UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BAJA CALIFORNIA

FACULTAD DE CIENCIAS

Estudio de los efectos de los vientos de Santa Ana en la bahía de San Quintín

Clase:Actividad de investigaciónProfesora:Alma CabazosEstudiantes:Herrera de Anda PedroSepúlveda Montaño Anakaren

Jueves 29 de mayo de 2014.

Índice

Índice……………………………………………………………………………………2Introducción ................................................................................................................3

Capítulo 1:Ubicación Geográfica……………..……………………………………41.1características de la zona……………….……………………………….....4

1.1.1 Morfología…..…………………………………………………….51.1.2 Meteorología…..…………………………………………………..61.1.3 Hidrodinámica……..……………………………………………...7

Capítulo 2: Instrumentos de Trabajo………………………...…………………….82.1 Dispositivo CTD…………………………………...……………………….82.2 Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)………………………….……92.3 Boya Meteorológica………………………………………………………..10

Capítulo 3: Vientos de Santa Ana…………………………………………………….113.1 Características de los vientos de Santa Ana…………………………………113.2 Meteorología…………………………………………………………………..113.3 Impacto sobre la Bahía de San Quintín……………………………………...12

Conclusiones…………………………………………………………………………....15 Referencias........................................................................................................................16

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INTRODUCCIÓN

La bahía de San Quintín es una región importante principalmente por su producción de ostiones, desarrollada desde los años 80. Siendo además de los cuerpos costeros más estudiados en México (García-Esquivel, et al., 2003).

Dadas estas razones, en la presente monografía se exponen el análisis y resultados de los datos obtenidos con equipo del Instituto de Investigaciones Oceanológicas (IIO), con el propósito de llevar un control de la flora y fauna en la bahía bajo ciertas condiciones climatológicas, en este caso, los vientos de Santa Ana.

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CAPITULO 1: UBICACIÓN GEOGRAFÍCA

La zona de estudio en cuestión es la Bahía de San Quintín (BSQ), localizada en el extremo occidental de la península de Baja California, en la parte noroeste de México al sur de la ciudad de Ensenada en el municipio de este mismo nombre.

Abarca los paralelos 30°24´ y 30°30´ latitud Norte entre los meridianos 115°57´ y 116°01´ longitud Oeste (Figura 1). En este apartado se describe y caracteriza la zona de estudio.

1.1 Características de la zona

BSQ se encuentra en una zona árida y volcánica. El clima es mediterráneo, por lo que conlleva, tasas de evaporación altas. Comprende una laguna hipersalina (Álvarez-Borrego, et al., 1975) y semicerrada, cuenta con sólo una entrada que comunica las aguas interiores con el mar adyacente (Océano Pacifico). La laguna cuenta con un aporte fluvial esporádico y aporte fluvial mínimo (Álvarez-Borrego, et al., 1975), empero, la BSQ es una región considerada altamente productiva.

La alta productividad primaria que concurre en BSQ se debe a los eventos de surgencia, en donde agua rica en nutrientes es transportada del mar al interior de la bahía por la única entrada existente (Lara-Lara et al., 1980; García-Esquivel et al., 2004). La Bahía Santa María (BSM) es la vía de comunicación entre BSQ y el mar abierto (Figura 1). Estudios sobre la dinámica de nutrientes han aportado que la estacionalidad del metabolismo neto del ecosistema, es controlada por la intrusión de carbono orgánico proveniente del océano (Camacho-Ibar et al., 2003). Durante periodos no Niño, el transporte océano-laguna suministró nitrógeno nuevo al interior de BSQ con cada flujo de la marea. Las variaciones en los aportes de nutrientes en una parte son controlados por la cantida de agua oceánica que entra a la bahía, eventos de surgencia y variación estacionales (Hernández-Ayón er al., 2004).

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Figura 1. Bahía de San Quintín y localización de los instrumentos. Donde (▲) representa la ubicación meteorológica, (●) la

ubicación de una boya que mide las características del agua,( ♦) puntos de lances para mediciones con CTD y (▄) la

localización de los 3 ADP´s (Acoustic Doppler Profiler)para medición de las corrientes, nivel del mar y temperatura.

1.1.1 Morfología

La BSQ es un área volcánica, la formación geológica proviene de erupciones volcánicas en transición del Pleistoceno al Holoceno (Woodford, 1928). Las barras que dividen a la laguna del océano (oeste y sur), están compuestas principalmente de arena con pocas zonas de grava al norte de la barra oeste. Un muestreo de sedimentos mostro que está compuesta por lodo (limos arenosos de color verde y grisáceo y arcilla) (Daesslé et al., 2009).

La Bahía de San Quintín comprende una laguna costera somera con un área de 42 kilómetros cuadrados (Osorno-Velázquez, 2000) y una profundidad promedio de 2 metros (Figura 1). El brazo

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oeste de la laguna es comúnmente llamado Bahía de San Quintín o Bahía de San Simón mientras que el brazo este es llamado Bahía Falsa. Un canal principal en forma de “y” cruza todo el interior de la bahía. El brazo este del canal llega a alcanzar 8m de profundidad mientras que el brazo oeste alcanza los 4 metros. La zona más profundad del canal se encuentra en la boca de la bahía.

La boca es la única comunicación que existe con la Bahía de Santa María y el océano. Es un transecto estrecho de no más de 1 kilómetro de ancho y 16 metros de profundidad máxima. Un corte transversal en la boca, permite distinguir en canal profundo y un canal somero.

1.1.2 Meteorología

Los datos de las condiciones meteorológicas en BSQ provienen de una estación tipo AWS2700 ubicada en el brazo izquierdo de la bahía (30°27’38” N, 116°02’23” W, representada por ▲ en la Figura 1), lugar conocido como la Chorera. Actualmente, la estación meteorológica se ha mantenido en funcionamiento desde finales del mes de junio de 2002. De acuerdo con el reporte técnico de Gil-Silva et al. (2011):

Las velocidades de los vientos oscilan entre los 3 y 5 m/s. las máximas

velocidades se presentan en el periodo de marzo a junio (primavera)

mantienen un rango de 4m/s, mientras que las velocidades más bajas se

manifiestan durante el otoño e invierno. Durante primavera y verano la

dirección del viento es predominantemente del Noroeste. Empero, en otoño

e invierno las direcciones del viento son del Norte.

La temperatura atmosférica oscila entre los 12 y 20°C, las máximas en

verano entre los 17 y 20°C y en primavera e invierno oscilan entre los 13 y 14°C.

La humedad relativa oscila entre 70 y 90% , de enero a septiembre se mantienen

entre los 80 y 90% mientras el resto del año por debajo del 80%. La presión

atmosférica escila entre 1005 y 1016mb.

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1.1.3 Hidrodinámica

El tipo de marea es mixta con dominio semidiurno y con rangos de 1 metro en mareas muertas y 2.5 metros en mareas vivas (Ocampo, 1980). Los armónicos que rigen la marea son la M2, K1, O1 y S2 ordenados de mayor a menor importancia (Tabla 1). La marea es el principal forzamiento que rige la hidrodinámica del agua en BSQ, explicando del 89 al 97% de la variabilidad de las corrientes (Angulo-Larios, 2006).

Armónico Amplitud(m)

Frecuencia(grados por ciclo)

Fase(grados)

M2 0.49 29.16 294.67K1 0.39 15.12 95.79O1 0.22 14.04 89.58S2 0.17 29.88 249.86

Tabla 1. Principales componentes armónicas de marea obtenidas de una estación ubicada en la boca de BSQ (Tomado de Angulo-Larios, 2006).

En la boca de la laguna, las corrientes totales alcanzaron velocidades mayores a 100cm/s mientras que las corrientes residuales fueron de aproximadamente 10cm/s (Angulo-Larios, 2006; Flores-Vidal, 2006). Flores-Vidal (2006) estudió la circulación residual en BSQ y mostro que en presencia de vientos, la circulación se llevaba a cabo en dos capas, donde el forzamiento del viento domina la capa superficial y la marea domina la capa del fondo. En la boca de BSQ, la circulación es homogénea en la vertical y tiene un patrón de circulación (Figura 2). Este patrón consta de un flujo de entrada en el canal profundo y un flujo de salida neto en los bancos de arena adyacentes (Valle-Levinson et al., 2009). El comportamiento se encuentra modulado por las mareas a través de interacciones no lineales con la batimetría (Zimmerman, 1978; Li y O´Donnell 2005; Winant, 2008).

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Figura 2: Corriente residual (componente de máxima variabilidad) para un periodo de mareas vivas en un transecto cercano a la boca de BSQ (Modificado de Flores-Vidal, 2006).

Con el fin de determinar áreas propicias para actividades de acuicultura , Delgado et al., (2010) utilizaron un modelo hidrodinámico en 2 dimensiones para determinar la productividad basándose en la entrada y salida de nutrientes y el cálculo de tiempos de residencia por medio del seguimiento de partículas.

CAPITULO 2: INSTRUMENTOS DE TRABAJO

Lo que se pretende en este capítulo es mostrar los dos instrumentos más importantes que se utilizaron para la medición de ciertos fenómenos que se requerían para poder encontrar un comportamiento en la Bahía de San Quintín (BSQ); que se ejemplificaran a continuación. Aunque se necesitó de una boya para medir ciertos acontecimientos, no fue necesario describir su funcionamiento ya que esta muestra una combinación de caracteres de medición que puede medir temperatura, presión y tomar muestras, almacenandolas con el tiempo; lo único que la caracteriza es que toma muestras cada 15 minutos de manera constante a excepción de cuando se hacen ejercicios de calibración. Y la boya al final de tomar los datos los manda a una base de datos gracias a la conexión con un satélite.

2.1 Instrumento CTD

Los instrumentos CTD (figura 1) son la manera más importante para medir las características del agua tales como la salinidad, temperatura, presión, profundidad y densidad. Las siglas CTD significan; Conductividad-Temperatura-grabador de Profundidad (Depht, en Inglés).

Es colocado en el agua para hacer mediciones. A medida que el instrumento CTD es sumergido en el agua, (o a medida que se mantiene a un mismo nivel), las mediciones de conductividad, temperatura y profundidad son registrada continuamente. Algunos instrumentos CTD son tan rápidos, que miden cada una de estas cantidades de hasta 24 veces por segundo. Esto suministra una descripción muy detallada del agua que está siendo examinada. Los instrumentos CTD miden directamente tres importantes cantidades - conductividad, temperatura y presión. Mediante la medición de la conductividad (cuán fácilmente se desplazan las corrientes de agua a través del agua siendo examinada), los científicos pueden obtener mediciones de la salinidad en esa muestra de agua. Esto es posible, porque la corriente eléctrica se traslada mucho más fácilmente a través del agua con mayor contenido de salinidad. La salinidad se mide en, psu (unidades de salinidad prácticas).

Un instrumento CTD también mide la temperatura del agua. En un CTD, los sensores que se utilizan para medir la temperatura del agua, son muy precisos.

Y por último, un instrumento CTD mide la presión. La presión se registra en decibares. Debido a que la profundidad y la presión están directamente relacionadas, una medición en decibares puede ser convertida a metros de profundidad. Convenientemente, la presión "X" en decibares, es prácticamente

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igual a la presión encontrada a la profundidad "X" en metros. Por ejemplo, aproximadamente a 500 metros debajo de la superficie, la presión se haya justo a 500 decibares.

La densidad del agua se calcula si se conocen las mediciones de conductividad (salinidad), temperatura y presión del agua.

Las mediciones de conductividad, temperatura y presión son registradas en forma digital. Pueden ser almacenadas mediante el instrumento CTD, y transferidas a una computadora personal una vez que el CTD haya sido extraído del agua, o la información transferida puede circular continuamente a través de un cable conectado desde el instrumento CTD a una computadora personal, en el barco o muelle. Los perfiladores CTD son un equipo sofisticado, pero pueden ser usados en todo tipo de situaciones; en este caso las mediciones hechas en la bahía.

Figura 1. Muestra el dispositivo CTD utilizado en la práctica de campo en BSQ.

2.2 Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)

Es un perfilador acústico que mide la magnitud y dirección de la corriente a diferentes profundidades, mediante la “iluminación” de la columna de agua. Este perfilador utiliza el efecto doppler, que a través de la transmisión de ondas de sonido con características conocidas, recepcionan el

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cambio de la frecuencia debido a la penetración de esta onda de sonido por las diferentes capas de agua. Existen ADCP’s que emiten ondas de sonido a diferentes frecuencias dependiendo principalmente, de la profundidad y resolución que se quiera obtener en el sitio de interés.

En oceanografía, las mediciones de las corrientes a través del ADCP (figura 2) pueden ser realizadas en tiempo real o como auto-contenido. La medición de ADCP en tiempo real, se realiza a través de un sistema de acoplado o remolcado a la lancha, obteniendo datos desde la superficie al fondo (modo bottom-track) a medida que se desplaza sobre el transecto de interés. En cambio, el modo de auto-contenido del ADCP, se utiliza por medio de un anclaje vertical en la columna de agua, que junto a otros instrumentos, registran la variabilidad mensual, estacional o anual de las corrientes, según se requiera.

Figura 2. Muestra el dispositivo ADCP que permite medir las características en BSQ.

2.3 Boya meteorológica

Se encuentra cerca de las costas de la bahía falsa dentro de lo que llamamos bahía de San Quintín, que porta instrumentos para medir varios elementos meteorológicos y para transmitir la información por radio o de manera satelital. La boya envía lecturas de instrumentos de la temperatura del agua dentro de la bahía, así como mediciones de la temperatura del aire, la humedad y la presión desde ubicaciones claves. Solo se cuenta con una sola boya en esa zona, pero cuando se necesita investigar sobre fenómenos de vorticidad en la boca de la bahía se utilizan máximo 6 boyas en total para

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ver como es el comportamiento de las corriente en conjunto con las mareas y así observar cual es el último paradero de estas en la boca de la bahía. Un esquema de la boya está representado en la figura 3.

Figura 3. Se muestra un

esquema muy básico de la boya meteorológica utilizada asi como su ubicación(es) en la bahía de San Quintín (BSQ)

CAPITULO 3: VIENTOS DE SANTA ANA

El objetivo de este capítulo es dar a conocer la importancia de los vientos de santa Ana y las consecuencias de tal fenómeno en una región, particularmente en el cuerpo costero de la bahía de San Quintín. Cabe remarcar que se habla de la posible existencia de tales efectos, ya que, si las consecuencias en una zona boscosa resultan (en ocasiones) devastadoras, es muy probable observar algún tipo de cambios en este cuerpo costero.

3.1 Características de los vientos de Santa Ana

Los vientos de santa constituyen principalmente vientos extremadamente secos, por lo general su temperatura es elevada, sin embargo pueden tener bajas temperaturas de acuerdo a la región y las características climatológicas.

Ocurren principalmente en California y Baja california. Comúnmente suceden en el invierno y el otoño, pero de presentarse condiciones adecuadas es posible que se sucedan tambien en el verano o primavera.

3.2 Meteorología

Tienen su origen en los cañones de las cordilleras costeras del sur de California, registrando una alta velocidad en el cañón de Santa Ana, del cual obtienen su nombre.

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Tienen su origen cuando en esta región se estable un sistema de alta presión donde, debido a la zona, el aire es seco. La circulación interna del aire, lo empuja hacia la costa, el cambio de presión al descender lo calienta y no deja paso a la humedad.

La topografía de California, así como las condiciones climatológicas, son propicias para el origen de los vientos de Santa Ana, ya sea, de largo o corto alcance.

Los vientos pueden alcanzar la velocidad de los huracanes. Su temperatura y velocidad, así como las zonas de ocurrencia dan origen a los incendios forestales, en la figura 1 se muestran algunas zonas afectadas, los daños no se limitan a un lugar en particular, afectan tanto a California como a Baja California.

3.3 Impacto en la Bahía de San Quintín

El cuerpo costero de la bahía de San Quintín (como se describió anteriormente) es una región importante que ha servido de base para diversas investigaciones y mantenimiento de los habitantes locales. Dadas las características extremas de los vientos de santa Ana es importante observar los cambios que se puedan presentar en la bahía.

Para ello es necesario analizar los datos de temperatura, salinidad, clorofila, oxígeno y pH; antes y durante el evento de santa Ana. Estos datos son importantes ya que alguna anormalidad que exista en ellos será un indicador del evento estudiado en cuestión.

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Figura 6. Zonas afectadas por los vientos de Santa Ana. Los puntos rojos representan incendios en la región.

El comportamiento de cada uno de los datos tiene una función específica. La temperatura debe variar según el día, valores esperados según condiciones climatológicas establecidas (estación del año) y la marea.

En la figura 7 se presentan los datos de temperatura antes y durante los vientos de santa Ana.

Los datos en la figura 7 se obtuvieron de la boya meteorológica estacionada en la bahía cerca de la boca y son recolectados durante 24 horas al día en un espacio de 15 minutos entre sí. Por lo que en la figura se observan los cambios que tuvo la temperatura en cada día.

Los vientos de santa Ana tuvieron origen en la región entre el 8 y 10 de mayo, comenzaron a disminuir hasta ser casi inexistentes el 16 de mayo. En la figura se ve un aumento considerable de temperatura del 4 al 6 de mayo, baja considerablemente a partir del 8 e mayo y el 16 de mayo se muestran temperaturas elevadas nuevamente. Esto es característica de un comportamiento anormal de la temperatura, la cual afecta otros valores como la clorofila.

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Figura 7. Datos de temperatura contra tiempo.

El comportamiento de la clorofila mostrado en la figura 8 parece estar en armonía con los resultados de la temperatura en la figura 7, la clorofila parece tener un comportamiento constante al igual que la temperatura, sin embargo cuando empiezan a manifestarse los vientos de santa Ana se comienzan a ver picos de concentración alta en la clorofila.

Una prueba más contundente se puede encontrar en el comportamiento de la concentración de oxígeno en el agua. De acuerdo a diversos estudios realizados desde los años 60, sabemos que la concentración de oxígeno en el agua se ve afectada por la temperatura (Reid, 1962, et al).

La concentración de oxígeno en el agua aumenta a bajas temperaturas y decae en temperaturas altas. De acuerdo a la figura 9, el oxígeno tiene valores promedio los primeros días de mayo. Estos valores comienzan a decaer considerablemente a partir del 4 o 5 de mayo.

Para el día 8 de mayo, los valores de la concentración de oxigeno resultan bajos en comparación con los primeros días del mes. Recordando la figura 7, donde se observa la temperatura, esto coincide con los valores del oxígeno en las mismas fechas.

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Figura 8. Variación de la concentración de clorofila contra tiempo.

Figura 8. Oxigeno contra tiempo. El oxígeno esta en unidades de mg/l, el tiempo en días.

CONCLUSIÓN

De acuerdo a la información presentada y el análisis de los datos obtenidos con la boya meteorológica, todo pareciera indicar que la conclusión obvia es decir que si se presentaron cambios en la bahía y esta se vio afectada por los vientos de santa Ana.

Sin embargo, pese a las pruebas anteriores, no es posible llegar a una conclusión 100% verídica con los datos presentados.

Un aspecto importante al analizar un cuerpo costero es tener una noción acertada de las condiciones climatológicas del mismo. Condiciones que constituyen el tener datos de viento y marea, pues la temperatura por sí sola no es suficiente.

Dicho esto, a pesar de los datos y los diversos indicadores de un comportamiento anormal en la bahía de San Quintín durante el fenómeno de santa Ana, no es posible afirmar que tales cambios se debieron a este fenómeno.

Podemos afirmar que los datos de clorofila son un indicador indirecto de la actividad biológica, ya que indica los niveles de algas microscópicas que sirven de alimento para la fauna de la bahía, afectando además la economía de la zona de existir un cambio considerable.

De igual forma, la temperatura y oxigeno son indicadores indirectos de la flora y fauna de la bahía, y en el caso de la temperatura, tambien de las condiciones climatológicas.

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REFERENCIAS

[1]Álvarez-Borrego S., Ballesteros G., y Chee A., 1975. Estudio de algunas variables fisicoquímicas superficiales en la Bahía de San Quintín en verano, otoño e invierno. Cienc. Mar., vol. 2, pp. 1-9.

[2]Amante C., y Eakins B.W., 2009.ETOPO1 Arc-Minute Global Relief Model: Procedures, Data Sources and Analysis. En NOAA Tech. Memorandum NESDIS NGDC, pp 19-24.

[3]Flores-Vidal X., 2006. Circulación residual en Bahía de San Quintín, B.C. México. Tesis de Maestría. En Centro de Investigación Científica y Estudios Superiores de Ensenada, Ensenada, B.C., México. Pp 80.

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