Efectos biológicos de las ondas internas en el estrecho de Gibraltar

1. INTRODUCCIÓN.

El estrecho de Gibraltar es un canal de geometría irregular localizado al sur de la península Ibérica, separando los continentes europeo y africano. Se trata de la única conexión entre el mar Mediterráneo y el océano Atlántico, separación estrecha y poco profunda con una anchura mínima de 14 km aproximadamente, y una profundidad mínima de 300 metros (umbral de Camarinal). Orientado en latitud Este-Oeste a la latitud aproximada de 35⁰ 58’ N, de entorno 60 km de longitud. Su límite occidental está constituido por una línea imaginaria que une el cabo Trafalgar (península Ibérica), con el cabo Espartel (Marruecos), mientras que su límite oriental lo determina la línea imaginaria que separa Punta Europa de Punta Almina (Fig.1)

Geológicamente el estrecho de Gibraltar representa la fisura en entre dos placas tectónicas, la placa Euroasiática y la placa Africana. Esto explica la abrupta batimetría encontrada caracterizada por la sucesiva alternancia tanto de zonas profundas y como de elevaciones submarinas a lo largo de su eje principal.

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Fig.1. Ubicación geográfica del estrecho de Gibraltar GC: Golfo de Cádiz, MA: Mar de Alborán) con detalles de su batimetría y principales accidentes geográficos (CT: Cabo Trafalgar, C: Punta Camarinal, T: Tarifa, PE: Punta Europa, CE: Cabo Espartel, PC: Punta Cires y PA: Punta Almina) (Vázquez, 2006).

De Oeste a Este los accidentes geográficos más relevantes que se encuentran en este dominio son los siguientes (Fig.2):

Pendiente atlántica, coincide con el límite occidental del estrecho previamente definido.

Umbral de Espartel o Banco Manjuán, situado entre el cabo de Trafalgar y el cabo Espartel. Limita al oeste con la pendiente atlántica y al este con las hoyas de Poniente. Profundidad mínima de 50 metros, pero esta varía a lo ancho del estrecho.

Cuenca de Tánger u hoyas de Poniente, profundidad inferior a 200 m en el eje principal, situado 13 Km al oeste de la sección de Tarifa y 21 Km al este del umbral de Espartel. Su profundidad no es constante pero recorre el estrecho de Norte a Sur.

Sección de Tarifa, se trata de la sección más angosta del estrecho. Sólo 14 km separan la costa española y la marroquí, tiene una profundidad entre 700 y 900 m y se encuentra situada entre Tarifa y Punta Cires. Desde aquí, el estrecho se ensancha hacia ambos extremos alcanzando 45 km en el límite occidental y 23 Km en el oriental.

Columnas de Hércules o Puertas de Hércules, situadas entre los montes Calpe (Gibraltar) y Musa. Coincide prácticamente con el límite oriental y tiene una profundidad de unos 900 m.

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Fig.2. Principales accidentes geográficos del estrecho de Gibraltar (Vázquez, 2006).

2. OCEANOGRAFÍA DEL ESTRECHO DE GIBRALTAR.

Como se ha dicho anteriormente, el estrecho de Gibraltar constituye la única conexión existente entre el mar Mediterráneo y el océano Atlántico, por ello las masas de agua encontradas en este dominio tendrán procedencia de ambos cuerpos de agua.

Se han detectado tres masas de agua distintas en el sector occidental del estrecho (Macías et al., 2006). Dos de las masas de agua de procedencia atlántica, Agua Central Noratlántica (NACW: North Atlantic Central Water) con temperaturas comprendidas entre los 8 y los 19⁰C y salinidad entre 35.10 y 36.70 (Fig.3). La otra masa de agua de característica atlántica es el Agua Atlántica Superficial (SAW: Surface Atlantic Water) cuya temperatura varía estacionalmente entre 16 y 20⁰C y su salinidad permanece prácticamente constante (36.2) (Vázquez, 2006).

Por otro lado se encuentra el agua debida a la influencia mediterránea. Debido a los vientos secos del Noroeste y a la alta frecuencia de días de altas temperaturas, hay un gran exceso de evaporación sobre la precipitación y descargas de ríos, por lo que el agua mediterránea se caracteriza por tener altas temperaturas y salinidades. Las masas de agua de la cuenca mediterránea por debajo de la superficie, pueden clasificarse en dos grandes grupos: el Agua Levantina Intermedia (LIW: Levantine Intermediate Water) que se forma en invierno al sur de Turquía y se caracteriza por tener una temperatura alrededor de 13.2⁰C y una salinidad de 38.5,y el Agua Mediterránea Profunda del Mediterráneo Occidental (WMDW: Western Mediterranean Deep Water) que se forma en invierno al sur de Francia y en el mar Adriático. Presenta temperaturas inferiores a 12.9⁰C y salinidades entre 38.2 y 38.4 (Fig.3) (Parrilla et al., 1986; Garcard and Richez, 1985). Ambas masas de agua mediterráneas constituyen el Agua de salida Mediterránea (MOW: Mediterranean Outflow Water), esta agua es más densa y se hunde, y discurre por el fondo del Mediterráneo Occidental hasta que sale hacia el Atlántico, que al ser más densa que la atlántica se localizará por debajo de ella (Pistek et al., 1985).

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Fig.3. (a) Diagrama T-S de las observaciones en el umbral de Camarinal (medidas en negro), y en Espartel (medidas en gris). (b) Zoom del anterior, donde se pueden diferenciar las distintas masas de agua existentes en el estrecho de Gibraltar a partir de sus características (García-Lafuente et al., 2007).

El océano Atlántico y el mar Mediterráneo se comunican a través de un escenario baroclino, ampliamente estudiado, impulsado por las pérdidas por evaporación en el Mediterráneo (García-Lafuente et al., 2000). El flujo barotrópico a largo plazo Q0 es del orden de 0.05 Sv (1 Sv = 10⁶ m³ s-¹ ), obtenido a partir de la diferencia del flujo de entrada Q1 (Fig.4) que varían entre 1.87 y 0.66 Sv (Vargas, 2004), y el flujo saliente Q2 entre 1.78 y 0.57 Sv, necesario para compensar la evaporación del Mediterráneo. Todos estos flujos sufren fluctuaciones a diferentes escalas de tiempo, siendo la más importante la referida a la semidiurna. Otros menos importantes, pero a tener en cuenta, es el forzamiento meteorológico que induce a fluctuaciones de pocos días, así como variaciones estacionales e interanuales (García-Lafuente et al., 2007)

La descripción del intercambio como un sistema de dos capas, de una sola dimensión, fluyendo en sentidos opuestos es una buena primera aproximación, pero es insuficiente a la hora de describir la estructura vertical de algunas variables y sus cambios a lo largo y ancho del estrecho (Echevarría et al., 2002).

Se superponen e interactúan varios fenómenos con esta circulación básica de estuario inverso (Armi and Farmer, 1988).

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Fig.4. Esquema de circulación estuarino inverso en el estrecho de Gibraltar (Vázquez, 2006).

El transporte de las fluctuaciones con la marea y mayores períodos puede revertir el flujo. En particular con las mareas primaverales, tiende a liberarse un bore interno del el umbral cuando la marea se invierte, lo que lleva a la generación de una serie de ondas internas de gran tamaño. La mezcla interna puede acompañar a estos movimientos internos de gran tamaño (Echevarría et al., 2002).

Añadido al efecto barotrópico de la presión, existe un efecto más local y de naturaleza baroclina debido al viento que afecta a la capa superior en mayor medida que a la inferior (García-Lafuente et al., 2002). El viento en este dominio presenta dos direcciones principales: vientos de Levante y de Poniente, condicionados por la orografía.

3. ONDAS INTERNAS EN EL ESTRECHO DE GIBRALTAR.

Según Vázquez (2006), las ondas internas se generan en fluidos estratificados debido a la interacción del flujo de marea con la topografía del fondo. El principal relieve responsable de la generación de las ondas internas en el estrecho de Gibraltar lo constituye el umbral de Camarinal. De manera general las ondas internas generadas en el umbral pueden dividirse en dos grandes grupos: marea interna lineal y ondas internas de corto periodo y gran amplitud, generalmente originadas por la dinámica no lineal asociada a la marea interna.

Marea interna lineal.

Se trata de oscilaciones verticales que las isopicnas realizan con periodos de marea. Para el caso particular del estrecho de Gibraltar, se origina por la interacción del flujo barotrópico con el umbral de Camarinal, dando lugar a dos tipos de fluctuaciones de la interfaz:

La profundidad de la interfaz varía como resultado de la cinemática asociada a las corrientes de marea barotrópica. Según las corrientes se dirijan hacia el Mediterráneo o hacia el Atlántico, la posición de la interfaz desciende o asciende para compensar la masa añadida al sistema. Así, la desviación máxima, ocurre en los momentos de máximas corrientes barotrópicas. La pleamar interna coincide con la máxima saliente y la bajamar interna con la entrante (Fig.5), lo que indica un desfase de 90º entre marea vertical interna y la superficial.

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Fig.5. Desplazamiento vertical en la interfaz debido al flujo mareal respecto a su posición media (línea punteada) en dirección longitudinal al estrecho de Gibraltar (Vázquez - Máster en Oceanografía, 2011).

La interfaz presenta una inclinación en la dirección transversal al estrecho (aproximadamente Norte - Sur) variable con el tiempo a lo largo del ciclo semidiurno de marea.

Marea interna no lineal: ondas internas de corto periodo y gran amplitud.

Las primeras referencias que se conocen acerca de existencia de ondas internas de gran amplitud en el estrecho de Gibraltar se dieron en 1832 por parte de Tofiño quien en uno de los derroteros de las costas españolas recogía las impresiones de marineros y pescadores de la zona el fenómeno, denominado popularmente como hervideros o hileros de corriente cuyo origen desconocían. No fue hasta un siglo después cuando se realizaron los primeros trabajos de investigación sobre las ondas internas, revelando la existencia de un frente interno caracterizado por un brusco descenso (300 m) de las isopicnas en el estrecho de Gibraltar.

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