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INTRODUCCIÓN

Uno de los objetivos históricos de los oceanógra-fos ha sido cuantificar la variabilidad estacional de labiomasa de fitoplancton en los océanos y compren-der su relación con el medio físico subyacente. Ladisponibilidad de datos de color oceánico de senso-res espaciales ha permitido a la Oceanografía Espa-cial avanzar hacia este objetivo más que ninguna otradisciplina oceanográfica. El sensor Coastal ZoneColour Scanner (CZCS) muestreó con una coberturaespacial prácticamente global y su vida operacionalse extendió sobre un periodo suficientemente largopara proveer valores estacionales de biomasa fito-planctónica de significación climatológica.

Son varias las investigaciones relacionadas que sepueden citar en el Océano Atlántico. McClain et al.(1990) analizó los ciclos anuales de concentraciónde fitoplancton (CZCS) en 11 localizaciones clavedel Atlántico Norte seleccionadas como parte delprimer Experimento Global GARP. Yoder et al.

(1993) describió la variabilidad fitoplanctónica(CZCS) del océano Global, incluyendo la cuencaAtlántica, en 5 cinturones latitudinales e hizo com-paraciones entre diferentes cuencas. Banse yEnglish (1994) examinaron el año climatológicopresentando ciclos estacionales de concentración defitoplancton (CZCS) en 48 localizaciones del océa-no Global incluyendo la región Atlántica. Rudya-kov (1997) usó el análisis armónico para derivar lavariabilidad anual y semianual de la concentraciónde fitoplancton en las 48 estaciones de Banse yEnglish (1994). Longhurst (1998) analizó la esta-cionalidad de la concentración de clorofila en dife-rentes Provincias Biogeográficas.

En común con estos trabajos, el objetivo de esteartículo es analizar el patrón estacional de granescala de la concentración de clorofila derivada porsatélite usando el conocimiento previo sobre la eco-logía fitoplanctónica y el medio ambiente físico. Encontraste con ellos, enfatizamos ahora la variabili-dad meridional evitando en el análisis de los datos

Revista de Teledetección. Número Especial: 20-24

Ciclos estacionales de fitoplacton (SeaWiFS) ensecciones meridionales del Océano Atlántico

J. C. Elgue*, C. García-Soto** y G. Navarro*

carlos.soto@st.ieo.es

* Instituto Español de Oceanografía (IEO). Promontorio de San Martín, s/n. 39004 Santander

** Instituto Canario de Ciencias Marinas (ICCM)Apdo. 56. 35200 Telde. Gran Canaria

RESUMEN

Se han usado secciones meridionales (80ºN-80°S)de concentración de fitoplacton por satélite (Sea-WiFS) para describir la estacionalidad de los ambien-tes fitoplactónicos principales del Océano Atlántico.El estudio se centra en la alternancia estacionalhemisférica, el desplazamiento ecuatorial de la con-centración de fitoplacton, los blooms de fitoplactonen latitudes templadas y subpolares y los afloramien-tos del margen oceánico oriental. Estos dos últimosambientes presentan las mayores concentracionesfitoplactónicas del océano central (15-45°W).

PALABRAS CLAVE: fitoplacton, SeaWiFS, estacio-nalidad, bloom, Océano Atlántico.

ABSTRACT

Meridional sections (80ºN-80°S) of SeaWiFS chlo-rophyll concentration have been used to describe theseasonalities of the major phytoplankton environ-ments in the Atlantic ocean. The analysis emphasizesthe hemispheric seasonal shift, the equatorial displa-cement of phytoplankton concentration, the phyto-plankton blooms of temperature and high latitudesand the eastern boundary upwellings. The last twoenvironments show the highest concentration of phy-toplakton in the central ocean (15-45°W).

KEY WORDS: phytoplankton, SeaWiFS, sesonality,bloom, Atlantic Ocean.

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(datos SeaWiFS en este caso) localizaciones puntua-les previamente seleccionadas (McClain et al., 1990;Banse y English, 1994; Rudyakov, 1997; Longhurst,1998) o regiones latitudinales amplias (Yoder et al.,1993). Las climatologías estacionales son presenta-das a lo largo de secciones meridionales continuas loque permite definir más objetivamente los ciclosestacionales de concentración fitoplanctónica y sustransiciones a lo largo de latitudes.

METODOLOGÍA

Las distribuciones meridionales de concentraciónfitoplanctónica (SeaWiFS) presentadas en este estu-dio fueron elaboradas en el Instituto Español de Oce-anografía (IEO) usando los archivos de Nivel 3(datos mensuales y globales) provistos por la NASA(GSFC-DAAC). Se seleccionaron para el estudioarchivos que cubrieran cuatro años completos desdeel comienzo de la adquisición al igual que en Pin-gree, Kuo y García-Soto (2002). Cada archivo globalfue submuestreado para seleccionar la región Atlán-tica desde 75ºW hasta 15ºW y el archivo resultantefue cortado en seis subregiones de 15º de longitud.Cada una de estas subregiones fue promediada enuna sección meridional con una resolución de 1º lati-tud y 15º de longitud. El promedio espacial excluyólos valores blanqueados en GSFC DAAC que repre-sentan la presencia de tierra, nubes y hielo, brillosolar, blooms de cocolitofórifos (e.g. García-Soto etal., 1995 y 1996) y grandes ángulos zénit (solar y delsatélite) entre otros factores. Para cada sección y messe generó un promedio de 4 años y estos archivosfueron finalmente analizados frente al tiempo(meses) para cada rango de longitud.

Se generó una distribución latitud-tiempo similarusando todos los datos SeaWiFS desde 75ºW hasta15ºW para analizar la contribución de cada secciónmeridional (15º de anchura) a la estacionalidad delárea completa. El porcentaje de varianza explicadopor cada transecto con respecto a la distribucióngeneral fue calculado como un coeficiente de corre-lación de Pearson (r2) con un valor por mes y gradode latitud. Los valores r2 encontrados fueron res-pectivamente 6%, 13%, 69%, 45% 39% y 38% paralos 6 rangos de longitud analizados en el OcéanoAtlántico: 75-60ºW, 60-45ºW, 45-30ºW, 30-15ºW,15-00ºW y 00-15ºE.

Una descripción detallada de la estructura físicadel Océano Atlántico es dada por Longhurst (1998)e información complementaria sobre corrientes e

hidrografía puede ser encontrada en Woods (1984).McClain et al. (1990) y McClain y Firestone (1993)proveen distribuciones climatológicas del aflora-miento de Ekman en el Atlántico Norte.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los ciclos estacionales de concentración de fito-plancton (SeaWiFS) son presentados para dos sec-ciones meridionales en la Figura 1. La escala detiempo (mes) es mostrada como un año repetido(meses 13-24) para revelar más claramente el cicloestacional. Las unidades de los contornos en estasfiguras son concentración de clorofila SeaWiFS enmiligramos por metro cúbico (mg m-3). r2 en cadatransecto indica el porcentaje de varianza que esexplicado con respecto a un transecto meridionalque promedia todo el área (75-15ºE; ver metodolo-gía). Las secciones meridionales más centrales (45-30ºW y 30-15ºW), con una predominancia clara deaguas oceánicas, muestran los porcentajes devarianza explicada más altos (69% y 45%) de la dis-tribución general. Estas secciones centrales sonusadas aquí como las figuras clave para la descrip-ción de los resultados dado que representan el mododominante de la estacionalidad en el océano Atlán-tico. La Figura 1a es básicamente un corte centralen el Atlántico Norte y la Figura 1b es usado comoun corte central en el Atlántico Sur, particularmen-te cuando se comparan diferentes ambientes fito-planctónicos entre los hemisferios Norte y Sur.

Alternancia estacional hemisférica de la concen-tración de fitoplancton

Los resultados SeaWiFS entre 45ºW y 15ºW(Figuras 1a y 1b) muestran las oscilaciones estacio-nales clásicas de los máximos de clorofila entre loshemisferios Norte y Sur debidos a las estacionali-dades opuestas de la insolación solar. Los bloomsde fitoplancton de latitudes templadas y polares (>1mg m-3 y en dirección polar desde 40ºN ó 40ºS) tie-nen lugar en primavera-verano, desde Abril hastaOctubre en el hemisferio Norte y desde Octubrehasta Febrero en el hemisferio Sur. Las concentra-ciones mínimas están situadas cerca de los Trópicosy también muestran una oscilación estacional. Losmáximos de clorofila locales se desarrollan en estasregiones durante otoño-invierno, desde Noviembrea Marzo en las latitudes boreales (0.1-0.15 mg m-3)y desde Mayo a Octubre en las regiones australes

Estimación de flujos de CO2 superficial en el Golfo de Vizcaya usando relaciones empíricas y la teledetección

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(0.05-0.1 mg m-3). La insolación solar es un factorrelevante para el fitoplancton porque controla engran manera la estratificación de la capa de mezcla,el deshielo en zonas polares (creando así estabilidada través del agua dulce liberada) y la luz disponible(también dependiente de la nubosidad). A nivelatmosférico el desequilibrio latitudinal de la radia-ción solar entrante entre el Ecuador y los Polos(también con estacionalidades hemisféricas opues-tas) da lugar a los principales sistemas de vientosque se trasladan en océano como stress del viento.Éste a su vez induce mezcla vertical o energía ciné-tica según las latitudes (e.g. Woods, 1984).

Desplazamiento ecuatorial de la concentraciónde fitoplancton

A pesar de la alternancia estacional general, hayalgunas diferencias hemisféricas en las estacionali-dades que pueden ser observadas. El mínimo cercade los Trópicos está centrado en 28ºN en el hemis-ferio Norte (Figura 1a) y en 20ºS en el hemisferioSur (Figura 1b). Esta diferencia latitudinal resultadel desplazamiento hacia el norte del margen nortedel Giro Subtropical del Atlántico Sur. Un despla-zamiento similar hacia el norte puede ser observadoen las regiones Ecuatoriales (ver Figura 1a) conpicos de clorofila en 0-2ºS y en 6-10ºN asociadas alsistema de Corrientes Ecuatoriales (e.g. Pingree,Kuo y García-Soto, 2002). El hemisferio Sur tieneuna región Tropical oligotrófica con una concentra-ción de clorofila (ver extensión del contorno 0.05mg m-3) menor que el hemisferio Norte. Los valo-res máximos en el hemisferio Sur al norte del Cir-culo Polar (66.5ºS) son también aproximadamenteun 50% más bajos que los del hemisferio Norte yestán localizados en dos bandas zonales, cerca de43ºS (el Frente de la Convergencia Subtropical) y52ºS (el Frente Antártico). La Convergencia Sub-tropical separa en el hemisferio Sur la circulaciónanticiclónica de la mayoría de las corrientes de lacirculación ciclónica de la Corriente CircumpolarAntártica. No existe un ambiente equivalente en elhemisferio Norte.

Blooms de fitoplancton en latitudes templadas ypolares

En el hemisferio Norte, la concentración mínimade clorofila a (<0.05 mg m-3) se observa en 26-28ºNen Junio e incluso en esta región oligotrófica extremase puede describir un ciclo estacional de clorofila. En

Enero/Febrero tiene lugar un máximo (~0.1 mg m-3),cuando la mezcla vertical por viento (aunque débil aestas latitudes) profundiza en la capa de mezcla losuficiente como para incrementar los nutrientes acce-sibles para el crecimiento fitoplanctónico (e.g. Pin-gree, Garcia-Soto y Sinha, 1999). Desde este máxi-mo Subtropical (Enero/Febrero; 0.1 mg m-3), seobserva un incremento de los máximos anuales declorofila en dirección polar a través de las latitudesSubtropicales y Templadas hasta un pico máximo de~1.5 mg m-3 en Junio a 52ºN. Esto nos indica unavelocidad de progresión media del bloom para estaregión de ~3.5º de latitud por mes. El incrementomeridional de los valores máximos resulta delaumento de la accesibilidad de los nutrientes en lacapa de mezcla al comienzo de la estación de creci-miento (e.g. Campbell y Aarup, 1992). Ésta a su vezes originada por una mezcla invernal progresivamen-te más intensa hacia las latitudes más altas (e.g.Woods, 1984). Al norte de 52ºN, las concentracionesde bloom (>1 mg m-3) se extienden en latitud hasta el56ºN y en tiempo hasta Septiembre.

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Figura 1. Distribución meridional de la concentración defitoplancton (SeaWiFS) en el Océano Atlantico en las lon-gitudes (a) 45-30ºW y (b) 30-15ºW.

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También se observa en latitudes templadas desde46ºN hasta 50ºN la ocurrencia de blooms de otoñoentre Septiembre y Diciembre con concentracionesde clorofila en el rango 0.5-0.75 mg m-3 . El pico declorofila se mueve hacia el sur desde verano hastaotoño (con una velocidad de 2º de latitud por mes)como era esperado.

El bloom de primavera de las regiones Templadasestá separado de los blooms Subpolares más alnorte (>1 mg m-3) por una región amplia de menorconcentración de clorofila (centrada cerca de 58ºN)que resulta de la elevada mezcla vertical al sur deGroenlandia e Islandia (e.g. McClain y Firestone,1993). Al norte de 68ºN las concentraciones de clo-rofila >1 mg m-3 progresan en dirección polar desdeAbril/Mayo hasta Julio/Agosto consistentementecon el retroceso estacional del margen del hielocomo es observado por ejemplo en imágenes demicroondas (Brown et al., 1989).

Estacionalidades en los afloramientos del margenoceánico oriental

En los rangos de latitud 14ºN a 32ºN (45-30ºW) y10ºS a 32ºS (30-15ºW) se pueden observar ambientesoligotróficos extensivos lejos de la influencia de loscontinentes Africano y Americano. Hacia el este, en elhemisferio Norte, esta región oligotrófica está fuerte-mente modificada por los efectos biológicos del aflo-ramiento costero del NO de África (McClain et al.,1990) y por el sistema de corrientes Nor-Ecuatorialescerca de África (NEC y NECC; McClain y Firestone,1993). Este ambiente fitoplanctónico (>0.25 mg m-3)se extiende desde 26ºN (Cabo Bojador) hasta 6ºN y esel único ambiente del Atlántico (45-15ºW) compara-ble en intensidad (>1.5 mg m-3) a los blooms de lati-tudes Templadas y Subpolares.

Se observan picos relevantes de clorofila (>1.5mg m-3) durante Julio y Abril/Mayo en la región 16-21ºN que incluye los focos de afloramiento princi-pales de Cabo Blanco (21ºN) y Cabo Timiris(19ºN). Desde 21ºN, donde el máximo de clorofilatiene lugar en Julio, y hacia el sur los valores de clo-rofila >1 mg m-3 en la primera mitad del año indi-can que la estación de afloramiento comienza pro-gresivamente más temprano y dura más tiempo conlatitudes decrecientes (por ejemplo desde Febrerohasta Mayo en 16ºN). Durante la segunda mitad delaño, los valores de clorofila >1 mg m-3 muestran unpatrón inverso con un segundo máximo desde Sep-tiembre hasta Febrero cerca de 20ºN y restringido aNoviembre en 16ºN.

En el margen oceánico oriental del HemisferioSur (Figura no mostrada) existe un ambiente com-parable que incluye el efecto sobre el crecimientofitoplánctónico del afloramiento costero del Sur deBenguella (Shannon y Pillar, 1986) y su interacciónciclónica al norte (domo de Angola) con la Corrien-te Sur-Ecuatorial (SEC; Longhurst, 1998). En esteambiente, los picos de clorofila >1 mg m-3 estánmás extendidos estacionalmente (Junio Diciembre)en la región 18-16ºS que incluye el área de aflora-miento de Cabo Frío (18ºS). Desde la proximidadde esta región, el afloramiento parte en direcciónNO hacia el océano interior como la Corriente Oce-ánica de Benguela o límite NE del Giro Subtropicaldel hemisferio Sur.

CONCLUSIONES

Se han elaborado estacionalidades meridionalesde gran escala (80ºN-80ºS) de la concentración defitoplancton (SeaWiFS) para secciones meridiona-les del Océano Atlántico y los resultados han sidoexaminados desde el conocimiento previo de laestructura física del océano y la ecología fito-planctónica. El análisis se ha centrado en la subre-giones Atlánticas centrales (45-30ºW y 30-15ºW)que representan el porcentaje más alto de lavarianza explicada (69% y 45% respectivamente)en todo el área analizada (75ºW a 15ºE). Lasmayores concentraciones de fitoplancton en elOcéano Atlántico corresponden al bloom primave-ral en latitudes Templadas y Subpolares y a lasregiones de afloramiento del margen oceánicooriental y sus estacionalidades han sido analizadasen mayor detalle. El estudio estacional presentadoy su continuación futura (el análisis de la variabi-lidad interanual) son relevantes en el contexto delas medidas tomadas por barcos oceanográficos(e.g. B.O. Hespérides) en sus transectos meridio-nales hacia la Antártida. limitados (e.g. Marañonet al., 2000) a observaciones en las estaciones deprimavera y otoño.

AGRADECIMIENTOS

Se agradece la colaboración de un Editor suplen-te en la evaluación de este manuscrito Este estudioforma parte del Programa EUROSAT del InstitutoEspañol de Oceanografía (IEO).

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