y las temperaturas son más altas de las esperadas para su latitud, también, por eso, encontramos arrecifes de coral en latitudes más altas, en los márgenes del oeste de las cuencas, por esta razón, se dice que las corrientes oceánicas son el termostato de la Tierra ya que amortiguan las fluctuaciones termales. Las corrientes son más fuertes en los márgenes del Este de los continentes de Asia y América del Norte, o en el lado oeste de las cuencas oceánicas, esto se debe al amontonamiento del agua causado por los Vientos Alisios que soplan de Este, para medir las corrientes, se utilizan equipos electrónicos tales como correntómetros, boyas a la deriva, entre otros, la Corriente del Golfo es un ejemplo de las Corrientes de Margen o de Frontera (Boundary Currents), es una de las corrientes tropicales más fuertes del planeta. CORRIENTES TERMOHALINAS: El término termohalina proviene del griego, “thermos” caliente, y “alinos” salino, las corrientes de agua profunda o la circulación termohalina comprenden el 90% de las corrientes del océano, de ninguna manera las aguas profundas están estancadas, sino que son 37 dinámicas, estas aguas se sumergen hacia las cuencas oceánicas ocasionadas por fuerzas de cambios en densidad y la gravedad, las diferencias en densidad son reflejo de las diferencias en temperatura y salinidad. Las corrientes de aguas profundas se forman donde la temperatura del agua es fría y las salinidades son relativamente altas, la combinación de altas salinidades y bajas temperaturas afectan la densidad del agua tornándola más densa y más pesada provocando que se hunda, esto ocurre en las zonas polares, y al hundirse se desplazan hacia las zonas ecuatoriales. El agua de las zonas ecuatoriales, en cambio, es cálida y tiende a desplazarse hacia las zonas polares a través de la superficie, la disolución de oxígeno es mayor en aguas frías, al sumergirse estas aguas transportan oxigeno a las agua profundas, esta fuente de oxígeno permite la existencia de la vida en aguas oceánicas profundas. Figura 2.3.6.3.f Corrientes Termohalinas. Fuente: http://cremc.ponce.inter.edu/2daedicion/articulo2.htm En la figura 2.3.6.3.f ilustra los lugares donde se sumerge el agua de superficie, por tanto, donde se forma agua profunda, estas son las zonas de color violeta y azul ubicadas en los Polos Norte y Sur, el agua fría entonces se mueve hacia zonas tropicales y emerge en la superficie, aquí 38 representada por el color verde claro, esto permite el intercambio de oxígeno, nutrientes y energía de calor entre otras cosas, entre los polos y las zonas tropicales. Las aguas profundas se forman en mayor medida en el Atlántico Norte, agua más densa por ser más salada y fría, al sumergirse hacia el fondo mantiene la circulación oceánica en movimiento como si fuera un gran pistón, las aguas del Océano Índico son muy cálidas para hundirse en el Pacífico Norte, aunque el agua es fría no alcanza la salinidad necesaria para hundirse al fondo oceánico, pero forma agua con densidades intermedias, esto es a causa mayormente de la precipitación. Los procesos que cambian la salinidad del agua son la precipitación, la evaporación y el congelamiento del agua, la temperatura del agua cambia predominantemente por el calentamiento solar, estos procesos ocurren principalmente en la superficie. Una vez que la masa de agua se sumerge la salinidad y la temperatura no puede cambiar, por lo que estas características únicas quedan impresas en las masas de agua en la superficie como si fueran una huella, esto permite a los oceanógrafos identificar el movimiento de las masas de agua a través de grandes distancias. Al sumergirse el agua en la superficie, su posición en la columna de agua depende de su densidad, la capa superficial al ser más caliente y menos densa se mantiene arriba. En términos generales tenemos una masa superficial que se encuentra entre los 100 a 200 m. en la mayoría de los casos, se conoce también como la capa mixta, ya que está mezclada bajo la acción de los vientos y las olas. En la figura 2.3.6.3g se ilustra las tres capas de agua en la columna de agua. Le sigue a la capa mixta una zona de transición donde el cambio de la temperatura con profundidad es abrupto, a esta capa se le conoce como el termoclino. Ocurre a una profundidad aproximada de 1500 m; termoclinos 39 más llanos y que varían con las estaciones se dan en aguas cercanas a las costas, en este caso nos referimos al termoclino que ocurre en las aguas oceánicas y que separan las masas de agua superficiales de las masas de agua profundas, estas masas de agua están por debajo de los 1500 m y son frías con una temperatura promedio de 4 ºC. (11) Figura 2.3.6.3.g Representación de la Columna de Agua. Fuente: http://centros.edu.xunta.es/iesastelleiras/depart/bioxeo/lgazon/docs/bac2/ct/cormar.htm CINTURÓN DE TRANSPORTE OCEÁNICO (“Conveyor Belt”) En la figura 2.3.6.3.h se ilustran las corrientes superficiales (en amarillo) y las corrientes de agua profundas (en verde), el agua profunda del Atlántico se inicia al sur de Groenlandia donde aguas mas frías y saladas se hunden y se desplazan por el fondo e inician su viaje hacia el sur del Atlántico, las masas de agua superficiales tienen a su vez que reemplazar las masas de agua que se hunden. Figura 2.3.6.3.h Presencia a nivel Mundial de Corrientes superficiales y profundas. 40 Fuente: http://www.astromia.com/tierraluna/corrientes.htm Mayormente, en el Hemisferio Norte, éstas son remplazadas por las aguas cálidas que vienen de la Corriente del Golfo, como resultado hay una interconexión global en los patrones de circulación oceánica, esta compleja conexión entre las corrientes oceánicas, se conoce como el Cinturón de Transporte Oceánico (Conveyor Belt), la misma dirige y afecta los patrones climáticos, transportando energía de calor y humedad alrededor de la Tierra, pero esta conexión es vulnerable y podría ser interrumpida o cambiar de dirección, evidencia científica demuestra que ya ha ocurrido en el pasado, una posible causa fueron los movimientos de los continentes con la fragmentación de las Placas Tectónicas, también se ha comprobado que estos cambios han traído cambios globales en los patrones climáticos, estos incluyen cambios en los patrones de viento, retraimiento y avances de los hielos, fluctuaciones de precipitación entre otros. En estos momentos no hay consenso entre los científicos, en las repercusiones reales y lo posibles efectos adversos, que puedan surgir con el aumento de los gases de invernadero y el calentamiento global, se ha sugerido que cuando la corriente termohalina circula con mayor rapidez, transporta las aguas de los océanos Pacífico, Índico, y Atlántico sur, hacia el Atlántico tropical y hacia el Atlántico norte. Este movimiento es de vital importancia para la formación de huracanes, el cambio en la velocidad de este tipo de circulación puede ser afectado por diversos factores, uno de gran importancia sería, la formación de las aguas al sur de Groenlandia que aun cuando permanecen frías pudieran ser menos saladas, debido al deshielo en el área del Polo Norte, esta agua se tornaría menos pesada y por tanto menos densa, al tener menos peso y ser menos densa se hundiría a menor profundidad, de manera, que requerirá menos volumen de agua desde el Ecuador para reemplazar la masa de agua que se hunde. (11) 41 2.3.6.4 Circulación oceánica en la región ecuatorial. En forma general, la circulación en regiones ecuatoriales es hacia el oeste, exceptuando la contracorriente ecuatorial que fluye en sentido opuesto, se describe la circulación en esta zona como un sistema de corrientes ecuatoriales consistiendo en dos flujos hacia el oeste que son: La Corriente Ecuatorial del Norte y la Corriente Ecuatorial del Sur y un flujo hacia el este, ubicado entre las dos corrientes anteriores que es la Contracorriente Ecuatorial del Norte, debemos incluir a este sistema de corrientes a la Corriente de Humboldt que baña la costa occidental de Sur América, la Corriente de Panamá proveniente del norte y la sub corriente Ecuatorial (Corriente de Cromwell) (26), figura 2.3.6.4. AGUA SUPERFICIAL TROPICAL <33.5 UPS/ >25°C 19- 25°C 35- 33.5UPS AGUA SUPERFICIAL SUBTROPICAL >35 UPS/ 15-19°C AREA DE MINIMA SALINIDAD <19°C <35.1 Figura 2.3.6.3.g Presencia a nivel Mundialde decorrientes que bañan al Ecuador Figura 2.3.6.4 Circulación Corrientes superficiales profundas. Fuente: Estudio Témporo yEspacial de condiciones hidroquímicas en el mar ecuatoriano(3). Ecuatorial Con el propósito de comprender con mayor facilidad el sistema de corrientes en el Pacífico Tropical Oriental se hace una breve descripción de ellas. 42 2.3.6.4.a Corriente de El Niño. Se hablará con mayor detalle mas adelante, la denominada Corriente de El Niño, es un flujo de agua cálida proveniente del norte que se presenta a menudo hacia fines del mes de diciembre de cada año, baña parte de la costa ecuatoriana y se extiende en forma costera aproximadamente hasta los 6° de latitud sur, donde se encuentra con la Corriente Peruana, mientras que, el evento El Niño se refieren a cambios a gran escala en las temperaturas en la superficie marina a través del Pacífico tropical oriental, caracteriza por tener altas temperaturas, baja salinidad y pobre en nutrientes. (26) (41). 2.3.6.4.b Corriente Ecuatorial del Norte La Corriente Ecuatorial del Norte, es alimentada por dos fuentes: La Corriente de California y el agua del Pacífico Oriental Tropical. Pero la contribución de estas dos fuentes varía durante el año, de marzo a julio la Corriente Ecuatorial del Norte está alimentada casi exclusivamente por la Corriente de California, la contribución del agua del Pacífico Oriental Tropical es más significativa durante el resto del año coincidiendo con el período en que la contra corriente se desarrolla con mayor fuerza, en enero cuando la contra corriente comienza a desintegrarse y la mayor parte de su agua se vuelve hacia el norte, el flujo de la Corriente Ecuatorial del Norte está marcado por una banda de altas velocidades, cuando las aguas de la Corriente de California y del Pacífico Oriental Tropical se han unido, la corriente Ecuatorial del Norte queda bien establecida y alcanza una velocidad de 1.5m/s manteniéndose casi constante durante todo el año, tabla 2. 43 Nombre de Corriente Velocidad Dirección (m/s) Corriente Ecuatorial del 1.5 Norte Contracorriente 1.5 (UPS) 20 35 Hacia el 20 34 20 35 18-24 35 Este 1.0 Sur Corriente de Humboldt (ºC) Oeste Ecuatorial Corriente Ecuatorial del Hacia el Temperatura Salinidad Hacia el Oeste 1.0 - 1.5 Hacia el Norte Corriente de El Niño 1.0 - 1.5 Hacia el Sur 25 a 30 34 Subcorriente Ecuatorial 1.5 Hacia el 12 a 14 35 Este Tabla 2. Velocidades aproximadas de las diferentes corrientes que bañan el Ecuador Fuente: Estudio Témporo Espacial de condiciones hidroquímicas en el mar ecuatoriano Elaborado: Burgos L. 2.3.6.4.c Contracorriente Ecuatorial La Contracorriente Ecuatorial fluye hacia el Este entre los 4º y los 11ºN, su velocidad, posición y ancho varía con la estación, el ancho de esta corriente varía extendiéndose hasta alrededor de los 3ºN, en mayo a más de 5ºN en agosto, septiembre y octubre, disminuyendo a menos de 4ºN en diciembre, al Este de los 90ºW, la contracorriente se bifurca, parte de su agua se vuelve hacia el norte y noroeste, alrededor del Domo de Costa Rica y parte toma rumbo hacia el sur y el oeste entrando a formar parte del sistema de la Corriente Ecuatorial del Sur. 2.3.6.4.d Corriente Ecuatorial del Sur. La corriente Ecuatorial del Sur se mueve hacia el oeste a ambos lados del Ecuador, su límite hacia el norte es con la Contracorriente Ecuatorial cerca de los 4ºN, y se extiende hacia el Sur aproximadamente hasta los 15ºS, las 44 mayores velocidades son encontradas cerca del Ecuador superiores a 0.5 m/s, en esta región el flujo es un poco somero con un espesor entre 20 y 50 m. 2.3.6.4.e Corriente de Humboldt o Corriente Costera Peruana. Es un flujo permanente de agua fría proveniente de la Antártica, pasa por Chile y recorre gran parte de la costa peruana hasta los 06° de latitud Sur, donde se desvía hacia el Oeste, la Corriente Peruana se subdivide a su vez en corriente costera y corriente oceánica se caracteriza por tener bajas temperaturas, relativa alta salinidad y muy rica en nutrientes (particularmente la corriente costera). La corriente de Humboldt, conocida también como la Corriente del Chile – Perú, se presenta para la época de verano, comprendida entre los meses de mayo-noviembre, esta corriente marca el inicio del cambio de estación invernal en el Ecuador, ya que cuando sus aguas llegan a las costas ecuatorianas se produce una disminución en la Temperatura Superficial del Mar y la del aire, esta corriente fluye de sur a norte, y se genera por el choque de la corriente de Deriva del Oeste a la altura de la isla grande de Chiloé (Chile) y va subiendo hasta llegar a costas ecuatorianas, figura 2.3.6.4.e. Figura 2.3.6.4.e Corriente ecuatorial y Corriente de Humboldt Fuente: http://www.vivamancora.com/clima.htm 45 La corriente del Humboldt debido a su característica de ser de aguas frías es muy favorable para la pesca ya que sus aguas son ricas en nutrientes, los meses de mayor intensidad de esta corriente son entre julio y septiembre y poco a poco está va debilitándose hasta desaparecer por completo para el mes de diciembre, época en la que aparece la llamada corriente El Niño con características totalmente contrarias a las de la corriente de Humboldt, con la desaparición de esta corriente se da inicio a la estación invernal en el país. 2.3.6.4.f Subcorriente Ecuatorial – Cromwell La Subcorriente Ecuatorial o también conocida como la Corriente de Cromwell, es una corriente subsuperficial que fluye hacia el este a lo largo del Pacífico ecuatorial, es simétrica cerca del Ecuador, tiene un espesor de unos 300 m. y un ancho de 400 Km; el núcleo de esta corriente se encuentra centrado entre los 50 y los 150 m. de profundidad y alcanza velocidades aproximadas de 1.5m/s. Su presencia ha sido establecida a todo lo largo de la faja ecuatorial convirtiéndose en una de las principales características de la circulación oceánica ecuatorial (26) (3), figura 2.3.6.4.f. Figura 2.3.6.4.f Subcorriente Ecuatorial – Cromwell Fuente: Estudio Témporo Espacial de condiciones hidroquímicas en el mar ecuatoriano Elaborado: Burgos L. Este flujo al llegar a las Islas Galápagos se debilita y se bifurca en dos ramales: uno al norte y otro al sur de las Islas, el ramal sur se dirige hacia el sudeste favoreciendo los eventos de surgencia a lo largo de la costa norte de Perú. 46 2.3.6.5 Características de las masas de agua en la costa Ecuatoriana: Sobre la base de lo descrito por (22) quien describe las masas de agua con las siguientes características: ATS: Aguas tropicales Superficiales, con temperaturas por encima de 25°C y salinidad por debajo de 33.8UPS. AES: Aguas Ecuatoriales Superficiales, con temperaturas de 25 a 19°C y salinidad de 33.8 a 35.1UPS. ACP: Aguas Costeras Peruanas, con temperaturas de 19 a 15°C y salinidad 35.1 a 34.8UPS. AESS: Aguas Ecuatoriales Subsuperficiales, con temperaturas de 15 a 13°C y salinidad de 35.1 a 34.9UPS. AEP: Aguas Ecuatoriales Profundas, con temperaturas de 13 a 7°C y salinidad de 34.9 a 34.6UPS. 2.4 ECOSISTEMAS MARINOS. CARACTERÍSTICAS - Elevada superficie un 71 % del planeta. - Profundidad del ecosistema, en general tiene vida en grandes profundidades. - Son continuos, todos los mares están conectados, las barreras las fijan las temperaturas de las aguas, la salinidad y la presión. - Continua circulación provocada por la existencia de vientos de dirección constante, la acción de gravedad sol – luna. - Salinidad del 35 por mil de cloruro de sodio (NaCl), un pH alcalino “8”. 47 Dependiendo de la luminosidad podemos distinguir zona Eufótica (parte superior), con disponibilidad primaria y luego una zona afótica (sin luz) y no se da producción primaria: Eufótica 200-300 metros, Afótica 300 – 11000 metros (fosas de las marianas). En las proximidades de la costa el aporte de nutrientes es más profundo en la zona eufótica. (3) (26) 2.4.1 PRINCIPALES ECOSISTEMAS MARINOS. - Zona litoral, zona costera, caracterizada por la violencia física en los márgenes, los organismos tienen que desarrollar mecanismos para agarrarse al sustrato y estructuras para soportar el impacto del oleaje, dependiendo del fondo, en un fondo rocoso encontramos organismos que se agarran a ese sustrato, en fondos arenosos se entierran. Se caracterizan por que productores sedentarios filtradores, filtran esa corriente. - Zona Neríticas, una zona de aguas poco profundas hasta 250 metros, se encuentra encima de la plataforma litoral, la vida se concentra en la parte más próxima a la costa porque son más favorables en nutrientes, se localizan grandes bancos de pesca, tiene luz, nutrientes, elevada producción primaria y muchos peces. - Zona de Afloramiento, zonas muy concretas suele haber vientos dominantes de tierra firme a mar a dentro, a consecuencia de esto hay un flujo de nutrientes que suben del fondo a zonas superficiales. Los nutrientes suben a zonas donde hay luz provocando una gran producción primaria y secundaria hay muchos organismos, las cadenas tróficas son cortas, las zonas terrestres suelen ser desiertos costeros, y la enorme productividad de esta zona está sujeta a decrementos periódicos de su producción porque hay una gran producción que está sujeta a los nutrientes, si desaparecen hay déficit 48 y provoca mortalidad por eutrofización, proliferaciones de algas rojas que son tóxicas también provoca decrementos de población. - Zona Oceánica, zonas fuera de la plataforma continental se considera como desierto marino porque no hay nutriente y son zonas muy profundas. - Arrecifes de coral, se forman por una relación simbiótica entre pólipos y algas, se genera una gran heterogeneidad ambiental y hay relaciones tróficas complejas, diversidad de peces. Con excepción de los seres vivos que se encuentran en el océano y del material sólido inorgánico que tiene en suspensión, el mar es una solución acuosa formada por agua que disuelve a gran cantidad de elementos y compuestos, el comportamiento químico de esta solución es muy complejo y es estudiado por la Oceanografía Química. Cualquier investigación realizada por esta ciencia se basa en una serie de datos que deben ser conocidos profundamente debido a que toda observación de la química del océano está influenciada por otras variables, básicamente físicas, aunque también intervienen algunas geológicas y biológicas. Las principales variables o características fisicoquímicas que interaccionan en el mar son la temperatura, la salinidad, la concentración de nutrientes, y pueden cambiar con respecto al tiempo y al espacio donde se presentan; es importante conocer la periodicidad y extensión de estas modificaciones en el océano, con lo cual los oceanógrafos pueden pronosticar el estado del mar en forma semejante a los pronósticos meteorológicos (27). 49 2.5 EL NIÑO. El termino de El Niño, se remonta desde la época de la colonia, cuando los pescadores de Perú y Ecuador, observaban que a partir de Diciembre se presentaba un flujo de agua calida que coincidía con la época de Navidad o el nacimiento de El Niño Jesús; por lo que, el nombre original que se le dio a este proceso oceanográfico fue de “Corriente de El Niño Jesús”. Con el correr del tiempo el nombre se fue acortando y quedó como “Corriente de El Niño”. La característica principal como los pescadores de aquella época lo identificaban era la presencia de aguas cálidas, presencia de una marea roja, llamada por los pescadores peruanos como El Pintado, porque daban un tono rojizo a las embarcaciones menores ancladas en los puertos. Más o menos esa definición se mantuvo hasta mediados de la década de 1950, cuando se iniciaron los trabajos de la Comisión Inter-Americana del Atún Tropical (CIAT), en el área del Pacífico Sur Oriental, con el ánimo de conocer mejor sobre este proceso oceanográfico denominado Corriente de El Niño. Estudios de investigadores durante la década del 60 al 70 aproximadamente, se dan cuenta de que existen dos procesos oceanográficos que tienen el mismo nombre porque se presentan relativamente con iguales características y alrededor de las mismas fechas, habiendo sido difícil hasta ese momento, identificarlos como dos entes separados. Es ahí cuando se establecen las diferencias entre lo que se denomina como Corriente de El Niño y el Fenómeno de El Niño figura 2.5. La Corriente de El Niño es un flujo estacional, que sucede todos los años, de agua cálida superficial, de baja salinidad, que se traslada desde el norte (en la Cuenca de Panamá) hacia el sur (hasta el centro-norte del Perú), durante los meses de diciembre a abril, marcando el inicio de la estación cálida y húmeda en la región de la costa ecuatoriana, sin más repercusiones. 50 Figura 2.5 Condiciones Normales y Condiciones El Niño Fuente: http://www.comunidadandina.org/predecan/atlasweb/chapters/el_nino_y_la_nina/index.html El fenómeno de El Niño en cambio, se trata de un incremento de la temperatura del mar la elevación de la temperatura superficial del agua por encima de los 28ºC., que se origina en el Pacífico Central y que se desplaza hacia las costas de Sur América, con repercusiones en el clima mundial; es decir se presentan anomalías en el régimen pluviométrico en alrededor del planeta, dándose fuertes lluvias en algunos lugares, como Ecuador, norte y centro del Perú, entre otros lugares y se presentan grandes déficits como en Australia, norte de Venezuela, Centro América, etc. La ocurrencia del Fenómeno de El Niño en el Ecuador se lo caracteriza por lo siguiente: a) Profundización de las isotermas. b) Incremento del Nivel del Mar. c) Incremento de la Temperatura del mar y del aire. d) Ausencia o debilitamiento de los vientos del sur. e) Posible incremento de las precipitaciones. Por la década del 1990, se pensaba que la frecuencia de ocurrencia de El Niño era de por lo menos 2 eventos en cada década, pero esta frecuencia no se ha comprobado hasta la actualidad; por otro lado se analiza el término de Fenómeno, que significa algo raro, algo antes nunca visto y dada la relativa frecuencia con que se da El Niño, se decide mejor denominarlo como Evento El 51 Niño, actualmente muchos investigadores se refieren a él como Evento El Niño. Figura. 2.5.a Condiciones Normales y El Niño en la columna de agua. Fuente: http://www.deperu.com/abc/defensa-civil/2008/fenomeno-del-nino Además el evento de El Niño tiene su contraparte en la atmósfera, al cual está íntimamente asociado, que es el índice de Oscilación del Sur, que no es otra cosa que la diferencia de presión atmosférica existente entre el centro de alta presión en el Pacífico Sur y el centro de baja presión en el Pacifico Central; por lo que el estudio de El Niño y la Oscilación del Sur se lo conoce como ciclo ENOS (ENSO en inglés) (36) (42). El evento La Niña es la parte opuesta de El Niño y es parte del ciclo ENOS, aunque esta tesis no tiene como objetivo extenderse en la explicación de el evento La Niña es importante su comprensión para entender el comportamiento de los parámetros hidroquímicos en ambos eventos climáticos. 2.5.1 DEFINICIÓN DE EL NIÑO LA NIÑA Uno de los Métodos prácticos más utilizados, dice que se identifica a un Evento El Niño, si el Promedio Trimestral del índice de NIÑO 3.4 excede +0.5º C y durante por lo menos 6 meses consecutivos (28), figura 2.5.1. 52 Figura. 2.5.1 Índice de El Niño Oceánico 1970-2008. Fuente: NOAA 2009 Lo mismo sucede para el Evento La Niña, si el promedio trimestral del Índice NIÑO 3.4, queda por debajo de -0.5ºC (durante por lo menos 6 meses consecutivos), en la región 3.4 figura 2.5.1.a. Los Eventos de El Niño y La Niña por lo general inician su desarrollo durante el período abril-junio, y ambos Eventos suelen cumplir lo siguiente: Tienden a adquirir máximo desarrollo en diciembre, enero y febrero, La típica persistencia es de 9 a 12 meses, aunque ocasionalmente persisten por más de 2 años. Dos Eventos Niño o Niña, consecutivos, tienen típica recurrencia, entre 2 y 7 años. Figura 2.5.1.a Regiones El Niño Fuente: http://www2.ucar.edu/news/backgrounders/weather-maker-patterns-interactive-map#map 53 Periodicidad. Este fenómeno se presenta en intervalos de dos a siete años y se caracteriza porque la superficie del mar y la atmósfera sobre él presentan una condición anormal durante un período que va de doce a dieciocho meses. Mecanismos de formación. El fenómeno se inicia en el Océano Pacífico Tropical, cerca de Australia e Indonesia, y con él se altera la presión atmosférica en zonas muy distantes entre sí, se producen cambios en la dirección y en la velocidad de los vientos y se desplazan las zonas de lluvia en la región tropical. En la figura 2.5.1.b se observa como las aguas frías de la corriente de Humboldt son sustituidas por las cálidas de la corriente de El Niño. Figura 2.5.1.b Tres momentos en la formación del fenómeno ENSO: enero, noviembre 1997 y marzo de 1998. Fuente: NOAA, 2003 Durante El Niño, por diferencia en la presión atmosférica, los vientos Alisios se debilitan o dejan de soplar, el máximo de temperatura superficial del mar que había en la zona occidental gradualmente se desplaza hacia el Este y, alrededor de seis meses después, alcanza la costa de América del Sur, en el extremo este del Pacífico, el desplazamiento del máximo de temperatura superficial del mar va acompañado de un enfriamiento relativo en el Pacífico Occidental, es decir, cerca de Asia. 54 Primeras consecuencias. Durante El Niño, la formación de nubes y precipitación también emigra hacia América pues, como ya se mencionó, en la atmósfera se produce una alteración del patrón de la presión atmosférica, que baja en el lado este del Pacífico y sube en el oeste, a la aparición y desplazamiento del máximo de temperatura se le ha nombrado más recientemente «Episodio Cálido» y al aumento y descenso de la presión, «Oscilación del Sur», figura 2.5.1.c. Los cambios en la temperatura influyen en la salinidad de las aguas, transformándose, por lo tanto, las condiciones ambientales para los ecosistemas marinos. Estos cambios afectan a las poblaciones de peces, especialmente en las áreas del Pacífico americano y, por ende, a la actividad pesquera en ellas. Los cambios en la circulación atmosférica alteran el clima general, con lo que se ven afectados la agricultura, los recursos hídricos y otras actividades económicas importantes en extensas áreas del planeta. Figura 2.5.1.c Anomalías en el Índice de Oscilación Sur. Fuente: NOAA 2011 55 2.5.2 EFECTOS En términos prácticos, la ocurrencia de El Niño significa que muchas regiones normalmente húmedas, como Indonesia, llegan a ser secas, mientras que las áreas normalmente secas, como las de la costa oeste de América, se humedecen con precipitaciones intensas. Otros cambios se llevan a cabo; por ejemplo, la disponibilidad y abundancia de las poblaciones de peces cambia en las áreas costeras, figura 2,5,2. Esto tiene repercusiones no deseadas, con impactos adversos en la producción y exportación pesquera y de otros productos alimenticios. Otros impactos perjudiciales son un aumento en la frecuencia de incendios forestales, inundaciones, erosión costera, alteraciones en el anidamiento de aves marinas y en los arrecifes coralinos, así como la presencia de tormentas tropicales. Figura 2.5.2. Efectos Climáticos de El Niño Fuente: http://www.aviso.oceanobs.com/es/kiosco/dosieres/observing-the-ocean-from-space-leafletseries/tras-la-traza-del-nino/el-nino-1997-98/index.html?type=98 Las causas básicas y efectos ENSO son llevados como crónicas, existiendo datos históricos desde el siglo XV. En el sector sur de Brasil, Argentina y Estados Unidos, áfrica central, extremo sur de India y Sri Lanka, Islas del Pacífico tropical, Perú y Ecuador, entre otras, la presencia de El Niño produce 56 un incremento de humedad mayor al normal; mientras que en el sector este de Australia, India, Indonesia, Las Filipinas, Brasil y Venezuela, sur de África, oeste de las cuencas de las Islas del Pacífico, América Central y Canadá, entre otras este evento cálido produce sequía y desertificación. Fuertes eventos El Niño provocan lluvias en regiones desérticas de América, transformaciones temporales en Perú el gran El Niño de 1982-1983 incrementaron los niveles de lluvia en Regiones Áridas de la parte norte del país que transformaron desiertos en lagos (40). 2.5.3 PRINCIPALES EVENTOS EL NIÑO EN EL ECUADOR. Del fenómeno de El Niño se tienen noticias de su observación desde 1925, aunque los estudios más rigurosos y profundos datan de 1982, año en que su especial virulencia y efectos catastróficos cogieron desprevenidos a los científicos, ya que no se había observado ninguno de los indicadores acostumbrados como que no hubo fortalecimiento de los vientos durante los meses antes del evento, no se registró la elevación del nivel y la profundización de la termoclina en el Pacífico Oeste, y las SST (temperaturas superficiales del océano) no presentaron tampoco una tendencia a ser más bajas en el Este y más elevadas en el Oeste. Tabla 3 Estimación de Daños asociados a El Niño 1982-1983 y 1997-1998 en países sudamericanos Fuente: CAF (2000) La tabla No. 3 nos indica una estimación de daños en eventos El Niño, 57 observando que Perú y Ecuador fueron los más afectados en 1982-1983 y 1997-1998, teniendo como consecuencia: – Daños en infraestructuras, en especial de la costa y hundimiento de puentes y caminos vecinales, esto conllevó el aislamiento por semanas de algunas poblaciones siendo éstas victimas de la falta de apoyo público y privado. – Pérdidas agrícolas: Miles de hectáreas inundadas, inutilidad de pastos y mortandad de buena parte de la ganadería. – Ingresos de la flota pesquera nulos durante dos años, hoy día no se ha recuperado todavía la biomasa de la anchoveta. – Pérdidas de vidas humanas e inundaciones urbanas que, en un corto plazo de tiempo, acarrearon la proliferación de enfermedades como la malaria o el paludismo, dengue o infecciones de piel. A continuación se anotan algunos eventos El Niño ocurridos en Ecuador. 1957-1958. Se inició con períodos moderados desde Octubre hasta Diciembre de 1957 y luego en 1958 pasó a período fuerte desde enero hasta marzo, pasando a período moderado desde Abril hasta Junio llegando hasta período débil. 1965-1966. Se inició con períodos moderados desde Julio hasta Septiembre y luego pasó a período fuerte desde Octubre hasta Diciembre de 1965, pasando luego a período moderado desde Enero hasta Marzo y luego a débil en 1966. 58 1972-1973. Se inició con períodos moderados desde Julio hasta Septiembre y luego pasó a período fuerte desde Octubre hasta Diciembre de 1972, pasando luego a período moderado desde Enero hasta Marzo y luego a débil en 1973. 1982-1983. Se inició con períodos moderados desde Julio hasta Septiembre y luego paso a período fuerte desde Octubre hasta Diciembre de 1982 continuando hasta Marzo de 1983, pasando luego a período moderado desde Abril 1983. 1986-1987. Se inició con períodos moderados desde Octubre hasta Diciembre de 1986, continuando con esta intensidad hasta Julio de 1987 para luego pasar a período fuerte desde Julio hasta Septiembre y regresar a período moderado desde Octubre a Diciembre luego a débil. 1991-1992. Se inició con intensidad moderada desde Julio hasta Diciembre de 1991 y continuó con intensidad fuerte desde Enero hasta Junio de 1992 para luego debilitarse desde Julio. 1997-1998. Se inició moderadamente fuerte desde Abril y continuó en mayo hasta Junio para luego continuar con intensidad fuerte desde Julio hasta Diciembre de 59 1997, y continuó en Enero, Febrero y Marzo para luego pasar a moderadamente fuerte en Abril, Mayo, y Junio de 1998. (3) 2.5.4 ALGUNOS ESTUDIOS PREVIOS SOBRE EVENTOS EL NIÑO, EMPLEADOS EN EL PRESENTE TRABAJO El Niño overview and bibliography (2). Guide to “El Niño and La Niña” (10). El Niño, La Niña, el fenómeno oceánico atmosférico del Pacifico sur. (19). Nutrientes en las aguas superficiales y subsuperficiales en el área frente al Ecuador (22). Estudio de las condiciones oceanográficas y químicas del mar ecuatoriano en relación con la aparición del fenómeno El Niño años 1973 – 1983. (36). Características químicas de las masas de agua costeras ecuatorianas durante los eventos ENSO de 1993-1998. (37). Condiciones históricas, condiciones actuales, previsiones ENSO año 20092010. (28). Estudio comparativo de la calidad del agua en el área marino-costera estaciones fijas. (24). Estudio Temporo Espacial de las condiciones hidroquímicas en el mar ecuatoriano: Valor pronóstico de eventos climático. (3). Ecología del fitoplancton en el mar ecuatoriano y su relación con El Niño 1991-1992 (30). Distribución de la densidad fitoplanctónica en una estación fija costera La Libertad (Ecuador), durante 1989-1993. (31) Distribución Cuali-cuantitativa del Fitoplancton en el Pacífico Sudeste (3º16' 31º23'S) durante El Niño 1997-1998.(32) Indicadores Biológicos del Primer Nivel Trófico en la costa ecuatoriana y su influencia en las pesquerías, durante El Niño 1997-98. (33). Distribución del Primer Nivel Trófico (Fitoplancton) en el Pacífico Ecuatoriano, período 1996-1997 (Pre El Niño). (34). 60 Variabilidad anual del fitoplancton marino en áreas costeras de La Libertad y Manta (Ecuador) y su inter/relación con El Niño. (35). El Fenómeno El Niño y la Oscilación del Sur (ENSO). (42). Un análisis de la estructura Termal de la Estación Costera “La Libertad” y su relación con los eventos ENO. (43). El fenómeno de El Niño, predicción y modelaje (5). Nutrientes, oxígeno y procesos biogeoquímicos en el sistema de surgencias de la corriente de Humboldt frente a Perú. (14). Historical climate variability and impacts in North America. (20). Manual de cuidados para los arrecifes de coral del gran Caribe (1). Effects of 1997-1998 ENSO of coral reef communities in the gulf of California-México. (15). 61 3 MATERIALES Y MÉTODOS: 3.1 MATERIALES: Los recursos empleados para la realización del presente trabajo fueron: - Base de datos de los monitoreos en Estaciones fijas 10 millas costa afuera en La Libertad y Manta, figura 3.1. - Programas estadísticos para procesamiento de datos y gráficos. - Equipos Informáticos. Figura 3.1 Base de Datos Estaciones 10 millas Fuente: INOCAR 3.1.1 AREA DE ESTUDIO: La presente investigación se realizó en base a la información obtenida en estaciones fijas costeras ecuatorianas, ubicadas a 10 millas costa afuera en las ciudades de: - La Libertad Lat. 02º03´55”, Long 81º 07´15”. 62 - Manta a Lat. 0º 52´60”, Long 80º49´60”, figura 3.1.1. Figura 3.1.1 Área de Estudio Fuente: INOCAR 3.1.2 TIEMPO O PERÍODO. Se analizaron los datos obtenidos de las concentraciones de: Oxígeno disuelto, nitritos, nitratos, silicatos, fosfatos, salinidad y temperatura, en estaciones fijas costeras ubicadas a 10 millas costa afuera de las ciudades de Manta y La Libertad desde el año 1991 - 2010 y 1988 – 2010 respectivamente. 3.1.3 RECURSOS (Humanos y Físicos). Se utilizaron datos y trabajos de investigación sobre El Niño que fueron apoyo en la realización de la tesis. A más de la base de datos de las concentraciones de Estaciones Costa afuera, se solicitaron software para la elaboración de gráficos como el Surfer, grapher que poseen herramientas estadísticas para una mejor visualización de los resultados y adecuado análisis de los mismos. 3.1.4 UNIVERSO Y MUESTRA. Las estaciones fijas Manta y Libertad constituyeron el Universo del presente trabajo, mientas que la muestra fue el resultado de las concentraciones de 63 nutrientes, salinidad, temperatura y oxígeno disuelto del monitoreo de dichas estaciones costeras, hasta el año 2010 que reposan en el INOCAR. 3.2 METODOS: 3.2.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN. La presente Investigación posee un carácter de prospectiva y retrospectiva, ya que en base a datos de años pasados se analizó el comportamiento de la concentración de los analitos objeto de estudio permitiéndonos conocer más sobre las manifestaciones del evento El Niño. Teórica Histórica lógica, ya que es indispensable obtener la información de eventos históricamente críticos en que El Niño se manifestó con fuerza, analítico sintético, para que del estudio de nuestra base de datos, se obtuvieron relaciones entre los parámetros analizados. Metodología genética para conocer desde cuando y por qué se realizaron los primeros estudios del Evento. Descriptiva y correlacional, ya que para su aplicación se requirió de conocimiento previo, y se correlacionaron variables como las estaciones fijas, la una ubicada en Manta, mientras que la otra se encuentra en La Libertad, se correlacionaron también los diferentes eventos en el período de estudio. Aplicamos también métodos empíricos con fuentes documentales que permitieron la observación del comportamiento de las concentraciones obtenidas, y los resultados fueron comentados a investigadores del Episodio ENSO, que aportaron con valiosas sugerencias. 64 Análisis estadístico para conocer el comportamiento de concentraciones en los eventos neutros, fríos y El Niño. 3.2.2 METODOLOGÍA PARA LA OBTENCIÓN DE DATOS: 3.2.2.1 Metodología de campo: Para la toma de las muestras de agua para los diferentes parámetros químicos (oxígeno disuelto, nutrientes inorgánicos) se utiliza una botella Van Dorn, la misma que se lanza de forma manual desde la superficie hasta los 100 m. de profundidad cerrándose a los niveles estándares (0, 10, 20, 30, 40, 50, 75 y 100 m). Las muestras de agua para el análisis químico son separadas en dos alícuotas, para oxigeno disuelto y nutrientes. Los valores de salinidad y temperatura son obtenidos mediante la utilización de CTD SEA BIRD el instrumento colecta los resultados al subir desde los 100 m de profundidad hacia la embarcación y la información es registrada luego de bajar los datos del programa SEASOFT de la SeaBird. 3.2.2.2 Metodología de laboratorio: Las muestras de oxígeno disuelto deben ser procesadas lo más rápido posible y su contenido se determinó por el método Winkler; éste consiste en la oxidación del hidróxido de manganeso por el oxígeno del agua del mar, cuando se les añade ácido; el manganeso oxidado reacciona con yoduro de potasio y pone en libertad una cantidad de yodo equivalente a la cantidad de oxígeno que se titula. Las muestras para nutrientes son filtradas con filtros de 0.45μm y conservadas por congelamiento a -20ºC, para su posterior análisis en el Laboratorio Oceánico de La Libertad del INOCAR por los métodos descritos en el manual 65 de Strickland & Parsons y leídas en espectrofotómetro, obteniéndose concentraciones de nitrito, nitrato, fosfato y silicato. Actualmente, para medir los gases disueltos en el agua oceánica, se han diseñado aparatos llamados autoanalizadores químicos, que pueden determinar sus cantidades en base a medios colorimétricos. Estos aparatos pueden además registrar la presencia de otros componentes del agua del mar como nitratos, nitritos, silicatos, fosfatos, etc. Además tienen la gran ventaja de reducir los posibles errores de manipulación. 3.2.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN. Análisis de bases de datos con correlación entre datos de concentraciones presentadas en eventos normales versus los que se presentan cuando el episodio El Niño aparece, donde se evidenció el comportamiento de los parámetros hidroquímicos objeto de estudio. Se mantuvieron diálogos permanentes con científicos que han estudiado el evento El Niño, para solventar dudas y aclarar ideas. Se utilizó el programa Grapher 6, con el que se realizaron gráficos de promedio superficial de corrido utilizando nueve puntos para suavizar las curvas, las columnas de color rojo representan los Eventos El Niño, las de color azul eventos fríos y las columnas que no poseen color representan años neutros o donde los eventos Niño o Niña no se han presentado. El análisis subsuperficial se realizó mediante la aplicación del programa Surfer 8, programa para realizar gráficos que es ampliamente utilizado para el modelado del terreno, la visualización del paisaje, análisis de superficies, cartografía para el contorno, la cartografía de superficie 3D, grillado, motor de la interpolación, surfer transforma los datos XYZ en mapas con calidad de publicación. Surfer ofrece varios métodos de grillado y un mayor control sobre los parámetros de grillado, incluyendo variogramas personalizado, que cualquier otro paquete de software en el mercado. También puede utilizar los archivos de la red obtenida de otras 66 fuentes, tales como archivos USGS DEM o archivos ESRI GRID, muestra la cuadrícula como mapas de contorno pendientes, mapas en 3D, 3D wireframe, vector, imagen, relieve sombreado, y los mapas en línea, añade mapas de base y combinar tipos de mapas para crear la pantalla más informativa posible. Prácticamente todos los aspectos de los mapas se pueden personalizar para producir exactamente la presentación que se desea. En los resultados y para facilitar la discusión se comparan los mismos con isolíneas que son líneas imaginarias que unen puntos de igual valor, por ejemplo isotermas, etc., las isolíneas son ampliamente nombradas en varios de los trabajos investigativos incluidos en la bibliografía así 3, 24, 42, 43, etc. la comunidad científica utiliza la isoterma de 15ºC en sus estudios de comportamiento oceánico, al utilizar en esta investigación datos de estaciones costeras se ha visto conveniente la utilización de la isoterma de 20ºC, por analizar únicamente hasta los 100m en la columna de agua, y en esta profundidad no se aprecia en especial los cambios registrados en la isoterma de 15ºC, en eventos El Niño objeto de nuestro estudio. En los resultados y gráficos se han tomado en cuenta los eventos fríos a pesar que no son objeto del presente trabajo, permiten enfatizar el comportamiento de los eventos El Niño, ya que son episodios contrarios. En la discusión se incluyen gráficos de las anomalías de temperatura para enfatizar las diferencias encontradas en la región El Niño 3.4 vs El Niño 1.3; gráficos lineares, que permiten comparar el comportamiento del promedio mensual de episodios neutros obtenidos en los 22 y 19 años de las dos estaciones fijas La Libertad y Manta respectivamente, con el episodio cálido más fuerte presentado en el período de tiempo de estudio es decir El Niño que inició en 1997 hasta 1998. 67 4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1 RESULTADOS: 4.1.1 ANÁLISIS SUPERFICIAL Para este análisis se escogieron los promedios superficiales anuales obtenidos en 12 meses de los 22 y 19 años objetos de estudio en las estaciones fijas Libertad y Manta respectivamente, en los gráficos se aprecian con barras rojas se indican los períodos El Niño, en blanco los períodos normales y en azul los períodos La Niña. 4.1.1.1. Estación Fija La Libertad. Durante los eventos El Niño, la salinidad presentó promedios máximos superficiales de 34.86 UPS (1991), 34.94 UPS (1994), 34.98 UPS (1997), 34.09 UPS (2004), 34.39 UPS (2007), sin embargo este comportamiento no fue observado en algunos de estos episodios donde por acción de las lluvias fueron relativamente más bajos; mientras que el promedio de la temperatura superficial en períodos donde El Niño se evidenció así: 28.58ºC (1992), 26.85ºC (1995), 29.14ºC (1998), 28.5ºC (2009), fueron los más altos, lo que concuerda con la bibliografía existente que indica que estos episodios presentan incrementos de temperatura (42,43), figura 4.1.1.1.a. 68 Figura 4.1.1.1.a Promedios superficiales estación Fija La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora En la figura anteriormente citada, se muestran que los promedios superficiales mensuales de silicatos y fosfatos durante los años de estudio, no permiten visualizar una tendencia clara de máximos o mínimos por eventos, notándose un ligero incremento de la concentración promedio de silicato en años donde Episodios Niños se han presentado así en 1997 (4.76 µg-at/l), 2006 (3.42 µgat/l), 2009 (4.49 µg-at/l), el promedio general de la distribución superficial presentada en los períodos donde El Niño se manifestó, fue de 3.83 µg-at/l; mientras que los fosfatos a partir del año 1993 presenta rangos que varían entre 0.1 a 0.4 µg-at/l con un promedio superficial de 0.27 µg-at/l, tabla 4. 69 En la figura 4.1.1.1.b. se observan ligeros incrementos en las concentraciones superficiales de nitritos en ciertos años donde el evento cálido se manifestó con mayor intensidad por ejemplo 1991 (0.11 µg-at/l), 1997 (0.11 µg-at/l), 2006 (0.20 µg-at/l), 2007 (0.16 µg-at/l). El promedio general tomado de todos los períodos El Niño (tabla 4) en la distribución superficial es de 0.10 µg-at/l. Los nitratos presentaron una mayor concentración superficial en la década de los noventa; desde el 2001 al 2005 se estabilizaron, y a partir de esto se han incrementado paulatinamente hasta el 2009, determinándose los valores más elevados en El Niño 1991 (4.04 µg-at/l) y en 1997 (2.56 µg-at/l). En este mismo período, el promedio superficial de la concentración de nitrato es de 1.58 µg-at/l (tabla 4). 70 Figura 4.1.1.1.b Promedios superficiales Estación Fija La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Oxígeno disuelto: Las aguas superficiales más oxigenadas se detectaron en el año 2005 (5.39 ml/l), mientras que las más pobres en oxígeno superficial en el año 1997 (4.73 ml/l), fecha en la que la temperatura superficial presentó el valor más alto de los últimos 22 años. El promedio superficial de los años Niño es de 4.98 ml/l (tabla 4) 4.1.1.2. Estación Fija Manta Figura 4.1.1.2.a Promedios superficiales estación Fija Manta Fuente: INOCAR 71 Elaborado: Autora En la distribución superficial figura 4.1.1.2.a, de la salinidad y temperatura se observaron que los picos máximos se presentaron en años donde existieron manifestaciones del evento El Niño fuertes así 1992 (35.11 UPS y 28.27ºC), y 1998 (35.19UPS y 29.59ºC). Los silicatos a nivel superficial presentaron incrementos en su concentración en años donde eventos fríos se manifestaron así 1995, 1998 hasta 2001, por otro lado los fosfatos superficiales en los 19 años objeto de estudio tuvieron una distribución errática sin poder indicar una tendencia de concentración por un evento climático. En general los promedios para esta época fueron de 25.87ºC en temperatura, 33.47UPS de salinidad, 2.89 µg-at/l en silicato y 0.24 µg-at/l de fosfato, tabla 4. 72 Figura 4.1.1.2.b Promedios superficiales estación Fija Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Al igual que en la estación fija de La Libertad, los nitritos y nitratos a nivel superficial presentaron mayor concentración en la década de los noventa, a partir de esto se observa una disminución de estos parámetros hasta alcanzar los mínimos en el 2003 de 0.02µg-at/l y 0.004 µg-at/l respectivamente, mientras que en los años siguientes hasta el 2010 se detectaron valores superiores, figura 4.1.1.2.b. El promedio superficial de nitritos en eventos cálidos de ésta estación fija es de 0.06 µg-at/l, mientras que los nitratos presentaron un promedio superficial en episodios El Niño de 1.14 µg-at/l (tabla 4). El oxígeno disuelto a nivel superficial mostró su menor concentración en 1998 (4.52 ml/l), año donde la temperatura presentó su máximo valor a nivel superficial debido a un fuerte evento cálido, al igual que sucedió en la estación fija La Libertad. El promedio en todos los eventos El Niño fue 4.95 ml/l, tabla 4. 4.1.2. ANÁLISIS SUBSUPERFICIAL 4.1.2.1. a) Estación fija La Libertad. Salinidad: 73 Figura 4.1.2.1 a Promedio subsuperficial de salinidad Estación Fija La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Al realizar el análisis de la distribución de este parámetro presentado en la figura 4.1.2.1.a, en la columna de agua notamos que, en años donde el Evento El Niño se presenta, la isolínea de 34 UPS se superficializó, cabe recalcar que en estos eventos se incrementan las lluvias siendo esto una de las causas para que la salinidad disminuya; mientras que al incrementarse la profundidad, en forma general se presentan concentraciones de sales alrededor 35 UPS. Así también se observa que en épocas frías valores mayores a 35 UPS en la columna de agua, siendo la mayor concentración la encontrada a 100 metros con valor de 35.32 UPS en el año 1989. b) Temperatura: Figura 4.1.2.1 b Promedio Subsuperficial de Temperatura Estación Fija La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora En años Niños, los valores de temperatura que por lo general se observan a nivel superficial, se profundizaron, siendo más evidente en 1997 y 1998 evento denominado “Meganiño”. La Isolínea de los 20ºC en esta área generalmente oscila entre los 30 a 40 m, se observa el desplazamiento esta hasta un promedio de 75m en años donde se ha manifestado El Niño, evidenciándose el valor más alto en Octubre del 1997 cuya temperatura fue de 21.96 ºC a 100m de profundidad, figura 4.1.2.1 b. En época fría se aprecia notablemente que 74 temperaturas bajas se encuentran en toda la columna de agua, siendo en el período frío del 2007-2008 donde se aprecian a 100 m promedios de hasta 13ºC. c) Silicatos: Figura 4.1.2.1 c Promedio Subsuperficial de silicato estación fija La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora En el análisis de la distribución de este parámetro, en los eventos El Niño su concentración ha sido baja, lo que se evidenció en El Niño 97-98 que fue el más fuerte registrado del período de estudio de este trabajo. Se apreció una mayor concentración a mayores profundidades en eventos fríos de los 22 años objeto de estudio, así en el año 2000 a 100 m de profundidad se reportó una concentración de 28.40 µg-at/l. figura 4.1.2.1 c. d) Fosfatos: 75 Figura 4.1.2.1 d Promedio Subsuperficial de fosfato estación fija La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Este parámetro en la columna de agua, durante los años 1991-1992-1993, 1997-1998 (años Niños), presentó concentraciones bajas, con un promedio de 0.96 µg-at/l, figura 4.1.2.1d. La Isolínea de 1.6 µg-at/l se encuentra a menor profundidad en años donde episodios fríos se han presentado a un promedio de 40 m. Cabe anotar que a partir de 1999 se apreció un incremento en general de este parámetro en la columna de agua. e) Nitritos: Figura 4.1.2.1 e Promedio Subsuperficial de nitrito estación fija La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora La distribución de nitritos en la columna de agua como se aprecia en la figura 4.1.2.1e, no nos permite generar criterios de su comportamiento, ya que aparentemente es bastante homogénea, únicamente un episodio muy aislado en el 2006 donde se encontró 2.76 µg-at/l a 50m, no obstante el promedio general es de 0.30 µg-at/l, lo que evidencia la poca concentración en que este parámetro está distribuido en la columna de agua. 76 f) Nitratos: Figura 4.1.2.1 f Promedio Subsuperficial de Nitrato Estación Fija La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora La Isolínea de 15 µg–at/l no se detectó en la mayoría de eventos El Niño, a las profundidades monitoreadas, como se evidencia en la figura 4.1.2.1 f, lo que indica la pobreza de este analito en la manifestación de episodios cálidos. Las concentraciones más altas de nitratos se presentan en años donde eventos fríos se han manifestado con mayor fuerza, tendiendo a superficializar las mismas siendo el año 1999-2000 donde se registraron las mayores concentraciones de 29.24 µg-at/l a los 100 metros de profundidad monitoreados. g) Oxígeno Disuelto: En la distribución en la columna de agua de los años de estudio del oxígeno disuelto, en esta estación fija, se pudo observar en la figura 4.1.2.1 g, que la concentración es inversamente proporcional con la profundidad, siendo mayor en la superficie de la columna de agua. En los años donde se han presentado 77 eventos El Niño, las mayores concentraciones se profundiza, así en El Niño de 1997 su valor fue de 4.27 ml/l a 40m; mientras en años donde los eventos fríos se manifiestan, la concentración de oxígeno fue menor. Figura 4.1.2.1 g Promedio Subsuperficial de oxígeno disuelto Estación Fija La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora La isolínea de los 2.5 ml/l se manifestó a menores profundidades en los eventos fríos, mientras que en El Niño se la encontró a mayor profundidad o se desvanece, por encontrarse a profundidades mayores de las monitoreadas. 4.1.2.2. a) Estación Fija Manta. Salinidad: En forma general se apreció que en años donde El Niño se manifestó este parámetro tiende a superficializarse. La isolínea de 34 UPS se encontró a 40m aproximadamente, figura 4.1.2.2 a. Al realizar un análisis comparativo con el gráfico obtenido en este parámetro en la estación fija La Libertad se apreció una distribución bastante similar, a pesar que en la estación Manta se observó que existe una mayor profundización de la isolínea de 34 UPS de este parámetro. 78 Figura 4.1.2.2 a Promedio Subsuperficial de salinidad estación fija Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora b) Temperatura: Figura 4.1.2.2 b Promedio Subsuperficial de temperatura estación fija Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Las temperaturas fueron más elevadas y profundizadas en años donde los eventos El Niño se manifestaron, presentándose en 1998 la máxima de 29.59ºC a 0m, figura 4.1.2.2 b. Al comparar con la figura de la columna de 79 agua en la Estación La Libertad se notó que la distribución es bastante parecida, siendo los años 1992, 1997- 1998, 2002, 2009, los que presentaron valores más altos y profundizados. La Isolínea de 20ºC se profundizó en la estación fija Manta mientras que en La Libertad se presentó a niveles más superficiales. c) Silicato: Figura 4.1.2.2 c Promedio Subsuperficial de silicato estación fija Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Según se observa en la figura 4.1.2.2 c, en forma general las concentraciones de este parámetro se incrementan al aumentar la profundidad, siendo más notorias en épocas más frías teniendo la concentración máxima en el año 2007 (37.63 µg–at/l a 100 m), no así en eventos cálidos donde se observan bajas concentraciones desde la superficie hasta profundidades mayores, así tenemos en 1997 (17,67 µg–at/l a 100 m). En la comparación con su estación homóloga en La Libertad, se apreció una mayor presencia de este parámetro en la estación fija Manta; en ambas estaciones existe un incremento de este analito a raíz del año 2004. d) Fosfato: De acuerdo a lo indicado en la figura 4.1.2.2 d, la concentración de fosfato se 80 incrementa conforme aumenta la profundidad hasta los 100 m muestreados, detectándose el valor máximo en el año 2001 de 2.85 µg–at/l, donde se registró un evento frío. Al comparar los gráficos de las dos estaciones fijas, en este parámetro se notó concentraciones más altas que en la estación La Libertad, pero cabe anotar que en cuanto a su distribución es muy similar. En las dos estaciones a partir del año 1999 se observó un incremento en la concentración de iones fosfatos evidenciándose que la isolínea de 1.6 µg–at/l se superficializa en ambas estaciones desde el mencionado año. Figura 4.1.2.2 d Promedio Subsuperficial de fosfato estación fija Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora e) Nitrito: En los 19 años de estudio de este parámetro en esta estación fija no se observó gran presencia del mismo excepto en el 2009 que presentó el valor de 0.83 µg–at/l, el promedio en la columna de agua es de 0.23 µg–at/l, el cual se indica únicamente para visualizar la baja concentración del analito, figura 4.1.2.2 e. Al comparar con el gráfico del mismo parámetro en la estación fija La Libertad, en ésta se presentó una distribución más homogéneamente, mientras que en la estación de Manta a partir de 1998 se apreció un ligero incremento en la 81 concentración de nitritos, sin embargo este parámetro se ha presentado históricamente en concentraciones bajas. Figura 4.1.2.2 e Promedio Subsuperficial nitrito estación fija Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora f) Nitrato: En eventos El Niño la distribución de este analito fue bastante baja, este parámetro presentó una mayor concentración a medida que se incrementó la profundidad, siendo el valor máximo el obtenido en el evento frío del 2000 (27.92 µg–at/l a 100 m), figura 4.1.2.2 f. Al comparar con la distribución presentada en la columna de agua de la estación fija de La Libertad, vemos que es muy similar en cuanto a su distribución, se resalta que a partir de 1999 la concentración de Nitrato se profundizó en ambas estaciones fijas, pero ésta fue más evidente en la estación fija de Manta. Al igual que lo observado en los nutrientes analizados desde 1999 existió un incremento en la concentración, por lo que la isolínea de 15 µg-at/l tendió a superficializarse desde el mencionado año, en las dos estaciones costeras objeto de estudio. 82 Figura 4.1.2.2 f Promedio Subsuperficial de nitrato estación fija Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora g) Oxígeno Disuelto: Figura 4.1.2.2 g Promedio Subsuperficial de oxígeno disuelto estación fija Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora En la figura 4.1.2.2 g, en años Niño (1993, 1997, 2002) se observaron concentraciones entre 4 a 5 ml/l profundizándose inclusive hasta los 50 metros aproximadamente, no llegándose a observar la isolínea de 2.5 ml/l sobre todo cuando este evento se manifestó con mayor fuerza. En cambio en las en la mayoría de épocas frías se aprecia una presencia pobre de este parámetro en la columna de agua. 83 4.2 DISCUSIÓN: En el anexo II se presentan las anomalías de temperatura indicada por la NOAA para la región 3.4, que es la empleada para sus modelos predictivos, ya que los cambios presentados en ésta región son los que impactan directamente en las costas Americanas del Pacífico este, comúnmente esta región es la empleada para los análisis sudamericanos. Se ha realizado una representación de la región que se encuentra más cercada al área de estudio de las dos estaciones costeras ecuatorianas y que corresponde a la región 1+2, en la figura 4.2.1 se evidencia que no todos los eventos El Niño que la NOAA indica se han manifestado en las costas ecuatorianas, o su desarrollo no ha sido tan intenso, y que eventos El Niño que se han manifestado en el Ecuador han presentado variaciones de temperatura superiores a lo detectado por la NOAA, por ejemplo El Niño 1997-1998. Figura 4.2.1 Anomalías de temperatura superficial del mar en regiones El Niño 1+2 y 3.4 Fuente: INOCAR Elaborado: Zambrano E. 84 En el análisis del promedio mensual de las concentraciones de los parámetros termohalinos e hidroquímicos a nivel superficial, obtenidos en la estación fija la Libertad durante 22 años (figuras 4.2.2 a 4.2.8) y en la estación fija de Manta durante 19 años (figuras 4.2.9 a 4.2.15), se consideran los promedios de todos los períodos neutros presentados en los años de estudio (línea azul) como una línea base de comparación frente a un período donde se evidenció El Niño más fuerte ocurrido en 1997-1998 (línea fucsia) lo que nos permite aportar lo siguiente: ESTACIÓN FIJA LA LIBERTAD: En el promedio mensual de salinidad presentada en períodos neutros en esta estación fija notamos que su comportamiento es bastante similar, en comparación con el evento El Niño 97-98, se observa que la salinidad es superior hasta el mes de septiembre, y desciende en su concentración en los meses siguientes coincidiendo este hecho con el incremento registrado en la temperatura, figura 4.2.2. COMPORTAMIENTO MENSUAL DE LA SALINIDAD EN SUPERFICIE DE LA ESTACION FIJA LA LIBERTAD 35 UPS 33 31 29 MAY JUL SEP NOV ENE PROMEDIO EVENTOS NEUTROS MAR MAY NIÑO 97-98 Figura 4.2.2 Promedios mensuales de salinidad superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija La Libertad. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Los valores de temperatura registrados en el Evento El Niño de 1997-1998 han sido los más altos de todo el análisis que se ha realizado para este estudio, 85 siendo en los meses entre enero a marzo donde se observa un incremento considerable, que en comparación con el promedio de períodos neutros donde los valores mensuales son considerados como normales según la época del año, se evidencia claramente que este parámetro es un indicativo claro de eventos climáticos. En la figura para el Niño 97-98 se registra el valor más bajo en el mes de mayo del 97 donde se iniciaba este evento, y las temperaturas más elevada se obtiene entre enero y marzo del 98 cuando se encontraba en todo su apogeo, figura 4.2.3. COMPORTAMIENTO MENSUAL DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL EN LA ESTACIÓN FIJA LA LIBERTAD 30 Tº 28 26 24 22 MAY JUL SEP NOV PROMEDIO EVENTOS NEUTROS ENE MAR NIÑO 97-98 MAY Figura 4.2.3 Promedios mensuales de temperatura superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija La Libertad. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Al comparar la concentración de silicatos superficiales figura 4.2.4 obtenidos en el evento El Niño 97-98 con el promedio de los períodos normales, de manera general se puede indicar que a inicios del Niño se aprecian concentraciones más altas y para los meses de enero a marzo fueron más bajas, lo que es característico de este evento. 86 COMPORTAMIENTO MENSUAL DEL SILICATO EN LA SUPERFICIE DE LA ESTACIÓN FIJA LA LIBERTAD ug-at/l 6 4 2 MAY JUL SEP NOV ENE PROMEDIO EVENTOS NEUTROS MAR MAY NIÑO 97-98 Figura 4.2.4 Promedios mensuales de silicato superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija La Libertad. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora La concentración de fosfatos en un evento cálido es inferior a las concentraciones registradas en épocas neutras, a excepción de los meses de enero y febrero del 98, como lo evidencia la figura 4.2.5. COMPORTAMIENTO MENSUAL DEL FOSFATO EN SUPERFICIE DE LA ESTACIÓN FIJA LA LIBERTAD 0,8 ug-at/l 0,6 0,4 0,2 0 MAY JUL SEP NOV PROMEDIO EVENTOS NEUTROS ENE MAR NIÑO 97-98 MAY Figura 4.2.5 Promedios mensuales de fosfatos superficiales en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija La Libertad. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Al apreciar la figura 4.2.6 notamos que el nitrito es un parámetro que en el evento El Niño 97-98 mostró un incremento puntual así en enero del 98, sin embargo se muestra muy inestable en cuanto a su comportamiento, no así para períodos normales donde su distribución anual es estable donde se registra un promedio de 0.1 µg-at/l. 87 COMPORTAMIENTO MENSUAL DEL NITRITO EN SUPERFICIE DE LA ESTACIÓN FIJA LA LIBERTAD 0,3 ug-at/l 0,2 0,1 0 MAY JUL SEP NOV ENE PROMEDIO EVENTOS NEUTROS MAR MAY NIÑO 97-98 Figura 4.2.6 Promedios mensuales de nitrito superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija La Libertad. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora La concentración superficial de nitrato es superior en varios meses donde se manifestó el evento El Niño en relación con el promedio mensual obtenido de todos los períodos neutros, como se aprecia en la figura 4.2.7. COMPORTAMIENTO MENSUAL DEL NITRATO EN SUPERFICIE EN LA ESTACIÓN FIJA LA LIBERTAD 4 ug-at/l 3 2 1 0 MAY JUL SEP NOV PROMEDIO EVENTOS NEUTROS ENE MAR MAY NIÑO 97-98 Figura 4.2.7 Promedios mensuales de nitrato superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija La Libertad. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora a figura 4.2.8 evidencia que la concentración superficial de oxígeno disuelto es menor en los meses agosto, septiembre y diciembre en el evento cálido ocurrido en El Niño 97-98, al ser comparado con el promedio de períodos neutros. 88 COMPORTAMIENTO MENSUAL DEL OXÍGENO DISUELTO EN SUPERFICIE ESTACIÓN FIJA LA LIBERTAD 5,8 ml/l 5,2 4,6 4 MAY JUL SEP NOV ENE PROMEDIO EVENTOS NEUTROS MAR MAY NIÑO 97-98 Figura 4.2.8 Promedios mensuales de oxígeno disuelto superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija La Libertad. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora ESTACIÓN FIJA MANTA: Lamentablemente no se pudieron realizar toda la colección de datos en la estación fija Manta, en el episodio climático de El Niño 97-98, no obteniendo registros de todo el período en que el evento se manifestó, poseyendo en esta estación fija solamente registros desde agosto del 97 hasta marzo del 98. COMPORTAMIENTO MENSUAL DE LA SALINIDAD EN SUPERFICIE DE ESTACIÓN FIJA MANTA 35 UPS 34 33 32 31 JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE PROMEDIO EVENTOS NEUTROS FEB MAR ABR MAY JUN NIÑO97-98 Figura 4.2.9 Promedios mensuales de salinidad superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija Manta. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora En base a lo observado en la figura 4.2.9 se puede indicar que el evento El Niño 97-98 presentó una concentración de salinidad superficial inferior a la detectada en el promedio de años neutros registrados en la estación fija Manta, 89 siendo únicamente los meses de noviembre y enero los que reportan concentraciones superiores. La temperatura superficial de el evento El Niño 97-98 registra datos superiores a los detectados en los períodos neutros, coincidente con lo estudiado en la estación fija de La Libertad, figura 4.2.10. COMPORTAMIENTO MENSUAL DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL EN LA ESTACIÓN FIJA MANTA 30 Tº 28 26 24 22 JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR PROMEDIO EVENTOS NEUTROS ABR MAY JUN NIÑO 97-98 Figura 4.2.10 Promedios mensuales de temperatura superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija Manta. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora De acuerdo a la figura 4.2.11 las concentraciones de silicato superficial en el evento cálido del 97-98 son mayores a las obtenidas en el promedio de los períodos neutros a excepción de los meses de diciembre 97 y marzo 98. COMPORTAMIENTO MENSUAL DEL SILICATO EN SUPERFICIE DE LA ESTACIÓN FIJA MANTA ug-at/l 6 4 2 0 JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE PROMEDIO EVENTOS NEUTROS FEB MAR ABR MAY JUN NIÑO 97-98 Figura 4.2.11 Promedios mensuales de silicato superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija Manta. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora 90 La concentración de fosfato superficial en el episodio El Niño 97-98 es menor a la registradas en el promedio mensual de períodos neutros, a excepción de el mes de enero 98, figura 4.2.12. Notamos que el comportamiento registrado en el estación fija La Libertad se repite en la estación Manta. COMPORTAMIENTO MENSUAL DEL FOSFATO EN SUPERFICIE DE LA ESTACIÓN FIJA MANTA 0,4 ug-ar/l 0,3 0,2 0,1 0 JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB PROMEDIO EVENTOS NEUTROS MAR ABR MAY JUN NIÑO 97-98 Figura 4.2.12 Promedios mensuales de fosfato superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija Manta. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Según lo observado en la figura 4.2.13 las concentraciones de nitrito a nivel superficial del evento El Niño 97-98, son menores a las registradas en el promedio mensual de los períodos neutros, donde se aprecia que en el mes de diciembre y abril la concentración promedio es superior a la registrada en la estación fija La Libertad. COMPORTAMIENTO MENSUAL DEL NITRITO SUPERFICIAL EN LA ESTACIÓN FIJA MANTA 0,4 ug-at/l 0,3 0,2 0,1 0 JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB PROMEDIO EVENTOS NEUTROS MAR ABR MAY JUN NIÑO 97-98 Figura 4.2.13 Promedios mensuales de nitrito superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija Manta. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora 91 La concentración de nitrato representada en la figura 4.2.14 del evento El Niño 97-98 es bastante errática, no permitiendo emitir un criterio sobre la misma ya que las fluctuaciones son bastante notorias, en el promedio mensual de las concentraciones de este parámetro en la estación fija Manta en épocas neutras, presenta un incremento los meses de marzo a mayo. COMPORTAMIENTO MENSUAL DEL NITRATO SUPERFICIAL EN LA ESTACIÓN FIJA MANTA 3 ug-at/l 2 1 0 JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB PROMEDIO EVENTOS NEUTROS MAR ABR MAY JUN NIÑO97-98 Figura 4.2.14 Promedios mensuales de nitrato superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 estación fija Manta. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora La concentración de oxígeno disuelto superficial en el episodio El Niño 97-98 figura 4.2.15, es menor al obtenido en períodos neutros a excepción del mes de agosto y octubre del 97. En el mes de enero 97 el registro de oxígeno disuelto alcanza el valor más bajo, siendo el mes donde la temperatura registrada es la más elevada. Se evidencia además que en el mes de abril de los episodios neutros es donde se registra la concentración más elevada de oxígeno disuelto superficial. COMPORTAMIENTO MENSUAL DEL OXÍGENO DISUELTO SUPERFICIAL EN ESTACIÓN FIJA MANTA ml/l 5,2 4,8 4,4 JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR PROMEDIO EVENTOS NEUTROS ABR MAY JUN NIÑO 97-98 Figura 4.2.15 Promedios mensuales de oxígeno disuelto superficial en períodos Neutros vs evento El Niño 97-98 Estación Fija Manta. Fuente: INOCAR. Elaborado: Autora 92 Al realizar un estudio comparativo en las dos estaciones fijas, (tabla 4) de los resultados promedios obtenidos en superficie, podemos indicar que con respecto a: La temperatura, en las estaciones fijas Manta y La Libertad presenta una distribución superficial similar confirmando el comportamiento que este parámetro debe manifestar según el análisis teórico 3, 24, 42, 43 los valores más elevados se presentan en años donde el evento El Niño se ha manifestado con mayor fuerza, el promedio superficial en La Libertad es 25.17 ºC, mientras que en Manta las aguas superficiales son más cálidas con un promedio de 25.87ºC, en el promedio general en un Evento Niño es de 25.52ºC frente a 24.75ºC que se presenta de promedio en un episodio frío. EVENTO EL NIÑO PROMEDIO NEUTRO PROMEDIO LA LA NIÑA PROMEDIO LA PROMEDIO SUPERFICIAL LA LIBERTAD MANTA NIÑO LIBERTAD MANTA NEUTRO LIBERTAD MANTA NIÑA TEMPERATURA 25.17 25.87 25.52 24.54 25.20 24.87 24.60 24.89 24.75 OXÍGENO DISUELTO 4.98 4.95 4.97 5.12 4.95 5.04 4.94 4.90 4.92 SALINIDAD 33.92 33.47 33.70 33.63 33.33 33.48 33.28 32.93 33.11 SILICATOS 3.83 2.89 3.36 4.04 3.16 3.60 3.93 3.66 3.80 FOSFATOS 0.27 0.24 0.26 0.30 0.24 0.27 0.29 0.32 0.31 NITRITOS 0.10 0.06 0.08 0.13 0.11 0.12 0.07 0.09 0.08 NITRATOS 1.58 1.14 1.36 1.78 1.32 1.55 1.58 1.56 1.57 Tabla 4. Promedio superficial de parámetros hidroquímicos de acuerdo al Evento Climático. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora El promedio superficial del oxígeno disuelto es apenas superior en la estación fija La Libertad con 4.98ml/l, mientras que en la estación fija Manta este parámetro presenta 4.95 ml/l como su promedio superficial, el promedio de El Niño es inferior a la concentración promedio obtenida en un período Neutro, de manera general el oxígeno disuelto se presenta en mayor concentración en eventos el Niño, a excepción de los meses en que éste fue mas extremo, lo cual podría deberse a que al ser el oxígeno un gas pudo haberse liberado a la atmósfera, por encontrarse sometido a la influencia de temperaturas superiores a las que normalmente se presentan en la zona (como las que se presentaron 93 en meses donde El Niño 97-98 se manifestó). En la salinidad de las estaciones objeto de estudio, se presenta un incremento en la concentración superficial al presentarse un evento El Niño, pero la estación Libertad presenta esta tendencia con resultados ligeramente superiores a los encontrados en la estación Manta, siendo el promedio de años Niño a 0 m de 33.92 UPS y 33.47 UPS respectivamente, en el promedio general se aprecia la concentración elevada de este analito en un evento cálido frente al comportamiento presentado en épocas neutras y frías. Silicatos y fosfatos se presentan superiores en la estación fija de La Libertad, con promedios de 3.83 µg-at/l y 0.27 µg-at/l respectivamente versus 2.89 µg-at/l y 0.24µg-at/l obtenidos en Manta. Los nitritos y nitratos en promedio superficial poseen una concentración superior en la estación La Libertad con valores 0.10 µg-at/l y 1.58 µg-at/l respectivamente, mientras que en Manta presentan las concentraciones promedios de 0.06 µg-at/l y 1.14 µg-at/l respectivamente. Los promedios en años El Niño de las concentraciones superficiales de los micronutrientes (tabla 4) nos permiten indicar que son inferiores a las obtenidas en eventos neutros y fríos, con la excepción del promedio superficial de silicatos que fue superior en el evento cálido que ambos eventos, pero como notamos en el análisis de promedios mensuales, no se puede tener certeza de la tendencia, ya que en ciertos meses durante el evento cálido 97-98 eran superiores y otros meses inferiores al promedio mensual obtenido de los meses neutros presentados en los años de estudio. Con todas las evidencias encontradas podemos indicar que la hipótesis planteada no se cumple a cabalidad, ver conclusiones 94 5. 5.1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES: En base a la información registrada en las estaciones fijas 10 millas costa afuera La Libertad y Manta durante 22 y 19 años respectivamente, se ha podido identificar los episodios cálidos (El Niño), neutros y fríos (La Niña), gracias a las variaciones de la temperatura del mar registradas, la misma que no siempre coincide en las diferentes regiones El Niño 3.4 (anexo II), pero que sin embargo han servido de referencia para mostrar los años considerados anómalos y sus manifestaciones en las costas del Ecuador. El parámetro físico Temperatura se presenta consistente a lo encontrado en las diferentes fuentes bibliográficas consultadas (3) (24) (42) (43), que indica que en eventos El Niño, la temperatura se incrementa. A pesar de que la comunidad científica utiliza la isolínea de 15º C para reconocer los cambios térmicos en el ámbito oceánico, al ser nuestro estudio costero se utilizó la isolínea de 20ºC, observándose que en el análisis subsuperficial presenta el mismo comportamiento en cuanto a la profundización o ascenso que la isolínea de 2ml/l del oxígeno disuelto. Lo propio ocurre con las isolíneas de nutrientes, 15 µg-at/l de nitrato y silicato y la de 1.6 µg-at/l de fosfato ascienden y descienden en la columna de agua dependiendo si el evento es frío o cálido. En el análisis superficial del oxígeno disuelto en las dos estaciones fijas costeras, observamos claramente como la concentración de este parámetro era inferior al manifestarse el evento El Niño 97-98 en comparación con las concentraciones presentadas durante años neutros. 95 Con los resultados obtenidos en el análisis estadístico, tanto de manera superficial como en la columna de agua determinamos que los eventos La Niña poseen mayores concentraciones de nutrientes indicativo de gran riqueza nutritiva, especialmente a grandes profundidades, mientras que en El Niño por existir una alta oxigenación se presenta pobreza de nutrientes, los mismos que se encuentran a mayores profundidades por debajo de los 100m, de ahí la importancia del estudio tanto a nivel superficial como en la columna de agua de los resultados obtenidos. Relacionando las dos estaciones fijas podemos concluir que en todos los eventos la estación La Libertad presenta temperaturas menores a la estación fija Manta, ya que al estar ubicada al sur de ésta es influenciada más directamente por la corriente de Humboldt, lo que es congruente con los resultados obtenidos ya que los nutrientes en general se presentan en mayor cantidad en la estación La Libertad que al poseer aguas más frías son más ricas en nutrientes, y salinidad. De la misma manera el oxígeno disuelto se presenta en mayor concentración en la estación fija La Libertad por la situación geográfica de la misma posee el aporte de vientos y corrientes que incrementan el dinamismo del mar produciéndose mayor turbulencia en las aguas superficiales lo que permite que se mezclen las aguas superficiales con el oxígeno del aire. La concentración de los elementos nutritivos en general en el océano durante su largo recorrido desde la fuente de origen hasta las estaciones de Manta y La Libertad han sufrido cambios substanciales dependiendo si la masa de agua costera, presente en las estaciones costeras, proviene del oeste, del norte o del sur esto genera diferencias entre un evento y otro y además en un mismo evento puede darse diferencias entre las estaciones costeras como se evidencia en la tabla 4, ya que si vienen del norte será Manta la más afectada, mientras que si viene del Sur será La 96 Libertad y si viene del oeste el comportamiento puede ser similar en ambas. El aporte del Nitrito es mínimo, por lo que se concluye que este parámetro con las concentraciones registradas hasta el 2010, no podría ser utilizado como indicador de la presencia de eventos climáticos en estas estaciones fijas costeras, solamente su valor debe ser referido como parte del aporte que éste nitrito podría dar cuando al reducirse se convierta en nitrato. Los micronutrientes (silicatos, fosfatos, nitritos y nitratos) analizados en las 2 estaciones fijas costeras, se presentan como parámetros que son afectados por varios factores exógenos que hacen que su comportamiento durante los eventos ENOS sean aparentemente erráticos no permitiendo hasta el momento la generación de tendencias en su comportamiento, únicamente permiten generalizar que al presentarse eventos cálidos El Niño, la concentración de los micronutrientes es inferior a la determinada en eventos fríos, y la concentración de éstos micronutrientes se incrementa de manera proporcional al aumentar la profundidad en la columna de agua. La hipótesis planteada no se cumple en su totalidad ya que con los resultados obtenidos no se puede establecer el comportamiento de micronutrientes para entender o hasta anticipar la posible ocurrencia del Evento El Niño, solo se puede indicar que la concentración de los micronutrientes superficiales es inferior en un evento cálido que la presentada en un evento neutro y frío, por otro lado se puede incluir para estudios más detallados el oxígeno disuelto como parámetro indicador en la ocurrencia de Episodios cálidos, incorporándolo a otras variables ambientales estudiadas. 97 5.2. RECOMENDACIONES Fortalecer los esfuerzos en determinar el comportamiento de El Niño, utilizando indicadores químicos, para detectar tempranamente eventos climáticos. Tomar este trabajo como punto de partida para aplicar la influencia de parámetros físicos y meteorológicos y subclasificar la influencia de cada parámetro por evento, para entender de mejor manera los eventos ENOS. Proponer estudios predictivos de eventos El Niño, utilizando herramientas de apoyo dadas por grupos de estadísticos entendidos en la elaboración de programas de pronóstico para realizar Modelos predictivos de eventos ENSO, como aporte para la comunidad. Poner a disposición de los Maestrantes temas ya desarrollados como el presente trabajo como documento diagnóstico para que sea punto de partida de futuras investigaciones enfocadas en las fortalezas de cada estudiante y así profundizar en temas necesarios para el desarrollo nacional. 98 6. 1. BIBLIOGRAFÍA: ALVARADO, E. ABELLO, M. MCRAE, E. BAQUERO, J. MCALLISTER, D. 2004. Manual de cuidados para los arrecifes de coral del Gran Caribe, Universidad de Bogotá, Canadian International Development Agency, Ocean Voice International, Colombia, Primera Edición, p.102-103. 2. BABKINA, A. 2003. El Niño Overview and Bibliography. USA, Nova Science Publishers Inc, p. 5-10. 3. BURGOS, L. 2004. 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El Fenómeno El Niño y la Oscilación del Sur (ENSO), Acta Oceanográfica del Pacífico, INOCAR, Ecuador, Tomo 3(1) p.195-201. 43. ZAMBRANO, E. 1998. Un análisis de la estructura Termal de la Estación Costera “La Libertad” y su relación con los eventos ENO. Acta Oceanográfica del Pacífico. INOCAR, Ecuador, Tomo 9 (1), p 190-192. 104 7. ANEXOS 105 ANEXO I Tabla 5. Históricos de los eventos El Niño – La Niña Fuente: NOAA 106 ANEXO II VARIACIONES TÉRMICAS EN LA REGIÓN NIÑO 3.4 YEAR DJF JFM FMA MAM AMJ MJJ JJA JAS ASO SON OND NDJ 1950 -1.7 -1.5 -1.3 -1.4 -1.3 -1.1 -0.8 -0.8 -0.8 -0.9 -0.9 -1.0 1951 -1.0 -0.9 -0.6 -0.3 -0.2 0.2 0.4 0.7 0.7 0.8 0.7 0.6 1952 0.3 0.1 0.1 0.2 0.1 -0.1 -0.3 -0.3 -0.2 -0.2 -0.1 0.0 1953 0.2 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 1954 0.5 0.3 -0.1 -0.5 -0.7 -0.7 -0.8 -1.0 -1.2 -1.1 -1.1 -1.1 1955 -1.0 -0.9 -0.9 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 -1.4 -1.8 -2.0 -1.9 1956 -1.3 -0.9 -0.7 -0.6 -0.6 -0.6 -0.7 -0.8 -0.8 -0.9 -0.9 -0.8 1957 -0.5 -0.1 0.3 0.6 0.7 0.9 0.9 0.9 0.9 1.0 1.2 1.5 1958 1.7 1.5 1.2 0.8 0.6 0.5 0.3 0.1 0.0 0.0 0.2 0.4 1959 0.4 0.5 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.2 1960 -0.3 -0.3 -0.3 -0.2 -0.2 -0.2 -0.1 0.0 -0.1 -0.2 -0.2 -0.2 1961 -0.2 -0.2 -0.2 -0.1 0.1 0.2 0.0 -0.3 -0.6 -0.6 -0.5 -0.4 1962 -0.4 -0.4 -0.4 -0.5 -0.4 -0.4 -0.3 -0.3 -0.5 -0.6 -0.7 -0.7 1963 -0.6 -0.3 0.0 0.1 0.1 0.3 0.6 0.8 0.9 0.9 1.0 1.0 1964 0.8 0.4 -0.1 -0.5 -0.8 -0.8 -0.9 -1.0 -1.1 -1.2 -1.2 -1.0 1965 -0.8 -0.4 -0.2 0.0 0.3 0.6 1.0 1.2 1.4 1.5 1.6 1.5 1966 1.2 1.0 0.8 0.5 0.2 0.2 0.2 0.0 -0.2 -0.2 -0.3 -0.3 1967 -0.4 -0.4 -0.6 -0.5 -0.3 0.0 0.0 -0.2 -0.4 -0.5 -0.4 -0.5 1968 -0.7 -0.9 -0.8 -0.7 -0.3 0.0 0.3 0.4 0.3 0.4 0.7 0.9 1969 1.0 1.0 0.9 0.7 0.6 0.5 0.4 0.4 0.6 0.7 0.8 0.7 1970 0.5 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.3 -0.6 -0.8 -0.9 -0.8 -0.9 -1.1 1971 -1.3 -1.3 -1.1 -0.9 -0.8 -0.8 -0.8 -0.8 -0.8 -0.9 -1.0 -0.9 1972 -0.7 -0.4 0.0 0.2 0.5 0.8 1.0 1.3 1.5 1.8 2.0 2.1 1973 1.8 1.2 0.5 -0.1 -0.6 -0.9 -1.1 -1.3 -1.4 -1.7 -2.0 -2.1 1974 -1.9 -1.7 -1.3 -1.1 -0.9 -0.8 -0.6 -0.5 -0.5 -0.7 -0.9 -0.7 1975 -0.6 -0.6 -0.7 -0.8 -0.9 -1.1 -1.2 -1.3 -1.5 -1.6 -1.7 -1.7 1976 -1.6 -1.2 -0.8 -0.6 -0.5 -0.2 0.1 0.3 0.5 0.7 0.8 0.7 1977 0.6 0.5 0.2 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.5 0.6 0.7 0.7 1978 0.7 0.4 0.0 -0.3 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 1979 -0.1 0.0 0.1 0.1 0.1 -0.1 0.0 0.1 0.3 0.4 0.5 0.5 1980 0.5 0.3 0.2 0.2 0.3 0.3 0.2 0.0 -0.1 -0.1 0.0 -0.1 1981 -0.3 -0.5 -0.5 -0.4 -0.3 -0.3 -0.4 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 -0.1 1982 0.0 0.1 0.1 0.3 0.6 0.7 0.7 1.0 1.5 1.9 2.2 2.3 1983 2.3 2.0 1.5 1.2 1.0 0.6 0.2 -0.2 -0.6 -0.8 -0.9 -0.7 1984 -0.4 -0.2 -0.2 -0.3 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.3 -0.6 -0.9 -1.1 1985 -0.9 -0.8 -0.7 -0.7 -0.7 -0.6 -0.5 -0.5 -0.5 -0.4 -0.3 -0.4 1986 -0.5 -0.4 -0.2 -0.2 -0.1 0.0 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.2 1987 1.2 1.3 1.2 1.1 1.0 1.2 1.4 1.6 1.6 1.5 1.3 1.1 1988 0.7 0.5 0.1 -0.2 -0.7 -1.2 -1.3 -1.2 -1.3 -1.6 -1.9 -1.9 1989 -1.7 -1.5 -1.1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.2 -0.1 1990 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 1991 0.4 0.3 0.3 0.4 0.6 0.8 1.0 0.9 0.9 1.0 1.4 1.6 107 1992 1.8 1.6 1.5 1.4 1.2 0.8 0.5 0.2 0.0 -0.1 0.0 0.2 1993 0.3 0.4 0.6 0.7 0.8 0.7 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.2 1994 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.5 0.6 0.6 0.7 0.9 1.2 1.3 1995 1.2 0.9 0.7 0.4 0.3 0.2 0.0 -0.2 -0.5 -0.6 -0.7 -0.7 1996 -0.7 -0.7 -0.5 -0.3 -0.1 -0.1 0.0 -0.1 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 1997 -0.4 -0.3 0.0 0.4 0.8 1.3 1.7 2.0 2.2 2.4 2.5 2.5 1998 2.3 1.9 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -0.8 -1.0 -1.1 -1.3 -1.4 1999 -1.4 -1.2 -0.9 -0.8 -0.8 -0.8 -0.9 -0.9 -1.0 -1.1 -1.3 -1.6 2000 -1.6 -1.4 -1.0 -0.8 -0.6 -0.5 -0.4 -0.4 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 2001 -0.6 -0.5 -0.4 -0.2 -0.1 0.1 0.2 0.2 0.1 0.0 -0.1 -0.1 2002 -0.1 0.1 0.2 0.4 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.3 1.5 1.4 2003 1.2 0.9 0.5 0.1 -0.1 0.1 0.4 0.5 0.6 0.5 0.6 0.4 2004 0.4 0.3 0.2 0.2 0.3 0.5 0.7 0.8 0.9 0.8 0.8 0.8 2005 0.7 0.5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.2 -0.1 -0.4 -0.7 2006 -0.7 -0.6 -0.4 -0.1 0.1 0.2 0.3 0.5 0.6 0.9 1.1 1.1 2007 0.8 0.4 0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.4 -0.7 -1.0 -1.1 -1.3 2008 -1.4 -1.4 -1.1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.1 0.0 0.0 0.0 -0.3 -0.6 2009 -0.8 -0.7 -0.5 -0.1 0.2 0.6 0.7 0.8 0.9 1.2 1.5 1.8 -0.2 -0.6 -1.0 -1.3 -1.4 -1.4 -1.4 2010 1.7 1.5 1.2 0.8 0.3 2011 -1.3 -1.2 -0.9 -0.6 -0.2 En rojo eventos cálidos en negro neutros y en azul eventos fríos. Tabla 6. Variación térmica mensual El Niño región 3.4 Fuente: NOAA 108 ANEXO III 109 Figura 7.1 Desarrollo de un evento cálido y un evento frío. Fuente: NOAA 110 ANEXO IV DESARROLLO EVENTO EL NIÑO 1997-1998 VS LA NIÑA 2000 Figura 7.2 Diferencia de condiciones en el desarrollo de El Niño 1997-1998 vs La Niña 2000 Fuente: NOAA 111 ANEXO V PROMEDIOS MENSUALES SUPERFICIALES DE DOS ESTACIONES FIJAS DURANTE PERÍODOS NEUTROS. LA LIBERTAD ESTACIÓN: MES OXIGENO NITRATO NITRITO FOSFATO SILICATO TEMPERATURA SALINIDAD UNIDAD ml/l µg-at/l µg-at/l µg-at/l µg-at/l ºc UPS ENE 5,11 1,06 0,11 0,25 3,24 25,34 33,08 FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 4,92 5,08 5,03 5,12 5,10 5,03 5,31 5,29 5,19 5,17 4,90 1,45 2,00 1,51 2,10 2,18 1,84 1,68 2,16 1,92 1,22 1,25 0,11 0,12 0,11 0,14 0,13 0,10 0,10 0,17 0,13 0,09 0,06 0,22 0,34 0,27 0,27 0,28 0,31 0,38 0,32 0,29 0,25 0,17 3,92 4,94 4,03 4,18 4,42 4,33 3,67 4,09 3,32 2,77 3,35 26,55 26,08 25,99 25,12 24,21 23,14 22,91 23,29 23,49 23,60 24,31 33,32 33,70 33,37 34,10 33,88 33,81 33,84 33,69 33,57 33,32 32,55 Tabla 7. Promedios mensuales superficiales obtenidos en períodos neutros, estación La Libertad. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora DURANTE PERÍODOS NEUTROS. ESTACIÓN: MES UNIDAD ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC OXIGENO NITRATO ml/l µg-at/l 5,03 1,12 4,72 1,18 4,96 2,17 5,40 2,20 4,76 1,10 4,99 0,85 4,96 0,88 4,99 1,01 4,86 1,56 4,94 1,14 5,12 0,77 4,93 1,30 MANTA NITRITO FOSFATO SILICATO µg-at/l µg-at/l µg-at/l 0,14 0,26 2,35 0,06 0,19 2,57 0,11 0,31 4,99 0,39 0,30 5,05 0,09 0,27 3,02 0,09 0,23 2,35 0,06 0,22 3,84 0,03 0,25 2,71 0,08 0,29 3,28 0,06 0,22 2,07 0,07 0,18 2,40 0,20 0,15 3,40 TEMPERATURA ºc 26,22 26,88 25,21 26,44 26,16 25,03 25,10 24,08 23,32 24,30 24,45 25,07 SALINIDAD UPS 32,33 32,51 34,09 34,25 33,90 33,93 33,42 33,41 33,87 33,02 32,70 32,38 Tabla 8. Promedios mensuales superficiales obtenidos en períodos neutros, estación Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora 112 ANEXO VI AÑOS EL NIÑO PROMEDIOS DE CONCENTRACIONES DE PARÁMETROS HIDROQUÍMICOS EN LA COLUMNA DE AGUA Tabla 9. Años El Niño, promedio de oxígeno disuelto en la columna de agua estación La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Tabla 10. Años El Niño, promedio de oxígeno disuelto en la columna de agua, estación Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora 113 Tabla 11. Años El Niño, promedio de nitratos en la columna de agua, estación La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Tabla 12. Años El Niño, promedio de nitratos en la columna de agua, estación Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora 114 Tabla 13. Años El Niño, promedio de silicatos en la columna de agua, estación La Libertad Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Tabla 14. Años El Niño, promedio de silicatos en la columna de agua, estación Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora 115 Tabla 15. Años El Niño, promedio de fosfatos en la columna de agua, estación La Libertad. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Tabla 16. Años El Niño, promedio de fosfatos en la columna de agua, estación Manta Fuente: INOCAR Elaborado: Autora 116 Tabla 17. Años El Niño, promedio de nitritos en la columna de agua, estación La Libertad. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora Tabla 18. Años El Niño, promedio de nitritos en la columna de agua, estación Manta. Fuente: INOCAR Elaborado: Autora 117 ANEXO VII I GLOSARIO DE TÉRMINOS. AEROBIO. Organismo que realiza su respiración utilizando oxígeno. ALGA. Vegetal acuático que realiza su fotosíntesis por medio de pigmentos verdes, rojos, amarillos o cafés. Puede estar formada por una o varias células. AMBIENTE. Sistema de diferentes elementos, fenómenos, procesos naturales y agentes socioeconómicos y culturales, que interactúan condicionando, en un momento y espacio determinados, la vida y el desarrollo de los organismos y el estado de los componentes inertes, en una conjunción integradora, sistémica y dialéctica de relaciones de intercambio. AMPLITUD DE MAREA. Diferencia entre la marea baja y la alta. ANAEROBIO. Organismo que respira sin utilizar el oxígeno. ANTRACITA. Carbón fósil seco que arde con dificultad. ARRECIFE. Agrupación de rocas que se encuentra bajo las aguas del mar. Cuando está formado principalmente por corales se le denomina arrecife de coral. BACTERIA. Organismo unicelular microscópico sin núcleo, pero con gránulos de cromatina dispersos en el citoplasma y provistos a veces de organoides de la locomoción llamados flagelos. Muchas especies viven en aguas dulces o marinas, en el suelo y en materias orgánicas en putrefacción; otras están asociadas con organismos pudiendo ser patógenas. 118 BAJAMAR. Descenso máximo de la marea. BATIMETRÍA. Medición de las profundidades del mar. BENTOS. Organismos que viven en el fondo de los mares, lagos y ríos. BIOLUMINISCENCIA. Propiedad que presentan algunos seres vivos que les permite emitir luz propia. CANTIL. Escalón que se forma en la costa o en el fondo del mar. CICLO DEL CARBONO. Circulación del carbono a través de los ecosistemas. El carbono en forma de dióxido de carbono (CO2) es incorporado por las plantas verdes durante la fotosíntesis, pasando luego a los herbívoros, carnívoros y saprófitos que cierran el ciclo, volviendo el carbono a la atmósfera por respiración y, fundamentalmente, combustión de materia orgánica. CICLO DEL NITRÓGENO. Circulación del nitrógeno a través de los ecosistemas El nitrógeno inorgánico es transformado en orgánico por plantas autótrofas, que son alimento para los animales, volviendo el nitrógeno al suelo con la excreción o con la muerte de éstos. CICLÓN. Viento con gran velocidad que gira formando grandes círculos. CLOROFILA. Pigmento verde que presentan la mayoría de los vegetales y que les permite realizar la fotosíntesis. COLOIDE. Estado de algunos cuerpos formado por dos fases, una continua o dispersora y otra dividida o dispersa, entre las cuales existe una relación. La materia viva está constituida por estados coloidales. 119 CORAL. Colonia de animales pertenecientes a los celenterados, tienen forma de pólipo y su cuerpo está cubierto por un exoesqueleto calcáreo. CORRIENTE MARINA. Movimiento de agua, tanto en sentido horizontal como vertical, que se produce en la superficie y en el interior de los mares y océanos. DELTA. Zona generalmente triangular comprendida entre los brazos de un río en su desembocadura. DETRITOS. Restos orgánicos producidos por la descomposición de vegetales y animales. DIATOMEA. Vegetal microscópico con su célula cubierta por una pared dividida en dos tapas o valvas formadas por sílice; integran el fitoplancton. DINOFLAGELADO. Organismo microscópico cubierto por una membrana silicosa dividida en dos zonas por un surco, la epiteca y la hipoteca. Presenta dos flagelos, uno transversal y otro longitudinal. DRAGA. Aparato que se utiliza para colectar muestras del fondo en cuerpos de agua. Barco que tiene una máquina con la que extrae el fango y la arena del fondo marino. ERAS GEOLÓGICAS. Grandes etapas en las que se ha dividido la historia de la Tierra. EROSIÓN. Modificaciones que se presentan en el suelo y en las rocas por la acción de los agentes como ríos, torrentes, viento, etc., y el hombre. 120 ESTUARIO O ESTERO. Área donde desemboca un río en el mar, formándose un valle en donde se mueve el agua de la marea. EXOESQUELETO. Estructura que protege o sostiene externamente el cuerpo de un organismo. FISIOGRÁFICO. Geografía física. FITOPLANCTON. Vegetales, generalmente microscópicos, que se encuentran flotando en el seno de las aguas dulces o marinas. FLUJO DE ENERGÍA. Camino que sigue la energía en una cadena de alimentación. FORAMINÍFERO. Animal microscópico perteneciente a los protozoarios que poseen conchas o caparazones calcáreos o silicosos. FÓSIL. Restos o impresiones de seres vivos que se conservan desde épocas geológicas pasadas. FOTOSÍNTESIS. Elaboración de sustancia orgánica (alimento) a partir del bióxido de carbono y del agua, en presencia de clorofila y utilizando la energía solar; durante el proceso se libera oxígeno. GASES INERTES. También llamados gases nobles por considerar que presentaban tendencia a combinarse, sin embargo, en la actualidad se sabe que sí se combinan con otros elementos. GEOMAGNETISMO. Estudio del campo magnético de la Tierra. GESTIÓN AMBIENTAL. Conjunto de acciones y decisiones, públicas y privadas, puestas al servicio de la protección y mejora del ambiente, la preservación de los recursos naturales, y la protección de la salud humana. 121 GRANITO. Roca ígnea compacta de grano grueso compuesta principalmente por cuarzo y mica. GRANULOMETRÍA. Estudio del tamaño y las características de los componentes de los sedimentos. GRAVIMETRÍA. Estudio de la gravitación terrestre y mediciones de sus variaciones en los diversos lugares. INDICADOR. Es el elemento del ambiente afectado, o potencialmente afectado, por un agente de cambio. Puede ser un componente estructural, un proceso funcional o un índice. INDICADOR BIOLÓGICO. Es aquella que por su presencia o ausencia proporciona información sobre alguna o algunas características de la calidad del medio. INDICADOR QUÍMICO. Sustancia que indica por sus cambios, la presencia o ausencia de concentración de otra sustancia, o el grado de reacción de varias sustancias. ION. Radical químico que resulta de la disolución de un compuesto y que presenta carga eléctrica (H+, OH-). ISOLINEAS. Son líneas imaginarias que unen puntos con el mismo valor. MAREA. Movimiento periódico y alternativo de ascenso y descenso que experimenta la superficie del mar, cuya causase encuentra en las fuerzas de atracción que ejercen la luna y el sol sobre la envoltura líquida que rodea la Tierra. 122 MARISMA. Zona baja de terreno que se inunda con el agua del mar. MASA DE AGUA. Cuerpo de agua del mar caracterizado por su salinidad y su temperatura. METABOLISMO. Conjunto de reacciones químicas que se desarrollan en los seres vivos durante sus funciones. Comprende la fase de construcción de materia orgánica o anabolismo y la de destrucción o catabolismo. MICRA. Unidad de longitud para seres microscópicos correspondiente a la milésima parte de un milímetro. MINERAL. Sustancia inorgánica que se encuentra en la superficie o en las capas de la corteza terrestre. MODELO. Esquema conceptual, basado en diversas ecuaciones, físicas, matemáticas, químicas, etc. Susceptible de un tratamiento matemático global, que procura interpretar o predecir l comportamiento de un sistema en el que se desarrolla uno o varios fenómenos determinados. MOLUSCO. Grupo de animales de cuerpo no segmentado y generalmente protegido por una concha calcárea, con cabeza y pie muscular; comprende a los ostiones, caracoles, pulpos, etc. NOAA. Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. NUTRIENTES. Compuestos químicos (nitratos, nitritos, fosfatos, silicatos) que permiten la alimentación de las bacterias y organismos inferiores. OFIÚRIDO. Animal del grupo de los equinodermos en forma de estrella, con brazos largos y delgados, que se rompen fácilmente. 123 OROGÉNESIS. Procesos que se presentan en la formación de las montañas. OSTRA. Molusco que presenta su cuerpo cubierto por una concha formada por dos tapas o valvas, como los ostiones. OZONO. Gas derivado del oxígeno que se encuentra en la zona superior de la atmósfera. PALEOCLIMÁTICO. Descripción del clima en el pasado geológico. PALEOGEOGRÁFICO. Descripción de la Tierra en el pasado geológico. PALEONTOLOGÍA. Ciencia que trata de la vida del pasado geológico. PECES. Animales vertebrados acuáticos, de respiración branquial, cuyo cuerpo está cubierto de escamas, presenta aletas como órganos de locomoción. PLANCTON. Organismos pequeños que se encuentran flotando en la región superficial de las aguas dulces y marinas. Pueden presentar pequeños movimientos de desplazamiento. PLEAMAR. Ascenso máximo de la marea. POLIQUETO. Animal del grupo de los anélidos, con su cuerpo anillado cubierto por gran cantidad de cerdas llamadas quetas. La mayoría marinos, puede vivir fijo o reptar. PRESIÓN ATMOSFÉRICA. Presión que ejerce la atmósfera sobre los cuerpos. 124 PROTOZOO. Animal microscópico que se caracteriza por tener su cuerpo formado por una sola célula pero que realiza todas las funciones de los organismos. PTERÓPODO. Molusco marino llamado mariposa del mar por presentar su pie como alas. QUIMIOSÍNTESIS. Forma de nutrición autótrofa de ciertas bacterias, en las que por reacciones químicas transforma la sustancia inorgánica en orgánica (alimento). RESACA. Regreso de las olas después de haber alcanzado la orilla. SALMUERA. Agua que contiene concentraciones altas de sal. SEDIMENTACIÓN. Acumulación de partículas de materia orgánica e inorgánica, que se colocan sin combinar. SISMOLOGÍA. Estudio de las sacudidas de las capas de la corteza terrestre. SOMERO. Aguas con poca profundidad. SURFER. Programa para realizar gráficos, es ampliamente utilizado para el modelado del terreno, la visualización del paisaje, análisis de superficies, cartografía para el contorno, la cartografía de superficie 3D, grillado, la volumetría, y mucho más. TECTÓNICA. Estudio del origen y el desarrollo de las amplias características estructurales de la Tierra. TIFÓN. Huracán o tromba marina. 125 TOPOGRAFÍA. Descripción detallada de la superficie de la corteza terrestre. UP-WELLING. Afloramientos, alta concentración de nutrientes. 126 ANEXO VIII II GLOSARIO DE ABREVIATURAS ACP Aguas Costeras Peruanas. AES Aguas Ecuatoriales Superficiales AESS Aguas Ecuatoriales Subsuperficiales AEP Aguas Ecuatoriales Profundas ATS Aguas Tropicales Superficiales B/I Buque de Investigación CAF Corporación Andina de Fomento. CENAIM Centro Nacional de Investigaciones Marinas. CIAT Comisión Inter-Americana del Atún Tropical. CIFEN Centro Internacional del Fenómeno El Niño. cm Centímetro. CO2 Dióxido de carbono CPPS Comisión Permanente del Pacífico Sur. CTD Conductivity, Temperature and Density Profilers. Cu Cobre ENOS El Niño Oscilación Sur ERFEN Estudio Regional del Fenómeno El Niño ETC Etcétera. ºC Grado centígrado g Gramo h Hora IMARPE Instituto del Mar Peruano. INOCAR Instituto Oceanográfico de la Armada. INAMHI Instituto Nacional de Meteorología e Hidrografía. IOS Índice de Oscilación Sur. Kg Kilogramo. l Litro Lat. Latitud 127 Long. Longitud. N Norte N2 Nitrógeno Na Sodio. NOAA National Oceanic and Atmosferic Administration m Metro m 2 metro cuadrado ml Mililitro. mg Miligramo Mg Magnesio. µg-at/l Microgramo átomo por cada litro Tm Tonelada métrica O2 Oxígeno O3 Ozono pH Potencial de Hidrógeno Ra Radio S Sur s Segundo TSM Temperatura Superficial del Mar UPS Unidades Porcentuales de Salinidad. vs. Versus 128 ANEXO IX INDICE DE TABLAS Y GRÁFICOS 2 MARCO TEÓRICO: Figura 2.1 Evolución Química del planeta 8 Figura 2.1.1 Ciclo del oxígeno 10 Figura 2.1.1.1. Ciclo del bióxido de carbono 11 Figura 2.1.1.2 Ciclo de las sales en el mar 13 Figura 2.1.2.a. Ciclo del nitrógeno 15 Figura 2.1.2.b Ciclo del nitrógeno 15 Tabla 1 Porcentaje de sales disueltas en los Océanos 18 Figura 2.2 Proporción de sales disueltas en los Océanos 18 Figura 2.3.6.3.a Efecto Coriolis 32 Figura 2.3.6.3.b Circulación Global del Aire y Precipitaciones 33 Figura 2.3.6.3.c Patrón Global del viento 34 Figura 2.3.6.3.d Circulación de Corrientes cálidas y frías 36 Figura 2.3.6.3.e Presencia a nivel Mundial de Corrientes cálidas y frías 36 Figura 2.3.6.3.f Corrientes Termohalinas 38 Figura 2.3.6.3.g Representación de la Columna de Agua 40 Figura 2.3.6.3.h Presencia a nivel Mundial de Corrientes superficiales y profundas 40 Figura 2.3.6.4 Circulación de corrientes que bañan al Ecuador 42 Tabla 2. Velocidades aproximadas de las diferentes corrientes que bañan el Ecuador 44 Figura 2.3.6.4.e Corriente ecuatorial y Corriente de Humboldt 45 Figura 2.3.6.4.f Subcorriente Ecuatorial – Cromwell 46 Figura 2.5 Condiciones Normales y Condiciones El Niño 51 Figura. 2.5.a Condiciones Normales y El Niño en la columna de agua 52 Figura. 2.5.1 Índice de El Niño Oceánico 1970-2008 53 Figura 2.5.1.a Regiones El Niño 53 Figura 2.5.1.b Tres momentos en la formación del fenómeno ENSO 54 Figura 2.5.1.c Anomalías en el Índice de Oscilación Sur 55 Figura 2.5.2. Efectos Climáticos de El Niño 56 Tabla 3 Estimación de daños asociados a El Niño 1982-1983 y 1997-1998 en países 57 sudamericanos 3 MATERIALES Y MÉTODOS: Figura 3.1 Base de Datos Estaciones 10 millas 62 Figura 3.1.1 Área de Estudio 63 129 4 4.1 RESULTADOS Y DISCUSIÓN RESULTADOS: Figura 4.1.1.1.a Promedios Superficiales estación fija La Libertad 69 Figura 4.1.1.1.b Promedios Superficiales estación fija La Libertad 70 Figura 4.1.1.2.a Promedios Superficiales estación fija Manta 71 Figura 4.1.1.2.b Promedios Superficiales estación fija Manta 72 Figura 4.1.2.1 a Promedio Subsuperficial salinidad estación fija La Libertad 73 Figura 4.1.2.1 b Promedio Subsuperficial de temperatura estación fija La Libertad 74 Figura 4.1.2.1 c Promedio Subsuperficial de silicato estación fija La Libertad 75 Figura 4.1.2.1 d Promedio Subsuperficial de fosfato estación fija La Libertad 75 Figura 4.1.2.1 e Promedio Subsuperficial de nitrito estación fija La Libertad 76 Figura 4.1.2.1 f Promedio Subsuperficial de nitrato estación fija La Libertad 77 Figura 4.1.2.1 g Promedio Subsuperficial de oxígeno disuelto estación fija La Libertad 78 Figura 4.1.2.2 a Promedio Subsuperficial de salinidad estación fija Manta 79 Figura 4.1.2.2 b Promedio Subsuperficial de temperatura estación fija Manta 79 Figura 4.1.2.2 c Promedio Subsuperficial de silicato estación fija Manta 80 Figura 4.1.2.2 d Promedio Subsuperficial de fosfato estación fija Manta 81 Figura 4.1.2.2 e Promedio Subsuperficial de nitrito estación fija Manta 82 Figura 4.1.2.2 f Promedio Subsuperficial de nitrato estación fija Manta 83 Figura 4.1.2.2 g Promedio Subsuperficial de oxígeno disuelto estación fija 83 Manta 4.2 DISCUSIÓN: Figura 4.2.1 Anomalías de temperatura superficial del mar en regiones El Niño 1+2 y 3.4 84 Figura 4.2.2 Promedios mensuales de salinidad superficial en períodos Neutros vs evento El 85 Niño 97-98 estación fija La Libertad Figura 4.2.3 Promedios mensuales de temperatura superficial en períodos Neutros vs evento 86 El Niño 97-98 estación fija La Libertad Figura 4.2.4 Promedios mensuales de silicato superficial en períodos Neutros vs evento El 87 Niño 97-98 estación fija La Libertad Figura 4.2.5 Promedios mensuales de fosfatos superficiales en períodos Neutros vs evento 87 El Niño 97-98 estación fija La Libertad 130 Figura 4.2.6 Promedios mensuales de nitrito superficial en períodos Neutros vs evento El 88 Niño 97-98 estación fija La Libertad Figura 4.2.7 Promedios mensuales de nitrato superficial en períodos Neutros vs evento El 88 Niño 97-98 estación fija La Libertad Figura 4.2.8 Promedios mensuales de oxígeno disuelto superficial en períodos Neutros vs 89 evento El Niño 97-98 estación fija La Libertad Figura 4.2.9 Promedios mensuales de salinidad superficial en períodos Neutros vs evento El 89 Niño 97-98 estación fija Manta Figura 4.2.10 Promedios mensuales de temperatura superficial en períodos Neutros vs 90 evento El Niño 97-98 estación fija Manta Figura 4.2.11 Promedios mensuales de silicato superficial en períodos Neutros vs evento El 90 Niño 97-98 estación fija Manta Figura 4.2.12 Promedios mensuales de fosfato superficial en períodos Neutros vs evento El 91 Niño 97-98 estación fija Manta Figura 4.2.13 Promedios mensuales de nitrito superficial en períodos Neutros vs evento El 91 Niño 97-98 estación fija Manta Figura 4.2.14 Promedios mensuales de nitrato superficial en períodos Neutros vs evento El 92 Niño 97-98 estación fija Manta Figura 4.2.15 Promedios mensuales de oxígeno disuelto superficial en períodos Neutros vs 92 evento El Niño 97-98 estación fija Manta Tabla 4. Promedio superficial de parámetros hidroquímicos según el Evento Climático 93 Tabla 5. Históricos de los eventos El Niño – La Niña 106 Tabla 6. Variación térmica mensual El Niño región 3.4 107 Tabla 7. Promedios superficiales mensuales obtenidos en períodos neutros, estación La 112 Libertad Tabla 8. Promedios superficiales mensuales obtenidos en períodos neutros, estación Manta 112 Tabla 9. Años El Niño, promedio de oxígeno disuelto en la columna de agua estación La 113 Libertad Tabla 10 Años El Niño, promedio de oxígeno disuelto en la columna de agua, estación Manta 113 Tabla 11. Años El Niño, promedio de nitratos en la columna de agua, estación La Libertad 114 Tabla 12. Años El Niño, promedio de nitratos en la columna de agua, estación Manta 114 Tabla 13. Años El Niño, promedio de silicatos en la columna de agua, estación La Libertad 115 Tabla 14. Años El Niño, promedio de silicatos en la columna de agua, estación Manta 115 Tabla 15. Años El Niño, promedio de fosfatos en la columna de agua, estación La Libertad 116 Tabla 16. Años El Niño, promedio de fosfatos en la columna de agua, estación Manta 116 Tabla 17. Años El Niño, promedio de nitritos en la columna de agua, estación La Libertad 117 Tabla 18. Años El Niño, promedio de nitritos en la columna de agua, estación Manta 117 131 ANEXO X REGISTRO FOTOGRÁFICO Foto 1 Análisis de temperatura y Salinidad Foto 2 Análisis de Oxígeno disuelto Foto 3 Análisis de Nutriente s 132