[en] The oceans are considered to be highly complex systems, whose dynamics depend on the interrelation of physical, chemical and biological processes. In this context, the study of the vertical exchanges of matter and energy from the surface to the deep ocean is essential for understanding and predicting the impact of changes in the Earth's climate system on ocean dynamics and marine ecosystems. This Thesis aims at understanding the role of external forcings (wind regime, heat losses, riverine inputs, wave action, and others), including their intra- and interanual variability, on the hydrography and the transfer of matter and energy from the continental shelf to the slope and the deeper environments through submarine canyons. In this context, we have focused on a highly active Mediterranean canyon, the Cap de Creus Canyon, and in a large canyon of the Cantabrian Sea, the Aviles Canyon. The fact that the two canyons are practically at the same latitude, thus recurrently subjected to the same regional atmospheric regimes, has allowed us to investigate the atmospheric teleconnections between both areas and their oceanographic and ecosystemic consequences. The integrated analysis of the temporal variability of particle fluxes together with meteorological, hydrological and oceanographic parameters in both submarine canyons, has allowed to determine their response to physical forcings. The principal processes that govern the transfer of particulate matter beyond the continental shelf through the Cap de Creus Canyon are: (1) Dense Shelf Water Cascading (DSWC), triggered by cooling, evaporation or salinization in the surface layer of shallow areas of the continental shelf during events of cold, dry, and persistent northerly winds, and (2) downwelling events related to the occurrence of eastern storms that cause increased wave height, the strengthening of the cyclonic circulation and the massive stacking of sediment-laden water against the coast, which ultimately ends up sinking downslope. In contrast, the off-shelf transfer of particulate matter through the Aviles canyon principally occurs during resuspension events caused by large waves and near bottom currents developing at the occasion of severe northern storms. Wind direction and subsequent wind- driven currents determine if resuspended matter reach the canyon mainly by surface or bottom transport. This study confirms that the Cap de Creus and the Aviles submarine canyons act as preferential pathways for transporting particulate matter, and proves their potential as preferential vectors for transferring the signal of the external forcings from the shelf to their respective margins and deep basins. The dominance of the terrigenous fraction in the particulate matter fluxes recorded in both canyons reveals that the resuspension of terrigenous deposits on the continental shelf represent the main source of particles. Marine primary production is the second main source of particulate matter in both canyons. Its fluxes of major components (organic matter, opal and calcium carbonate) show high variability, which depend mainly on the hydrodynamic regime and the seasonal development of phytoplanktonic blooms. On the other hand, besides the downwellig episodes linked to the occurrence of marine storms and the DSWC (in the Cap de Creus submarine canyon), and the resuspension and transport episodes occurring during the occasion of severe storms (in the Avilés submarine canyon), the most energetic oceanographic processes in both studied areas are deep convection (in the Gulf of Lion) and intermediate depth convection (in the Cantabrian Sea). When atmospheric forcing involving the arrival of cold and dry air masses is severe enough and spreads over the two areas, a simultaneous oceanographic response occurs, which in turn evidences the existence of atmospheric teleconnections. We believe that this Thesis is of great interest for the scientific community and also for the management of marine resources, as it is the result of a new approach in the study of the relations between the atmosphere and the ocean dynamics, marine biogeochemistry and the marine ecosystems functioning understood in a broad sense. It also has the added value of demonstrating that such relations can be established between areas separated by continental masses, as is the case of the Gulf of Lion and the Cantabrian Sea, located at each side of the Iberian Peninsula. The integration of meteorological and oceanographic observations, and numerical modeling that has been carried out in this Thesis could be extended, in the future, to the fisheries data of the seas to the north of the Iberian Peninsula. This effort would lead to an improved understanding of the links between physical and biogeochemical processes, and resource variability to the point that, ideally, management plans could fully integrate such knowledge.

[es] Los océanos son sistemas altamente complejos, cuya dinámica viene determinada por la interrelación de diversos procesos físicos, químicos y biológicos. Por ello, el estudio de los intercambios verticales de materia y energía desde la superficie hacia el océano profundo resulta esencial para entender y predecir el impacto de los cambios en el sistema climático de la Tierra sobre la dinámica oceánica y los ecosistemas marinos. Esta Tesis está centrada en el reconocimiento del papel que ejercen los forzamientos externos (régimen de viento, pérdidas de calor, aportes fluviales, acción del oleaje, y otros), incluida su variabilidad intra- e interanual, sobre la hidrografía y las transferencias de materia y energía desde la plataforma hacia el talud y los ambientes más profundos a través de los cañones submarinos. En este contexto, nos hemos centrado en el estudio de un cañón mediterráneo altamente activo, el cañón del cabo de Creus, y en un gran cañón del mar Cantábrico, el cañón de Avilés. El hecho de que los dos cañones se encuentren prácticamente a la misma latitud, sometidos recurrentemente a los mismos regímenes atmosféricos regionales, nos ha permitido investigar las teleconexiones atmosféricas entre ambas áreas y sus consecuencias oceanográficas y ecosistémicas. A partir del análisis combinado de la variabilidad temporal de los flujos de partículas y de los parámetros meteorológicos, hidrológicos y oceanográficos en los dos cañones hemos podido determinar sus respuestas a los forzamientos físicos. Los principales procesos que gobiernan la transferencia de materia particulada más allá de la plataforma continental a través del cañón del cabo de Creus son: (1) las cascadas de agua densa de plataforma (DSWC, del inglés Dense Shelf Water Cascading), desencadenadas por el enfriamiento súbito, la evaporación y la salinización de las aguas superficiales de la plataforma continental durante episodios prolongados de vientos del norte, fríos y secos, y (2) los episodios de hundimiento de agua (downwelling) que tienen lugar durante las tormentas de levante, las cuales provocan el aumento de la altura del oleaje, el reforzamiento de la circulación ciclónica y el apilamiento masivo de agua cargada de sedimentos contra la costa que acaba provocando su hundimiento hacia el talud. Por el contrario, la transferencia de materia particulada más allá de la plataforma a través del cañón de Avilés, ocurre principalmente durante los episodios de resuspensión de materia particulada que tienen lugar con motivo del desarrollo de temporales y debido al aumento de la altura del oleaje y de las corrientes cerca del fondo. La dirección del viento y de las corrientes que impulsa tras estos periodos, determinan si la materia resuspendida llega al cañón mayoritariamente por la superficie o por el fondo. El presente estudio confirma además que los cañones submarinos del cabo de Creus y de Avilés son conductos preferentes para el transporte de materia particulada, demostrando su potencial como vectores preferentes para la transferencia de la señal de los forzamientos externos desde la plataforma hacia los respectivos márgenes y cuencas profundas. La prevalencia de la fracción terrígena en los flujos de materia particulada registrados en ambos cañones revela que la resuspension de depósitos terrígenos en la plataforma continental representa la principal fuente de partículas de los cañones del cabo de Creus y de Avilés. La segunda fuente de materia particulada en ambos cañones es la producción marina primaria, los flujos procedentes de la cual (materia orgánica, carbonato de calcio y ópalo) muestran una gran variabilidad que depende sobretodo del régimen hidrodinámico y de las explosiones (blooms) estacionales de fitoplancton. Por otro lado, además de los episodios de downwelling asociados a tormentas marinas y las DSWC (en el cañón del cabo de Creus), y de los episodios de resuspensión y transporte de materia particulada que tienen lugar con motivo del desarrollo de temporales (en el cañón de Avilés), los procesos oceanográficos más energéticos en las dos áreas estudiadas son la convección profunda (en el golfo de León) y la convección intermedia (en el mar Cantábrico). Cuando los forzamientos de origen atmosférico que implican la llegada de masas de aire frío y seco son suficientemente intensos y afectan de manera sincrónica a las dos áreas, se produce una respuesta oceanográfica simultánea que evidencia la existencia de teleconexiones atmosféricas. Creemos que esta Tesis presenta un elevado interés para la comunidad científica y también para la gestión de los recursos marinos, pues es fruto de un nuevo enfoque en el estudio de las relaciones entre la atmósfera y la dinámica oceánica, la biogeoquímica marina y el funcionamiento de los ecosistemas marinos entendidos en sentido amplio. I tiene el valor añadido de demostrar que tales relaciones pueden establecerse entre áreas separadas por masas continentales, como es el caso del golfo de León y del mar Cantábrico, situados a un lado y otro de la península Ibérica. Así, la integración de datos provenientes de la observación meteorológica y oceanográfica, y del modelado numérico llevado a cabo en esta Tesis podría hacerse extensible, en el futuro, a los datos de pesca de los mares del norte de la península Ibérica. Este esfuerzo facilitaría una mejor comprensión de los vínculos entre los procesos físicos y biogeoquímicos, y de la variabilidad de los recursos vivos. En una situación ideal, se podrían incluso plantear modelos de gestión paralelos entre las dos áreas, incorporando para ello todos los conocimientos logrados.