LOS FRENTES OCEÁNICOS ALTAMENTE PRODUCTIVOS DE LA PLATAFORMA ARGENTINA

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1 LOS FRENTES OCEÁNICOS ALTAMENTE PRODUCTIVOS DE LA PLATAFORMA ARGENTINA ROMERO SILVIA INÉS Escuela de Ciencias del Mar (ESCM) Instituto Universitario Naval. Servicio de Hidrografía Introducción Aproximadamente al Sur de 40 S, el Atlántico Sudoccidental presenta una plataforma continental ancha denominada Plataforma Patagónica. La región es parte de uno de los grandes ecosistemas marinos del globo que da lugar a una comunidad de especies extraordinariamente rica y diversa, atraída por altas concentraciones de plancton. El frente del talud es un frente físico caracterizado por gradientes de temperatura y salinidad moderados que constituye la transición entre aguas de plataforma y de la Corriente de Malvinas. Análisis de datos in-situ de verano sugirieron por primera vez la existencia de "parches" de alta concentración de clorofila-a al oeste del núcleo de la Corriente de Malvinas, y valores menores en invierno [Brandhorst and Castello, 1971]. Datos del sensor Coastal Zone Color Scanner (CZCS) revelaron más tarde que la región de altas concentraciones de clorofila-a forma durante la primavera y el verano una banda meridional casi continua cercana al quiebre del talud [ Podesta, 1988, 1997; Longhurst, 1998]. Negri et al., (1992) relacionaron altas concentraciones de clorofila-a (16 mg/m 3 ) observadas en la plataforma exterior con florecimientos inusuales de dinoflagelados. Brown y Podestá (1997) propusieron que los "parches" de alta reflectancia observados en aguas superficiales de la plataforma y fuera de ella correspondían a florecimientos del cocolitofórido Emiliania huxleyi. El ecosistema propio de la región del talud es de suma relevancia en el ciclo de vida de varias especies económicamente importantes [Podesta,1988; Bertolotti et al., 1996; Sanchez and Ciechomski, 1995; Rodhouse et al., 2001; Acha et al., 2004; Bogazzi et al., 2005]. En la Patagonia Austral, los florecimientos de fitoplancton de verano-otoño ocurren hacia el este (offshore) de regiones frontales cercanas a la costa que a su vez limitan zonas de alta captura de CO 2 de la atmósfera, es decir zonas de fuertes flujos de CO 2 desde la atmósfera hacia el océano [Bianchi et al., 2005]. La estratificación vertical juega un rol clave en la determinación de estos flujos. Varios estudios sugieren que la clorofila satelital 113

2 presenta fuerte variabilidad en plataforma Patagónica comparada con otras regiones oceánicas. Es aún pobre el conocimiento sobre la estructura de la distribución de la clorofila-a, sus variaciones estacionales y de escalas temporales más largas, como también sobre los mecanismos de enriquecimiento de nutrientes que mantienen estos ecosistemas. Sin embargo, en los últimos tiempos y con el advenimiento de los sensores satelitales de color del océano, el Atlántico Sudoccidental está siendo el foco de atención de numerosos trabajos científicos de envergadura. El propósito de este trabajo es describir la variabilidad estacional a interanual sobre la Plataforma Patagónica y el talud en el Atlántico Sudoccidental en base a 7 años ( ) de datos de color del océano del sensor Sea-Viewing Wide Field-of-View Sensor (SeaWiFS, identificar regiones de alta concentración de clorofila-a en la plataforma y el talud del Atlántico Sudoccidental y analizar su relación con la estructura termohalina obtenida en base a datos históricos de campañas oceanográficas. Desarrollo Los gradientes más intensos de temperatura de superficie en la dirección perpendicular al talud se hallan en el verano y el otoño, y los más débiles en invierno y primavera (Saraceno et al. 2004, Rivas y Pisoni, 2007). Este gradiente moderado de temperatura superficial perpendicular al frente (0.11 C Km-1 al norte de 44 S) está atrapado a la batimetría contorneando el talud. En verano CSAT presenta un decrecimiento intenso hacia el este a través del talud. Por el contrario, durante los meses fríos (Mayo a Agosto) CSAT disminuye fuertemente (0.6± 0.2 mg m-3) pero en toda la región. Las bajas concentraciones de CSAT en invierno probablemente se deban a los valores reducidos de radiación solar y estratificación (ver Rivas y Piola, 2002). En invierno la fuerte mezcla vertical permite la existencia de concentraciones de nutrientes relativamente altas en toda la columna de agua (ej, Brandhorst y Castello, 1971, Carreto et al. 1995). Para comienzos del verano, al norte de 45 S, la disponibilidad de nutrientes es demasiado baja como para sostener el desarrollo de más florecimientos alejados de las zonas frontales (Carreto et al. 1995). Sin embargo, es preciso que exista mezcla vertical o flujos de nutrientes a través del 114

3 frente del talud para mantener la alta biomasa de fitoplancton sugerida por la distribución estival de CSAT en esta región. Los primeros modelos numéricos predicen que un flujo a lo largo de la plataforma conduce a la formación de un frente atrapado al fondo en la zona del talud (Chapman y Lentz, 1994) con flujo convergente en la capa limite del fondo y surgencia a lo largo del frente, el cual se intensifica con el aumento de la estratificación vertical (Gawarkiewicz y Chapman, 1992). Sin embargo los modelos actuales sugieren que la fricción de fondo asociada a la presencia de una fuerte corriente de talud, como lo es la corriente de Malvinas, crea gradientes de presión a lo largo de la plataforma y provoca intensa surgencia en el talud. Este régimen de surgencias está controlado por la magnitud del flujo del talud (Malvinas) y no por la circulación de plataforma. La culminación de la banda de alta clorofila del talud patagónico cerca de la zona donde la corriente de Malvinas se separa del talud parece confirmar esta teoría. En la plataforma Patagónica, las corrientes convergentes del fondo, provenientes de las capas profundas de la plataforma y de las aguas subantárticas ubicadas más al Este, podrían transportar hacia el talud aguas ricas en nutrientes. La surgencia resultante en el talud sería la causante del desarrollo de la banda de alta clorofila del frente del talud. Esta banda se corta al norte cerca de la región de fuerte gradiente de TSM asociado a la zona de CBM (37º 39ºS), donde la CM cambia su dirección y se aleja de la costa. Así, la mezcla de aguas subantárticas ricas en nutrientes, la convergencia en la capa limite de fondo y la estratificación vertical en la plataforma exterior parecen tener relevancia sobre los procesos que inducen la banda de alta clorofila presente a lo largo del talud. El frente de plataforma media separa aguas costeras bien mezcladas de aguas estratificadas más alejadas de la costa. Ya que no existe evidencia de mezcla intensa por marea en esta región (Glorioso y Flather 1995, Palma et al. 2004), es probable que el viento provea una parte substancial de la energía necesaria para mezclar verticalmente la columna de agua en aguas cercanas a la costa. Esto se opone a lo que sucede en otros frentes costeros generados por mezcla vertical donde la mezcla aumenta asociada a la interacción de fuertes corrientes de mareas con el fondo, tales como las que ocurren en algunas regiones costeras de la Patagonia. Si la energía del viento es una fuente importante de 115

4 mezcla, se espera que exista variabilidad en la posición del frente en respuesta a variaciones en la intensidad del viento. Frente a Cabo Corrientes la ubicación del frente de TSM y la banda de alta CSAT parecen seguir de cerca la transición entre dos terrazas ubicadas a m y 80m. Esto está de acuerdo con las observaciones in situ publicadas por Lucas et al Presumiblemente, serían necesarios cambios importantes en la mezcla vertical inducida por viento para apartar al frente de la posición de la terraza. Las medias mensuales de los gradientes térmicos de TSM sugieren sin embargo que la posición del frente térmico es más variable al Sur de 41ºS. Ya que la pendiente del fondo es significativamente menos pronunciada que más al norte la posición del frente al sur de 41ºS es posiblemente más sensible a los cambios en la tensión del viento. Datos hidrográficos históricos revelan que en la estación cálida la transición entre aguas costeras bien mezcladas y aguas estratificadas de plataforma media es más débil entre 39º y 41ºS que más al norte y más al sur de esa franja de latitudes (Lucas et al. 2005). Así el frente de plataforma media se debilita y su posición es más variable a medida que la pendiente del fondo disminuye. Al sur de 40ºS las características más destacables de CSAT en la plataforma interior son los florecimientos de Península Valdés, Golfo San Jorge y Bahía Grande-San Julián. Observaciones in situ, satelitales y resultados de modelos numéricos muestran que estas zonas cercanas a la costa están próximas a regiones de alta disipación de energía de mareas donde la columna de agua esta verticalmente mezclada a lo largo del año (Carreto et al, 1986, Glorioso, 1987, Glorioso y Simpson, 1994, Glorioso y Flather, 1995, Sabatini y Martos, 2002, Palma et al. 2004, Bogazzi et al. 2005). Los frentes de marea de la Patagonia son importantes por su influencia en la distribución de varias especies (ver Acha et al y referencias allí) incluyendo floraciones tóxicas (Carreto et al., 1986). En el verano, cuando las aguas de plataforma media se encuentran fuertemente estratificadas, se desarrolla un frente térmico superficial en el límite este de estas regiones (borde opuesto a la costa). La correspondencia observada en verano entre regiones de alta disipación de energía de marea y alta CSAT sugiere fuertemente que la mezcla por marea juega un rol fundamental en la redistribución de nutrientes y en el mantenimiento de zonas de CSAT relativamente altas en estas aéreas cercanas a la costa. 116

5 A lo largo de su extensión hacia el norte la banda de alta CSAT de la Patagonia austral está ubicada entre km de la costa (con concentraciones > 2.7 mg/m 3 ), mientras que el máximo de CSAT (4 mg/m 3 ) está ubicado en promedio a 85 km de la costa. Los datos hidrográficos históricos presentan una transición en la estratificación, entre una franja cercana a la costa de aguas homogéneas y aguas estratificadas alejándose de la costa (Bianchi et al. 2005). En verano, se observa que la banda de alta CSAT de la Patagonia Austral se encuentra al norte del FPA, y entre 46º y 51ºS, a lo largo de una banda que se halla ubicada levemente al este de la franja angosta de aguas costeras cuasi homogéneas. Al este de la Pla. Valdez, el FV presenta altas concentraciones de nutrientes en la parte costera del frente (Carreto et al., 1986, Carreto y Benavides, 1989). Por el contrario, secciones que atraviesan la plataforma frente a Cabo Corrientes (Carreto et al. 1995) revelan durante todo el año la presencia de aguas cálidas de bajas concentraciones de nutrientes en el lado costero del frente de plataforma media. De manera similar, en la boca del Golfo San Matías, que presenta CSAT relativamente altas durante casi todo el año, el lado homogéneo del frente es cálido y pobre en nutrientes (Carreto et al. 1986). Estas observaciones sugieren que los flujos a través del frente no constituyen uno de los mecanismos para sostener la alta biomasa de fitoplancton que se infiere a partir de las distribuciones de CSAT en estas aéreas. La teoría predice que se establece una circulación residual de tres capas del lado estratificado del frente, con flujo hacia la costa cerca de la superficie y del fondo y flujo que se aleja de la costa a nivel de la picnoclina (Bo pedersen, 1994). Los flujos transversales dentro de la capa más baja pueden entonces aportar nuevos nutrientes a la termoclina cerca del frente y provocar el desarrollo de máximos de clorofila del lado estratificado del frente. Observaciones in situ de máximos de clorofila cercanos al frente a nivel de la termoclina en varias zonas de la plataforma argentina (Carreto et al., 1986, Carreto et al., 1995) y en varios otros lugares (ver Bo Pedersen, 1994) parecen confirmar esta teoría. Los datos también muestran que el máximo de clorofila se extiende frecuentemente a la capa superficial cerca de la posición del frente, lo que contribuiría con la formación de bandas de alta CSAT a lo largo de los frentes que se analizan en este estudio. 117

6 Conclusiones El análisis de 7 años de datos de color del océano ( ) de SeaWifs revela que la mayor variabilidad estacional (>4 mg. m3) de CSAT está ubicada sobre la plataforma continental Patagónica en particular en los frentes oceánicos. A lo largo del año la región presenta concentraciones de CSAT relativamente altas con respecto al océano abierto. Al norte de aproximadamente 45ºS las floraciones de fitoplancton se inician en la primavera temprana (sep y oct) mientras que al sur de 45ºS las floraciones comienzan entre fines de primavera y comienzos del verano (nov a enero). El ciclo estacional de CSAT en la plataforma media norte presenta las concentraciones más bajas a fines del verano (feb y mar) y un máximo secundario bien definido a comienzos del invierno (jun). Todas las regiones de alta concentración de clorofila presentan alta variabilidad interanual, sin embargo las posiciones de los máximos son marcadamente estables porque están asociados a frentes atrapados al fondo. Los máximos de CSAT se encuentran a lo largo de una franja de 80km de ancho en la plataforma media que se extiende entre 38º y 42ºS; a lo largo de una banda de 50 km de ancho que se extiende por 1500 km en el talud, entre 37º y 51ºS y en dos regiones de la plataforma interior ubicadas frente a Pla. Valdés y a lo largo de una franja que se extiende entre Cabo Blanco y Bahía Grande en la región patagónica austral. A pesar de que las concentraciones de CSAT en la plataforma media decrecen para fines de la primavera, el máximo del talud persiste durante el verano, indicando aporte efectivo de nutrientes a la capa superior durante todo el verano. Las altas concentraciones de clorofila y la fuerte variabilidad interanual observadas sobre la plataforma del Atlántico Sudoccidental con respecto al océano profundo que revelan los datos de SeaWifs pueden explicar porque la región presenta una de las tendencias de CSAT más altas estimadas para el océano global (Gregg et al., 2005). Un análisis de Saraceno et al (2005) sugiere que el aumento de los últimos anos de CSAT observado en el Atlántico Sudoccidental puede estar relacionado con vientos del norte más intensos en la primavera/verano con respecto a La variabilidad interanual substancial, que surge primariamente sobre estas aéreas altamente productivas sugiere que las estimaciones de tendencias basadas en registros relativamente cortos deberían interpretarse con cuidado. Las aéreas de alta concentración de CSAT son interfaces entre regiones de flujos de CO 2 hacia la atmósfera ubicadas del lado costero homogéneo, y regiones estratificadas 118

7 donde el flujo de CO 2 es entrante hacia el océano (Bianchi et al y 2009). Los resultados presentados aquí sugieren que velocidades verticales en estos sistemas frontales también juegan un rol significativo que dan forma a los patrones y a la variabilidad de las distribuciones regionales de clorofila_a. Bibliografía ACHA, E.M., MIANZAN, H.W., Guerrero, R.A., Favero, M., and J. Bava (2004), Marine fronts at the continental shelves of austral South America, physical and ecological processes, J. Mar. Syst., 44, BERTOLOTTI, M. I., N. E. BRUNETTI, J. I. CARRETO, L. B. PRENSKI, and R. SA NCHEZ (1996), Influence of shelf-break fronts on shellfish and fish stocks off Argentina, C.M. 1996/S, 41 pp., Int. Council for the Explor. of the Sea, Copenhagen. BIANCHI, A. A., L. BIANUCCI, A. R. PIOLA, D. RUIZ Pino, I. SCHLOSS, A. Poisson, and C. F. BALESTRINI (2005), Vertical stratification and airsea CO2 fluxes in the Patagonian shelf, J. Geophys. Res., 110, C07003, doi: /2004jc BOGAZZI, E., A. BALDONI, A. RIVAS, P. MARTOS, R. RETA, J. M. ORENSANZ, M. LASTA, P. Dell Arciprete, and F. WERNER (2005), Spatial correspondence between areas of concentration of Patagonian scallop (Zygochlamys patagonica) and frontal systems in the southwestern Atlantic, Fish. Oceanogr., 14, BRANDHORST, W., and J. P. Castello (1971), Evaluación de los recursos de anchoita (Engraulis Anchoita) frente a la Argentina y Uruguay I: Las condiciones oceanográficas, sinópsis del conocimiento actual sobre la anchoita y el plan para su evaluación, Proy. Des. Pesq. Ser. Inf. Tec. 29, 63 pp. CARRETO, J. I., H. R. BENAVIDES, R. M. NEGRi, y P. D. GLORIOSO (1986), Toxic red-tide in the Argentine Sea. Phytoplankton distribution and survival of the toxic dinoflagellate Gonyaulax excavate in a frontal area, J. Plankton Res., 8, CARRETO, J. I., NEGRI, R. M., y BENAVIDES, H. R., (1986). Algunas características del florecimiento del fitoplancton en el frente del Río de la Plata. I: Los sistemas nutritivos. Revista de Investigación y Desarrollo Pesquero 5, CARRETO, J. I., y H. R. BENAVIDES (1989), Phytoplankton, en Second Workshop on Sardine/Anchovy Recruitment Project (SARP) in the Southwest Atlantic, Workshop Rep. 65, Intergov. Ocean. Comm., Montevideo, Uruguay, August. CARRETO, J.I., LUTZ V.A, CARIGNAN M.O., COLLEONI A.D.C, y S.G.D. Marcos (1995), Hydrography and chlorophyll-a in a transect from the coast to the shelf-break in the Argentinean Sea, Cont. Shelf Res., 15, CHAPMAN, D. C., y S. J. LENTZ (1994), Trapping of a coastal density front by the bottom boundary layer, J. Phys. Oceanogr., 24, GAWARKIEWICZ, G., y D. C. CHAPMAN (1992), The role of stratification in the formation and maintenance of shelf-break fronts, J. Phys. Oceanogr., 22, Geophys. Res., 100, 13,427 13,

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