INTRODUCCIÓN

El cambio del nivel del mar está sujeto a diferen-tes escalas espacio-temporales. A escala planetariay a largo plazo, el cambio global supone un aumen-to del nivel del mar, como consecuencia de laexpansión térmica de las masas de agua y de lafusión paulatina de la criosfera. A nivel de cuenca,la variabilidad interanual del nivel del mar vienetambién determinada por cambios en las corrientesmarinas.

Existen diversos métodos para medir la altura delnivel del mar. Hasta el siglo pasado, el método másempleado eran los mareógrafos. Sin embargo losmareógrafos presentan dos inconvenientes. Por unlado, presentan una resolución espacial baja y porotro lado, miden la altura a partir de la corteza

terrestre, que describe movimientos verticales com-parables a la señal real de altura (Nerem y Mit-chum, 2001). Hoy en día se emplean otros métodospara complementar las medidas de estos instrumen-tos: sistemas de posicionamiento global, gravime-tría y altimetría. En este estudio vamos a utilizar lasmedidas de distintos rádares altimétricos para esti-mar la altura del nivel del mar en el Golfo de Viz-caya con una alta resolución espacial.

Estudios altimétricos realizados en el norestesubtropical del Océano Atlántico revelan un incre-mento anual del nivel del mar de 0.5 cm (Efthymia-dis et al., 2002). Por otro lado, se ha observado quela variabilidad del nivel del mar en el Océano Nora-tlántico describe un ciclo anual (Ferry et al., 2000).A nivel mesoescalar y dentro del Golfo de Vizcaya,se produce la entrada de una corriente de talud en

Revista de Teledetección. Número Especial: 35-39

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Variabilidad del nivel del mar en el Golfo de Vizcaya a partir de medidas altimétricas

A. Caballero*, A. Pascual** y G. Larnicol***

acaballero@pas.azti.es

* AZTI-Tecnalia. Unidad de Investigación Marina. Pasajes. Guipúzcoa** Institut Mediterrani d’Estudis Avançats (IMEDEA/CSIC-UIB). Mallorca

*** Space Oceanography Division (CLS). Toulouse. Francia

RESUMEN

En este estudio se utilizan datos de diversos satéli-tes altimétricos, para estudiar la variabilidad espacio-temporal del nivel del mar en el Golfo de Vizcaya. Enprimer lugar, se lleva a cabo un procesado específicode los datos a lo largo de la traza para incluir lasmejores correcciones geofísicas disponibles en laactualidad. Posteriormente, se combinan varios altí-metros y se someten a técnicas de interpolación ópti-ma con el fin de producir mapas de anomalías delnivel del mar sobre una malla regular. El análisis esta-dístico durante el periodo comprendido entre enero de1993 y mayo de 2005, muestra que la señal dominan-te es el ciclo anual, superimpuesta a una tendencialineal positiva de 2.7 mm/año y a una variabilidadinteranual de largo periodo. Por otra parte, se observaque la plataforma y talud son las zonas de máximavariabilidad. También destacan algunas zonas de marabierto caracterizadas por fenómenos de mesoescala.

PALABRAS CLAVE: altimetría, nivel del mar, Golfode Vizcaya, remolinos.

ABSTRACT

In the present study, data from different satellitealtimeters are used to study the spatio-temporal varia-bility of sea level in the Bay of Biscay. First of all, aspecific processing of the along-track data is carriedout to include the best geophysical corrections availa-ble nowadays. Subsequently, data from different alti-meters are interpolated onto a regular grid to obtain aset of Sea Level Anomaly maps. The statistical analy-sis performed between January 1993 and May 2005shows that the annual cycle is the dominant signal,overlapped with a positive linear trend of 2.7mm/year and with a long-period interannual varaibi-lity. Moreover, the maximum variability is observedalong the continental shelf and slope; together withsome specific areas in the open sea characterized by arelatively intense mesoscale activity.

KEY WORDS: altimetry, sea level, Bay of Biscay,eddies..

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invierno (García-Soto, 2004) que, debido a irregu-laridades topográficas, genera una serie de remoli-nos. Estos remolinos se han observado por sensoresIR y visibles y como anomalías positivas del niveldel mar en mapas altimétricos (García-Soto et al.,2002).

El objetivo final de este estudio es estudiar lavariabilidad del nivel del mar a diferentes escalastemporales en el Golfo de Vizcaya.

METODOLOGÍA

Procesado de datos a lo largo de la traza

Con la finalidad de contar con una serie de datoslo suficientemente larga que sea representativa de lavariabilidad interanual del nivel del mar, se hantomado más de 12 años de datos altimétricos (enero1993-mayo 2005). Para cubrir este periodo de tiem-po se han considerado datos medidos por distintossatélites (ERS-1/2, TOPEX/Poseidon (T/P), Jason-1 y ENVISAT) durante diferentes períodos de tiem-po (Figura 1).

En cuanto al procesado de las medidas altimétri-cas, en primer lugar, se han aplicado las últimascorrecciones geofísicas disponibles (troposferahúmeda y seca, efecto de la presión y el viento,ionosfera, marea…). Después, se han remuestreadolos datos cada 7 km a lo largo de la traza, utilizan-do splines cúbicos. Por otra parte, el altímetro tomala altura del nivel del mar a partir del geoide.Teniendo en cuenta que en la actualidad no se cono-ce con exactitud la altura del geoide, se ha calcula-do la Anomalía del Nivel del Mar (ANM) restándo-le a la altura un promedio de 7 años de altura del

nivel del mar. Finalmente, el ruido de medida se hareducido con filtros Lanczos y de mediana. A lahora de aplicar las correcciones estandar, se haprestado una atención especial a los errores de losdatos altimétricos cerca de costa.

Obtención de mapas sobre una malla regular

Las medidas a lo largo de la traza han sido inter-poladas para crear mallas regulares o mapas de altu-ra. Los mapas permiten una visión sinóptica de lasuperficie oceánica, y por tanto, una mejor interpre-tación de las señales a mesoescala.

Por otro lado, los datos de un solo satélite no sonsuficientes para muestrear la actividad a mesoesca-la (Pascual et al., 2005) y se recomienda combinarel máximo número de misiones para conseguir unamayor resolución espacio-temporal.

Los datos multisatélite se han interpolado en mallasregulares semanales de 0.125º x 0.125º, utilizando unanálisis objetivo subóptimo (Ducet et al., 2000). Losparámetros del análisis (correlación espacial, correla-ción temporal, ruido de medida y error de onda larga)se han establecido en base a estudios previos de alti-metría realizados en el Océano Noratlántico (Brachetet al., 2004).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Variabilidad interanual

La Figura 2 representa la media cuadrática de laANM estimada a partir de los mapas semanalescomprendidos entre enero de 1993 y mayo de 2005.En este mapa se puede observar la distribuciónespacial de las ANM en el área de estudio. La mediacuadrática oscila entre 4 y 7.37 cm y su promedioespacial es de 5.75 cm. Esta variabilidad del niveldel mar es baja comparando con el resto del Atlán-tico Norte y con otras regiones como el Mar Medi-terráneo donde la ANM oscila entre 4 y 16 cm (Lar-nicol et al., 2002). Esto pone de manifiesto laimportancia del procesado de datos ya que la mag-nitud de la señal que se quiere estudiar está muycerca del error de los altímetros (~2 cm rms).

A lo largo de la plataforma y del talud continen-tal se observa una variabilidad del nivel del marmayor (> 7 cm) que en mar abierto. Sin embargo,existen zonas concretas en mar abierto con un valorde la media cuadrática de la ANM relativamentealto (> 5 cm). En algunas de estas zonas se obser-

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Figura 1. Cobertura temporal de los datos de los satélitesconsiderados en este estudio.

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van en determinadas épocas del año remolinos anti-ciclónicos que dan lugar a una elevación del niveldel mar.

Tal y como se ha comentado en la sección ante-rior, antes de realizar la interpolación de los medi-das tomadas a lo largo de la traza, se realiza unaserie de correcciones geofísicas sobre éstas. Entrelas correcciones geofísicas que se aplican, se encue-tra la corrección de marea y del efecto del viento yde la presión (Carrère y Lyard, 2003). Una vez eli-minados estos efectos, los principales agentes quedan lugar a cambios del nivel del mar son el efectoestérico, variaciones de masa (fusión criosfera…) ycorrientes marinas a distintas escalas.

En la Figura 3, se muestra la evolución del pro-medio espacial de la ANM en el Golfo de Vizcaya,a lo largo del periodo de estudio. En primer lugar,se observa un ciclo anual con una amplitud de unos5 cm. Cabe destacar también una variabilidad inte-ranual importante; en particular, se puede estimaruna tendencia de la ANM. Entre enero de 1994 ymarzo de 1995 (tramo discontinuo de las curvas deANM) el satélite ERS-1 realizó una misión geodé-tica durante la cual no se dispuso de datos de ANM.Por tanto, para estimar la tendencia lineal de laANM no se ha tenido en cuenta este período. Desdeabril de 1995 a abril de 2005 se observa un incre-mento de la ANM de 2.69 cm, es decir, un incre-mento de 2.69 mm/año. Este incremento es ligera-mente inferior al observado por Efthimiadis et al.(2002), aunque corresponde a las estimas de ten-dencias obtenidas por autores previos a nivel global(Church et al., 2004).

El espectro de frecuencias de la ANM (Figura 4)permite clasificar la influencia de distintas escalas

temporales en la variabilidad del nivel del mar. Enla figura se observa un pico de energía cercano a lafrecuencia 0.003. Esta frecuencia, que correspon-de a aproximadamente a un periodo anual, confir-ma que la escala temporal dominante en la varia-bilidad de la ANM, en la zona de estudio, es laanual.

Superpuesto al ciclo anual y al incremento lineal,existe una variabilidad interanual no lineal con unperiodo aproximado de 5 a 7 años (Figura 3) quetambién se observa como un pico de alta energía enel espectro de frecuencias (Figura 4). Esta variabili-dad interanual indicada con una flecha en la Figura4, podría estar relacionada con la Oscilación Nora-tlántica (NAO).

Ciclo estacional

Mediante un ajuste armónico de los datos de laANM se ha obtenido la amplitud y la fase del cicloanual. La amplitud oscila entre 2.5 y 6.5 cm (Figura5), siendo máxima en la plataforma y en el talud con-tinental. Por otro lado, la fase del ajuste es muyhomogénea en toda la zona de estudio (Figura nomostrada), obteniéndose las máximas amplitudes dela ANM en octubre y las mínimas en abril. Estosresultados concuerdan con los obtenidos por Ferry etal. (2000). Estos autores también observaron que elefecto estérico es el factor que más influye en la varia-bilidad estacional del nivel del mar en el Océano NAtlántico. Existe un desfase de ~2 meses entre lasmáximas y mínimas temperaturas atmosféricas y lasmáximas y mínimas amplitudes respectivamente delnivel del mar. Este desfase es debido a la inercia ter-mal oceánica.

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Figura 2. Media cuadrática de la ANM observada en elGolfo de Vizcaya a partir de más de doce años de datos.

Figura 3. Variabilidad temporal del promedio espacial yajuste lineal de la ANM en el Golfo de Vizcaya.

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Variabilidad de mesoescala

A partir de los mapas altimétricos, se han locali-zado una serie de giros anticiclónicos en posiciónescercanas a las observadas en la bibliografía. Estasobservaciones complementan la serie de giros anti-ciclónicos observados en imagenes de temperaturasuperficial del mar entre 1979 y 2000 (García-Sotoet al., 2002). La Tabla 1 muestra los años y mesesen los que se han detectado; parte de estos giros nohan sido descritos anteriormente. El nombre de losgiros indica la inicial de la irregularidad topográfi-ca en la que se han podido generar (Cabo Ortegal

(O) y Cañón del Cabo Ferret (F)) o la posición lon-gitudinal en la que permanecen estacionarios (Pin-gree y Le Cann, 1992).

Por otro lado, una serie de mapas semanales ymensuales (Figura no mostrada) ha permitidoobservar la formación, a partir de la corriente esta-cional de talud y la posterior desaparición de tresgiros anticiclónicos observados en 1998 (García-Soto et al., 2002; Fernández et al., 2004; Sánchez yGil, 2004).

CONCLUSIONES

Del estudio de la variabilidad espacio-temporaldel nivel mar en el Golfo de Vizcaya se obtienen lassiguientes conclusiones:

• Las zonas de mayor variabilidad se concentranal Norte de la plataforma/talud francés y enciertas zonas en mar abierto.

• El ciclo anual es la señal dominante en lavariabilidad del nivel del mar en la zona deestudio. El mínimo ocurre en abril y el máxi-mo en octubre.

• Se observa un incremento lineal de la ANM de2.7 cm desde abril de 1995 a abril de 2005 y unavariabilidad interanual no lineal de largo perio-do, que podría estar relacionada con la NAO. Elincremento lineal parece estar ligado con elcambio climático global y está de acuerdo conestimas previas realizadas por otros autores anivel global. En cuanto a la variabilidad no line-al podría estar relacionada con la NAO, pero esnecesario confirmar esta hipótesis.

• Los mapas altimétricos permiten llevar a caboun seguimiento de distintos remolinos anticicló-nicos descritos en la bibliografía y detectadosmediante otras técnicas.

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Figura 4. Espectro de frecuencias en escala log de la ANM.

Figura 5. Amplitud del ciclo anual de la ANM.

Nombre Posición Mes Año

O 45ºN Junio 1993 1994 19959ºW Julio 1996 1997 1998

2003

F 45.5ºN Julio 1993 1994 19956.5ºW Agosto 1996 1997 1998

2001 2002

4ºW 44.5ºN Junio 1993 1994 19953.5ºW Julio 1998 2000 2002

2004

Tabla 1. Esquema de los giros anticiclónicos observadosa lo largo del período de estudio.

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AGRADECIMIENTOS

Este estudio ha sido financiado por la beca docto-ral Fundación Centros Tecnológicos Iñaki Goena-ga; durante una estancia en el centro CLS, donde serealizó el procesado de los datos.

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