Respuesta del oxígeno disuelto y la temperatura en aguas de la plataforma interior al forzamiento local del viento.
Authors:   , Muñoz Herrera Richard Antonio 
Published: November 2024

La variabilidad espacial y temporal del oxígeno disuelto es uno de los aspectos determinantes para la productividad del ecosistema marino costero y para las poblaciones humanas que dependen económicamente de los recursos. La condición de hipoxia en estos sistemas ocurre cuando el oxígeno disuelto se encuentra bajo el nivel necesario para sustentar la vida en un umbral de concentración 2,0 mg/L, equivalente a 62,5 M y, aproximadamente, a un 30% de saturación de oxígeno. La literatura referente al oxígeno disuelto y a la condición de hipoxia se centra generalmente en procesos y efectos biológicos. Son menos los estudios que han intentado comprender los forzantes físicos que inducen la variabilidad del oxígeno disuelto en aguas de la plataforma interior. Aunque en Chile centro-sur (35°–39°S) es frecuente asociar bajos niveles de oxígeno disuelto con aguas frías de surgencia, la respuesta de ambas variables en el tiempo y el espacio a fluctuaciones del viento sinóptico aún no ha sido bien descrita. Considerando la eventual respuesta de la variabilidad del oxígeno disuelto y la temperatura al forzamiento del viento costero local, este estudio plantea la siguiente hipótesis: El arribo de aguas hipóxicas a la plataforma interior ocurre sólo cuando el viento favorable a la surgencia ha soplado por al menos dos días. Para responder a esta hipótesis se utilizaron series temporales de oxígeno disuelto y temperatura obtenidas desde seis anclajes instalados a baja profundidad en la plataforma interior de la costa de Chile central, frente a las localidades costeras de Mela, Dichato, Chome, Arauco, Llico y Yani. Como referente de la variabilidad estacional se utilizó la serie mensual hidrográfica Estación 18 (36°29,94’S; 73°8,57’W) ubicada en la plataforma intermedia (36°20’S; 73°44’W) en una profundidad cercana a -90 m. Registros de la dirección y velocidad del viento se obtuvieron de estaciones meteorológicas costeras en Dichato, Tomé, San Vicente, Punta Hualpén, Coronel y Lebu. El análisis fue complementado con datos hidrográficos provenientes de dos cruceros realizados en el Golfo de Arauco a fines de verano tardío (marzo 2019) y en invierno (junio 2018). Se analizó el viento costero, el oxígeno disuelto y la temperatura en las escalas diaria, sin óptica y estacional. Además, se determinó la respuesta del oxígeno disuelto y la temperatura al forzamiento del estrés del viento sin óptico, para determinar las caracteísticas (duración y magnitud) del viento generador de eventos hipóxicos. El viento registrado en las seis estaciones costeras en estudio mostró un eje de máxima varianza (EMV) orientado entre 3 y 344°, con respecto al norte geográfico. El EMV en las estaciones meteorológicas de Hualpén y Dichato representó sobre el 78% de la variabilidad total. En el dominio de la frecuencia el ciclo diurno fue significativo en la componente zonal y meridional, con esta última mostrando un mayor porcentaje de energía. Los espectros rotatorios del viento revelaron un máximo diurno relativo de mayor energía anti-horaria que horaria. El análisis de Funciones Ortogonales Empíricas (EOF) realizado a las seis estaciones meteorológicas mostró que el viento sin óptico (períodos 40 h) en el Modo 1 (PVE=38,1 %) se ajusta preferentemente a la línea de costa. Los análisis del viento costero permitieron seleccionar a la estación Punta Hualpén como la más representativa de la variabilidad del viento a lo largo de costa. Esta estación meteorológica fue utilizada para evaluar la respuesta del oxígeno y la temperatura de fondo al viento costero. Las series temporales de oxígeno disuelto de fondo mostraron que los anclajes desplegados en Mela, Coliumo, Chome y Arauco registraron concentraciones hipóxicas en el período primavera–verano, siendo este último (Arauco) el que exhibió hipoxia más persistente. Llico mostró un patrón similar a las estaciones anteriores pero con eventos de hipoxia más esporádicos y menos persistentes. Yani mostró concentraciones 5 mg/L durante la mayor parte del período analizado con temperaturas de fondo entre 12 y 15°C en invierno y 12°C en verano. En los 6 sitios analizados, el viento acumulado de 2 días generó la mayoría de los eventos hipóxicos, sólo Chome mostró un mayor porcentaje de eventos ocurridos con viento acumulado en 1 día (26 %). El estrés del viento acumulado promedio (N/m2) mostró que la mayor ocurrencia de eventos hipóxicos con viento soplando por dos días fue entre 1,0 y 1,1 N/m2. En relación a la duración de los eventos hipóxicos, Arauco mostró permanencia de agua con bajo oxígeno durante la gran mayoría del verano (diciembre, enero y febrero). Los cruceros hidrográficos en el golfo de Arauco (plataforma interior) mostraron que a fines de verano tardío el agua hipóxica se asoció a temperaturas de 11,8°C, salinidad de 34,6 y densidad de 26,33 Kg/m3. El área cubierta por la hipoxia de fondo fue de 1030 km2 (81% de la superficie total del Golfo de Arauco). En el invierno
la hipoxia se relacionó con temperaturas de 12°C, salinidad entre 34,35 y 34,40 y densidad entre 26,0 y 26,2 Kg/m3. El área cubierta por la hipoxia de fondo fue de 879 km2 (69% de la superficie total del Golfo de Arauco). La plataforma intermedia mostró dos tipos de hipoxia: una fría durante la primavera bajo los 20 m y otra cálida durante el verano sobre los 15 m. Además, se observó la estacionalidad del agua hipóxica, ascendiendo en primavera–verano y descendiendo en otoño–invierno. Los patrones de variabilidad del oxígeno disuelto de fondo descritos en esta tesis contribuyen a comprender los regímenes de hipoxia en la zona costera de Chile centro–sur forzada por una surgencia estacional donde la intromisión de aguas con bajo contenido de oxígeno disuelto hacia la plataforma interior puede verse incrementando producto del aumento en la intensidad de los vientos generado por el cambio climático.