Efectos de eventos El Niño y del warm blob en la biomasa fitoplanctónica derivada de satélite en el Sistema de la Corriente de California, en

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1 Efectos de eventos El Niño y del warm blob en la biomasa fitoplanctónica derivada de satélite en el Sistema de la Corriente de California, en (Resumen extenso) José Carlos Ortiz-Ahumada, Uriel Mirabal-Gómez, Saúl Álvarez-Borrego* y José Rubén Lara- Lara Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, B. C., División de Oceanología, Carretera Ensenada-Tijuana #3918, Zona Playitas, Ensenada, CP 22860, Baja California, México. *Autor corresponsal y expositor en modalidad oral, alvarezb@cicese.mx, *ORCID-ID: INTRODUCCIÓN El Sistema de la Corriente de California (SCC) se caracteriza por una gran cantidad de meandros, remolinos, filamentos, frentes y estructuras de mesoescala que se extienden de decenas a cientos de kilómetros hacia fuera de la costa y con duración de días a meses (Espinosa-Carreón 2004). Los eventos de surgencia causan gradientes de biomasa fitoplanctónica (Chl) con valores altos cerca de la costa y un decremento claro hacia fuera de la misma (Álvarez-Borrego 2004). Los valores altos de Chl cerca de la costa (0-120 km de la costa) soportan poblaciones abundantes de mamíferos marinos, aves y pesquerías importantes. Frente a Ensenada hay un cambio en la dirección del flujo geostrófico superficial de la zona oceánica hacia la costa, denominado Frente Ensenada, perpendicular a la costa y extendiéndose de 500 a 160 km de la costa. En la zona oceánica, esta región frontal separa las aguas eutróficas y más frías del norte de las oligotróficas del sur, y es una estructura que persiste a lo largo del año (Peláez y McGowan, 1986; Gaxiola-Castro y Álvarez-Borrego, 1991). El frente es detectable durante la mayor parte del año, pero es fuerte desde finales de marzo hasta principios de junio. El flujo en el frente, de oeste a este, al toparse con la línea de costa se divide en dos: uno dirigido al norte, que forma la intrusión oligotrófica de la Southern California Bight y otro dirigido al sur (Peláez y McGowan 1986). Este último hace un cambio de dirección hacia fuera de la costa frente a la bahía de San Quintín, de una manera similar a como lo hace el flujo que se aleja de la costa frente a Point Conception, en California. Estos flujos hacia mar adentro intensifican las surgencias (Álvarez-Borrego 2004). En el extremo sur del SCC, la característica oceanográfica más importante es el Frente de Cabo San Lucas, entre el SCC y las aguas superficiales del Golfo de California. Hacia el suroeste este frente se hace sinuoso y se forma más y más por el SCC y agua superficial subtropical (Griffiths, 1968). El SCC es influenciado por eventos El Niño-Oscilación del Sur (ENSO) asociados a incrementos de temperatura superficial del mar (SST) y a decrementos de Chl (Kahru y Mitchell 2002). Por otro lado, los eventos con SSTs anómalamente bajas (La Niña) pueden tener el

2 efecto opuesto, con valores relativamente altos de Chl. Además, recientemente se presentó un fenómeno de calentamiento anómalo en el Pacífico nororiental (denominado con el apodo en inglés warm blob ). Este fenómeno se detectó por primera vez en otoño de 2013 (Bond et al. 2015) y terminó en la segunda mitad de mayo de El blob tuvo presencia fuerte frente a la península de Baja California, incluyendo las latitudes más sureñas frente a Cabo San Lucas (NOAA 2016, El objetivo principal de este trabajo fue describir y cuantificar, comparativamente, las variaciones de biomasa fitoplanctónica derivada de satélite frente al sur de California norte de Baja California, y frente al sur de la península (Fig. 1), en las escalas estacional e interanual, y explorar los posibles agentes forzantes de estas variaciones. En el norte del área de estudio se compararon dos condiciones oceanográficas diferentes por su posición con respecto al Frente Ensenada. El análisis se llevó a cabo mediante información generada por sensores Fig. 1.- Transectos muestreados para las cuatro zonas: frente a La Jolla (TLJ) y a bahía San Quintín (TBSQ) (panel izquierdo); y frente a cabo San Lázaro (TCSLA) y a cabo San Lucas (TCSLU) (panel derecho). remotos, con énfasis en procesos físicos como surgencias, la secuencia de eventos ENSO y el warm blob. MÉTODOS Se caracterizó la variación espacial y temporal de la temperatura superficial del mar (SST) y la concentración de clorofila a (Chl sat ), con transectos de 250 km frente a La Jolla (TLJ) y frente a bahía San Quintín (TBSQ); y de 300 km frente a cabo San Lázaro (TCSLA) y a cabo San Lucas (TCSLU) (Fig. 1). Se utilizaron composiciones mensuales de SST y Chl sat del sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (Aqua-MODIS), para el período Estas se obtuvieron de la página de la NASA ( con nivel 3 de procesamiento, con tamaño de pixel de 9 9 km 2. Los datos de SST son de día, con radiación de 11 µm, y también con tamaño de pixel de 9 9 km 2.

3 Para el análisis estadístico se utilizó STATISTICA v Los datos de Chl sat no tienen distribución normal. Se hicieron pruebas Kruskal-Wallis para probar si hubo diferencias interanuales significativas en cada transecto. Al encontrar diferencias significativas se realizaron pruebas post hoc para encontrar cuales años tenían diferencias con otros. Se construyeron diagramas Hovmöller con los datos de SST y Chl sat de todos los años, utilizando MatLab. Los diagramas Hovmöller son series bidimensionales de tiempo y espacio que permiten visualizar las variaciones de las propiedades usando tonos de grises o colores. RESULTADOS Y DISCUSIONES En general, se presentó una variación espacial muy clara de Chl sat de la costa hacia mar adentro, con valores más altos en la zona cercana a la costa. En cambio, en general SST mostró una variación espacial diferente con valores menores en la costa que en mar adentro. Aunque se presentaron períodos con inversión del gradiente de SST, con valores mayores cerca de la costa que en mar adentro, generalmente entre otoño y principios de invierno. Cerca de la costa las SST mínimas ocurrieron principalmente en abril y mayo; y las máximas ocurrieron principalmente en septiembre. Los máximos de Chl sat a menudo se presentaron en junio. En la zona costera los rangos de Chl sat para el período de estudio fueron: 0.1 a 11.9 mg m -3 para TLJ; 0.1 a 38.6 mg m -3 para TBSQ; 0.1 a 9.8 mg m -3 para TCSLA; y 0.1 a 6.5 mg m -3 para TCSLU. Claramente en la parte sur del SCC las surgencias no producen un efecto fertilizador tan fuerte como en la parte central, frente al norte de Baja California. El blob fue una masa enorme de agua relativamente cálida en el Pacífico frente a Norteamérica, de México a Alaska y más allá. Las aguas calientes del blob fueron pobres en nutrientes y afectaron la vida marina de una forma adversa (Bond et al. 2015). Aunque el blob se presentó desde 2014, las anomalías de SST muestran su presencia mucho más claramente en 2015 con valores de hasta >3 C (Fig. 2 a-c). En 2014 no se presentó un El Niño ( (Fig. 3), pero SST fue alta y Chl sat fue baja por el efecto del warm blob. Se presentaron variaciones estacionales e interanuales de SST y Chl sat en los cuatro transectos, con las primeras como dominantes (Fig. 4 a-d y 5 a-d). En la parte norte hubo impactos significativos de los eventos El Niño de tipo Pacífico central (CP) ( , y ) y del tipo Pacífico oriental (EP) de En TCSLU se tuvieron impactos intensos de dos El Niño de tipo CP ( y ) y uno del tipo EP (2015). En 2014 hubo evidencias claras de efectos del warm blob en la SST y el fitoplancton de la parte costera del SCC. En 2015 a pesar de los dos efectos sumados, el de El Niño y el del warm blob, la biomasa fitoplanctónica fue ligeramente mayor que en 2014 (Fig. 5 a-d). Lo anterior fue muy claro en 2014 y 2015 en TLJ, TCSLA y en TCSLU, pero no en TBSQ. La

4 disminución de Chl sat fue más dramática en TLJ y TCSLU que en TBSQ y TCSLA. La dinámica costera en el SCC varía espacialmente y esto hace que los impactos de eventos como El Niño y el warm blob sean diferentes a lo largo de la península. En 2015 la combinación del tercer El Niño en intensidad en el período (después de los de y ) y del warm blob no causó menores Chl sat que en En general, los valores de Chl sat más bajos fueron los de TCSLU, seguidos por los de TLJ. TBSQ y TCSLA tienen una mayor dinámica física, con surgencias más intensas, y presentan valores de Chl sat relativamente altos y de mayor duración. En algunos casos se aprecian valores altos de Chl sat a distancias de hasta >150 km de la costa (Fig. 5 a-d) que se deben a chorros de aguas de surgencia que se extienden mar adentro (un ejemplo en la figura 6). REFERENCIAS Álvarez-Borrego, S Dinámica de nutrientes y fitoplancton en una laguna costera fuertemente afectada por surgencias costeras. Cienc. Mar. 30(A): Bond, N. A., M. F. Cronin, H. Freeland, and N. Mantua Causes and Impacts of the 2014 Warm Anomaly in the NE Pacific. Geophys. Res. Lett. 42: Espinoza-Carreón, T. L., P. T. Strub, E. Beier, F. Ocampo-Torres, and G. Gaxiola-Castro Seasonal and interannual variability of satellite derived chlorophyll pigment, surface height, and temperature off Baja California. J. Geophys. Res. 109(C3): Gaxiola-Castro, G., and S. Álvarez-Borrego Relative assimilation numbers of phytoplankton across a seasonally recurring front in the California Current off Ensenada. CalCOFI Reports 32: Griffiths, R. C Physical, chemical, and biological oceanography of the entrance to the Gulf of California, spring of U. S. Fish Wildlife Serv. Spec. Sci. Rep. Fish., 573: 47 pp. Kahru, M., and B. G. Mitchell Influence of the El Niño La Niña cycle on satellite-derived primary production in the California Current. Geophys. Res. Lett. 29(17): 27. Peláez, J., and J. A. McGowan Phytoplankton pigment patterns in the California Current as determined by satellite. Limnol. & Oceanogr. 31:

5 Fig. 2 a. Anomalías de SST ( C) para finales de febrero de 2015, Tomada de

6 Fig. 2 b. Anomalías de SST ( C) para finales de agosto de Se nota claramente la presencia del blob y de El Niño Tomada de

7 Fig. 2 c. Anomalías de SST ( C) para finales de diciembre de El blob se ha desvanecido y El Niño de 2015 todavía es fuerte. Tomada de

8 Fig. 2 d. Anomalías de SST ( C) para finales de abril de El Niño de 2015 también se ha desvanecido. Tomada de

9 Fig. 3. Índice multivariado de El Niño. Tomado de

10 Fig. 4 a. Diagrama Hovmöller del transecto de SST frente a La Jolla, California (TLJ). En el eje horizontal, los números indican el inicio del año.

11 Fig. 4 b. Diagrama Hovmöller del transecto de SST frente a Bahía San Quintín (TBSQ), Baja California. En el eje horizontal, los números indican el inicio del año.

12 Fig. 4 c. Diagrama Hovmöller del transecto de SST frente a Cabo San Lázaro, Baja California Sur (TCSLA). En el eje horizontal, los números indican el inicio del año.

13 Fig. 4 d. Diagrama Hovmöller del transecto de SST frente a Cabo San Lucas, Baja California Sur (TCSLU). En el eje horizontal, los números indican el inicio del año.

14 Fig. 5 a. Diagrama Hovmöller del transecto de Chla sat frente a La Jolla, California (TLJ). En el eje horizontal, los números indican el inicio del año.

15 Fig. 5 b. Diagrama Hovmöller del transecto de Chla sat frente a Bahía San Quintín, Baja California (TBSQ). En el eje horizontal, los números indican el inicio del año.

16 Fig. 5 c. Diagrama Hovmöller del transecto de Chla sat frente a Cabo San Lázaro, Baja California Sur (TCSLA). En el eje horizontal, los números indican el inicio del año.

17 Fig. 5 d. Diagrama Hovmöller del transecto de Chla sat frente a Cabo San Lucas, Baja California Sur (TCSLU). En el eje horizontal, los números indican el inicio del año.

18 Fig. 6. Imagen mostrando un ejemplo de un chorro de alta Chl sat frente a Cabo San Lucas.