Variabilidad estacional e interanual de la concentración de clorofila a y temperatura superficial del mar en la región occidental del Golfo de México: 1996-2007.

Mercedes Marlenne Manzano-Sarabia y César Augusto Salinas-Zavala

Mercedes Marlenne Manzano-Sarabia. Bióloga, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Maestra en Ciencias y estudiante de Doctorado, Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste (CIBNOR), México. e-mail: marlenne04@cibnor.mx

César Augusto Salinas-Zavala. Doctor en Ecología Marina, CICESE, México. Investigador, CIBNOR, México. Dirección: CIBNOR. Apdo. Postal 128. Mar Bermejo No. 195, Col. Playa Palo de Santa Rita. La Paz, Baja California Sur. C.P. 23000, México. e-mail: csalinas@cibnor.mx

RESUMEN

Se presenta una descripción general del patrón estacional de la clorofila a (Chl-a) y temperatura superficial del mar (TSM) en la región occidental del Golfo de México (Tamaulipas, Veracruz, Tabasco, Campeche, Yucatán y Quintana Roo), así como el análisis de la variabilidad interanual en los estados de Tabasco y Campeche como estudios de caso. Las series de tiempo se estimaron a partir de imágenes de satélite derivadas de los sensores OCTS-SeaWiFS (1996-2007) y AVHRR (1996-2006). Se identificaron dos periodos donde predominaron las condiciones cálidas (1997-1999) y frías (2000-2001), los cuales podrían relacionarse con cambios en la estructura del ecosistema de esta región.

Seasonal and inter-annual variability in chlorophyll a and sea surface temperature in the western Gulf of Mexico: 1996-2007.

SUMMARY

A general description of the seasonal pattern of chlorophyll a (Chl-a) and sea surface temperature (SST) in the Western Gulf of Mexico (Taumalipas, Veracruz, Tabasco, Campeche, Yucatan and Quitana Roo) is presented, as well as an analysis of the inter-annual variability in the states of Tabasco and Campeche, as case studies. The time series were estimated from satellite images obtained with the OCTS-SeaWiFS (1996-2007) y AVHRR (1996-2006) sensors. Two periods when warm conditions (1997-1999) and cold conditions (2000-2001) predominated were identified, which could be related to changes in the regional ecosystem.

Variabilidade estacional e interanual da concentração de clorofila a e temperatura superficial do mar na região ocidental do Golfo do México: 1996-2007.

RESUMO

Apresenta-se uma descrição geral do padrão estacional da clorofila a (Chl-a) e temperatura superficial do mar (TSM) na região ocidental do Golfo do México (Tamaulipas, Veracruz, Tabasco, Campeche, Yucatán e Quintana Roo), assim como a análise da variabilidade interanual nos estados de Tabasco e Campeche como estudos de caso. As séries de tempo se estimaram a partir de imagens de satélite derivadas dos sensores OCTS-SeaWiFS (1996-2007) e AVHRR (1996-2006). Identificaram-se dois períodos onde predominaram as condições cálidas (1997-1999) e frias (2000-2001), os quais poderiam relacionar-se com mudanças na estrutura do ecossistema desta região.

PALABRAS CLAVE / Clorofila / El Niño / Sensores Remotos / Temperatura Superficial del Mar / Variabilidad Estacional / Variabilidad Interanual /

Recibido: 01/08/2007. Modificado: 28/07/2008. Aceptado: 31/07/2008.

La variabilidad ambiental es reconocida como un componente importante en los cambios observados en las poblaciones y en la estructura de los ecosistemas marinos (McGowan et al., 1998; Harley et al., 2006), teniendo lugar en diferentes escalas temporales y espaciales. El estudio de la dinámica de los océanos a partir de sensores remotos se considera un parteaguas en la oceanografía física y biológica, ya que ha permitido comprender procesos que operan en la escala local, regional y global. Actualmente, la comunidad científica puede acceder a diferentes datos estimados a partir de sensores remotos (Tabla I).

La región occidental del Golfo de México, el cual es reconocido como un gran ecosistema marino, se caracteriza por su riqueza en recursos naturales, así como por su producción petrolera y pesquera, reportándose para ésta última las mayores capturas en Veracruz, Tabasco y Campeche (García-Cuellar et al., 2004; Sánchez-Gil et al., 2004). De particular importancia para la oceanografía biológica y pesquera son las estimaciones de clorofila a (Chl-a) y temperatura superficial del mar (TSM), ya que éstas son referencia obligada en estudios orientados al entendimiento de las fluctuaciones en el océano y su efecto en la estructura del ecosistema. La primera es considerada como un indicador grueso del fitoplancton (Lluch-Cota, 2002; Signoret et al., 2006), mientras que la segunda es reconocida como un factor importante que influye en los patrones de distribución y crecimiento de las poblaciones marinas (Dower et al., 2000).

Las costas de Florida, el Mar Caribe y la región central del Golfo de México han sido objeto de estudios in situ acerca de la distribución horizontal y vertical de Chl-a, mientras que en años recientes y de forma paralela se han realizado investigaciones a partir de la percepción remota del color del océano (Müller-Karger et al., 1989, 1994; Gilbes et al., 1996; Melo-González et al., 2000; Hu et al., 2003). En el caso de las áreas adyacentes al litoral mexicano, son pocas las investigaciones que han abordado el estudio de los patrones estacionales así como las variaciones interanuales a partir de datos derivados de sensores remotos (Melo-González et al., 2000), ya que la mayor parte se derivan de muestreos in situ (Signoret et al., 1998, 2006; Aguirre-Gómez, 2002; Okolodkov, 2003; y Troccoli et al., 2004, entre otros), los cuales si bien son de gran importancia, tienen limitada cobertura espacial y temporal. Es por ello que la percepción remota del océano representa una herramienta poderosa para la oceanografía física, biológica y pesquera de la región.

La TSM ha sido considerada como una variable importante en estudios biológico-pesqueros, principalmente en el pronóstico de reclutamiento, supervivencia larval, áreas de desove, capturas, y en el estudio de los cambios espacio-temporales en la abundancia de especies de interés comercial (Ramírez, 2002). Como en el caso de la distribución de Chl-a, para la región occidental del Golfo de México los estudios que consideran a esta variable provienen principalmente de muestreos in situ (Signoret et al., 1998, 2006; Aguirre-Gómez, 2002; Okolodkov, 2003; Troccoli et al., 2004). Recientemente se ha discutido el forzamiento de algunos eventos El Niño en la región del Atlántico Tropical, Golfo de México y Mar Caribe, y su relación con el desarrollo anómalo de la Alberca Cálida del Hemisferio Oeste (Western Hemisphere Warm Pool o WHWP), por lo que es posible que eventos intensos como el de 1997-1998 hayan impactado el ecosistema del suroeste del Golfo de México. El objetivo principal del presente trabajo es el estudio de la variabilidad estacional e interanual de la Chl-a (1996-2007) y TSM (1996-2006) a partir de datos satelitales en la región occidental del Golfo de México, con énfasis en la influencia del evento El Niño de 1997-1998.

Área de Estudio

El Golfo de México (GM) ha sido clasificado como un mar semi-cerrado donde predominan condiciones oligotróficas. Sin embargo, a partir de 1978, con el advenimiento del uso de sensores remotos, se ha demostrado que el GM muestra una marcada variación estacional en la concentración de pigmentos fitoplanctónicos (Melo-González et al., 2000). La circulación en el GM está dominada principalmente por la Corriente de Lazo, ya que en ocasiones parte de ella se rompe y forma giros (eddies) que afectan los patrones regionales de corrientes (Zavala-Hidalgo et al., 2003). La zona costera del Estado de Tamaulipas recibe aportes de agua de los ríos que integran las regiones Bravo-Conchos, San Fernando-Soto La Marina y Pánuco. Los principales ríos que desembocan en la región costera de Veracruz son los ríos Pánuco, Tuxpan, Cazones, Tecolutla, Nautla, La Antigua, Blanco, Papaloapan, Coatzacoalcos y Tonalá. El Sistema Grijalva-Usumacinta influye principalmente en la región costera centro-sur del Estado de Campeche (Troccoli et al., 2004). Yucatán, por otra parte, no registra aportes de agua dulce a la zona costera (Medina-Gómez y Herrera-Silveira, 2003), mientras que Quintana Roo, en la porción noroeste del Mar Caribe, se caracteriza por una corriente dominante sur-norte (Troccoli et al., 2004), con condiciones oligotróficas a lo largo del año, a excepción de la región al norte de Cabo Catoche.

Materiales y Métodos

Series de tiempo

Las series de tiempo de Chl-a y TSM se obtuvieron a partir de imágenes mensuales derivadas de los sensores OCTS-SeaWiFS (1996-2007) y AVHRR (1996-2006), respectivamente. Adicionalmente, se realizó una comparación de la estacionalidad de la Chl-a con datos derivados del sensor Coastal Zone Color Scanner (CZCS; 1978-1986). Las imágenes fueron analizadas con el programa WIM^MR (www.wimsoft.com; v. 6.5). Las series se construyeron para áreas correspondientes a seis estados en el GM (Tamaulipas, Veracruz, Tabasco, Campeche, Yucatán y Quintana Roo) en el intervalo de ~10-100km (Figura 1), ya que los valores cercanos a la costa fueron excluidos del análisis. El promedio mensual de Chl-a y TSM se estimó considerando el número total de pixeles válidos en cada una de las áreas. Se calcularon imágenes de anomalías para cada variable, mostrando la diferencia de la imagen en cada mes y la imagen promedio general de ese mes en el respectivo periodo de estudio. Las anomalías de Chl-a se calcularon como una razón, mientras que en el caso de la TSM se estimaron como una diferencia (Kahru et al., 2007). En el caso de la concentración de Chl-a, las anomalías se expresaron posteriormente como anomalías porcentuales de la forma 100x (Anomalía -1). Se utilizó el método conocido como suma acumulada (cumulative summation o CUSUM) a las series de anomalías, donde a cada observación se le suma los valores acumulados que le preceden, y que es considerado como un método útil (Beamish et al., 2000) para identificar periodos donde predominan las anomalías positivas, cuando los valores aumentan o la tendencia es positiva, o negativas cuando los valores disminuyen o la tendencia es negativa. Los valores de precipitación media mensual en 1981-2000 para los seis estados mencionados se obtuvieron del Servicio Meteorológico Nacional; (http://smn.cna.gob.mx/).

Para identificar las periodicidades más relevantes en las series de anomalías de Chl-a y de TSM de Tabasco y Campeche se utilizó la técnica de análisis espectral, mostrando en ese caso los resultados derivados del método MESA (maximum entropy spectral analysis) incorporado en el programa AnClim (Stepánek, 2003), lo que brinda resultados satisfactorios en series cortas (Pardo-Igúzquiza y Rodríguez-Tovar, 2006). Resultados similares, que no se presentan, fueron encontrados con otras técnicas de análisis espectral como el método de Blackman y Tukey.

Finalmente, se calculó la correlación espacial (Pearson) entre el índice multivariado de El Niño (www.cdc.noaa.gov/Correlation/mei.data) e imágenes mensuales de anomalías de Chl-a durante el periodo de estudio.

Resultados

Patrón estacional de la concentración de Chl-a

Una de las variables más importantes para describir la condición biológica promedio en los ecosistemas marinos es la concentración de Chl-a, considerada como un indicador grueso del fitoplancton. En esta sección se describe la variabilidad estacional a partir de las observaciones derivadas de los sensores CZCS (1978-1986) y OCTS-SeaWiFS (1996-2007). La Figura 2 muestra mapas compuestos que definen espacialmente las estaciones primavera, verano, otoño e invierno, mientras que la Figura 3 presenta los valores promedio mensuales de la concentración de Chl-a, utilizando datos derivados del CZCS (en a) o estimados a partir de los sensores OCTS-SeaWiFS (en b), a lo largo del ciclo estacional en las seis áreas de estudio. El patrón estacional estimado en ambos periodos es similar; sin embargo, es evidente la subestimación de los datos derivados del CZCS, que se atribuye a diferentes problemas asociados a la operación del sensor (Conkright y Gregg, 2003). Los máximos valores promedio para esta variable estimados a partir de los sensores OCTS-SeaWiFS (Figura 3b) se observaron en el mes de octubre (transición otoño-invierno) en Veracruz (0,57mg·m^-3), Tabasco (1,66mg·m^-3), Campeche (2,61mg·m^-3) y Yucatán (0,86mg·m^-3), mientras que en Tamaulipas y Quintana Roo se observaron en febrero (0,69mg·m^-3) y diciembre (0,17mg·m^-3), respectivamente. Tres patrones son evidentes en esta figura. El primero corresponde al Estado de Campeche, donde predominan las condiciones eutróficas (Chl-a >1mg·m^-3); en esta área se observa un incremento paulatino en la concentración de Chl-a a partir de marzo hasta alcanzar el máximo en octubre, con valores de ~2,6mg·m^-3 y posteriormente disminuir hasta ~1,4mg·m^-3 en enero. El segundo caso corresponde a condiciones predominantemente mesotróficas (0,2<Chl-a<1); en Tamaulipas y Veracruz se observa un patrón similar a lo largo del ciclo estacional con mayor concentración de Chl-a durante los meses de otoño-invierno, en el caso de Tabasco las condiciones mesotróficas predominan la mayor parte del año, mientras que en otoño-invierno las condiciones son consideradas como eutróficas. Esta tendencia en el ciclo estacional puede deberse, como se discute más adelante, a la confluencia de corrientes costeras que se presentan en la región de Veracruz-Tabasco (~93°-95,5°O) durante el otoño-invierno (Zavala-Hidalgo et al., 2003). Adicionalmente, durante estas estaciones se registra la temporada de lluvias (Figura 5), huracanes y frentes fríos que permiten un enriquecimiento de la capa eufótica. En Yucatán se evidencia un patrón bimodal con dos valores máximos (ambos ~0,8mg·m^-3), uno en julio y otro en octubre. Por último, en el caso de Quintana Roo, no se observó una variación significativa en el ciclo anual promedio, predominando las condiciones oligotróficas (Chl-a<0,2mg·m^-3). Se hallaron correlaciones positivas y significativas entre la concentración de Chl-a y la precipitación aplicando un mes de desfase en Veracruz (r= 0,75; P<0,05), Tabasco (0,79; P<0,05), Campeche (0,66; P<0,05) y Yucatán (0,67; P<0,05), mientras que en el caso de Tamaulipas la correlación observada fue inversa (-0,87; P<0,05) y en Quintana Roo no se obtuvo una correlación significativa (P>0,05).

Patrón estacional de la TSM

La Figura 4 muestra el año tipo de la TSM para las áreas descritas anteriormente. Para el caso de esta variable física, los meses de verano y otoño comprenden la parte cálida del año, mientras que las condiciones frías se observan durante el invierno y primavera. Los máximos valores promedio (°C) en todos los casos se observan en agosto (TSM_Tamaulipas= 29,79; TSM_Veracruz= 29,96) y en septiembre (TSM_Tabasco= 29,34; TSM_Campeche= 29,51; TSM_Yucatán= 29,09 y TSM_Q.Roo= 29,52). El intervalo de variación en el ciclo estacional es más amplio en Tamaulipas (TSM ~22-29°C), mientras que en el caso de Quintana Roo predominan las condiciones cálidas la mayor parte del año (~26-29.6°C).

Variabilidad interanual en la concentración de Chl-a y TSM

A continuación se presenta un análisis de la variabilidad interanual de las series de anomalías de Chl-a y TSM en las áreas correspondientes a los estados de Tabasco y Campeche como estudios de caso.

Tabasco

Anomalías en la concentración de Chl-a. La variabilidad interanual de la Chl-a durante el periodo 1996-1999 (Figura 6a) se caracterizó por presentar principalmente anomalías negativas en esta variable (hasta ~-50%); sin embargo, la tendencia durante este periodo se observa como positiva. La serie de anomalías acumuladas muestra de forma más clara este periodo de baja concentración de Chl-a (Figura 6c). Posteriormente y hasta la primera mitad de 2002 se caracterizó por la dominancia de anomalías positivas en esta variable con pulsos ocasionales de anomalías negativas (Figura 6a, c). A partir de la segunda mitad de 2002 y hasta finales de 2004 se observan principalmente anomalías negativas, siendo muy evidente esta tendencia en la serie de anomalías acumuladas (Figura 6c). Finalmente, el periodo de la segunda mitad de 2005 a finales de 2006 se caracterizó por una tendencia positiva en esta variable (anomalías positivas ~32-80%).

Anomalías en la TSM. Para el caso de las anomalías mensuales de la TSM en Tabasco, se aplicó un filtro (promedios móviles de 2 periodos) con objeto de suavizar la serie. Los resultados señalan que el periodo que comprende 1997 hasta la primera mitad de 2002 se caracterizó por presentar principalmente anomalías negativas (Figura 7a y c), con pulsos de valores positivos (p.e., finales de 1998-1999). Posteriormente y hasta finales de 2004 se observa una dominancia de anomalías positivas en la TSM. Finalmente, en 2005-2006 se observó una tendencia hacia las condiciones frías, siendo los meses de verano más fríos que las condiciones promedio para esta área. Estas condiciones se visualizan más fácilmente en la serie de anomalías acumuladas (Figura 7c).

Campeche

Anomalías en la concentración de Chl-a. La variabilidad interanual en la concentración de Chl-a para el Estado de Campeche (Figura 6b) muestra que el periodo de 1997-2000 se caracterizó por presentar principalmente anomalías negativas (hasta -30%), con algunos pulsos de valores positivos (p.e., la primera mitad de 1998, registrándose anomalías positivas de ~25%). Hacia la segunda mitad de 2000 a 2003 se observó un periodo caracterizado principalmente por anomalías positivas en esta área (hasta 64 y 74% durante agosto de 2000 y 2001, respectivamente). Posteriormente y hasta finales de 2004 se observó una tendencia negativa (Figura 6b y c). El año de 2005 se caracterizó por presentar pulsos positivos en esta variable con un valor máximo durante agosto (~81%), mientras que para 2006 se observó lo contrario. La tendencia general durante los periodos antes mencionados es más evidente en la serie de anomalías acumuladas (Figura 6c).

Anomalías en la TSM. La mayor parte de 1997 hasta la primera mitad de 1999 se caracterizó por presentar un predominio de condiciones cálidas (Figura 7b y c), a excepción de un periodo corto dominado por anomalías negativas hacia finales de 1997 e inicio de 1998 (TSM_anom= -0.65) y finales de 1999 (TSM_anom= -0.67). El periodo de 2000-2001 se caracterizó por presentar principalmente anomalías negativas de TSM con pulsos de valores positivos al inicio de 2000. A partir de 2002 y la mayor parte de 2004 los resultados sugieren que fue un periodo predominantemente cálido. Finalmente, a partir de 2005, se observó una tendencia hacia las condiciones frías (Figura 7b y c).

El análisis espectral reveló señales con periodicidad de ~2,74; 12 y 25 meses en el caso de la serie de Chl-a y de 5,3; 12 y 94 meses en el caso de la TSM en Tabasco, mientras que en Campeche fueron del orden de 3,2; 6,8; 21,3 y 2,1; 13 y 94 meses, respectivamente (Figura 8). Por último, el análisis de correlación espacial (sin desfases) entre las imágenes de anomalías de Chl-a y el MEI, incluyendo tanto el Pacífico en su margen Este así como el GM y Mar Caribe (Figura 9) reveló las condiciones de anomalías negativas en la Chl-a reportadas en el Pacífico-Este durante eventos El Niño y las áreas de anomalías positivas en la costa occidental de la Península de Baja California reportadas por Kahru y Mitchell (2000). Para el GM se observaron anomalías negativas en el margen occidental pero de menor magnitud, mientras que el norte y la región central-este del GM se caracterizó por presentar anomalías positivas en la Chl-a.

Discusión y Conclusiones

La variabilidad climática puede definirse como la alternancia entre el "ambiente promedio" y un conjunto de condiciones diferentes, pero recurrentes. Su influencia en las poblaciones marinas y en la estructura del ecosistema ha sido demostrada anteriormente, tal y como lo señalan diversos estudios realizados en diferentes escalas espaciales y temporales (Bakun y Broad, 2003; Chavez et al., 2003; Lluch-Belda et al., 2005). La variabilidad interanual es de gran interés en la comunidad científica, ya que incluye las fluctuaciones que se manifiestan como eventos extremos, tales como sequías e inundaciones, teniendo efecto en los sistemas de producción, recursos agrícolas y pesqueros, etc.

En esta contribución se presentaron resultados del análisis estacional e interanual de las variables clorofila a (Chl-a) y temperatura de la superficie marina (TSM) estimadas a partir de sensores remotos. La variabilidad estacional de ambas variables en el Golfo de México (GM) ha sido discutida en estudios previos realizados in situ y a partir de imágenes de satélite (Müller-Karger et al., 1991; Melo-González et al., 2000; Okolodkov, 2003; Zavala-Hidalgo et al., 2003, 2006). Los resultados discutidos por Müller-Karger et al (1991) sugieren que la estacionalidad de la Chl-a en el GM es muy marcada, con valores máximos de diciembre a febrero y con condiciones de baja concentración de julio a septiembre. En concordancia, los resultados del presente estudio muestran que la menor concentración de Chl-a se observó en las estaciones cálidas del año (primavera-verano) mientras que durante el otoño-invierno se registran los mayores valores promedio (Figuras 2 y 3), pudiendo estar relacionado con el proceso de fertilización inducida por los fuertes vientos o "nortes" que se registran en esta temporada y que son el resultado del intercambio entre las masas de aire frío y seco provenientes del norte del continente y las masas de aire propias del GM, de origen marítimo y tropical. Ello provoca una fuerte frontogénesis, produciendo vientos que circulan de norte a sur, principalmente entre los meses de otoño-invierno y que alcanzan hasta los 80km·h^-1 (Melo-González et al., 2000; Monreal-Gómez et al., 2004; Troccoli et al., 2004; Medina-Gómez et al., 2006). Los resultados entre las áreas de estudio consideradas variaron entre sí, pudiendo estar relacionado con forzamientos locales (corrientes, descargas de ríos, surgencias, etc.) que influyen en el ciclo estacional. Los estados de Campeche y Tabasco coincidieron en presentar valores altos de Chl-a en la transición otoño-invierno, lo cual puede estar relacionado con los patrones de circulación, así como a los frentes fríos antes señalados que son frecuentes durante este periodo. Según Zavala-Hidalgo et al. (2003, 2006) durante el otoño-invierno la circulación en la región Tamaulipas-Veracruz es de norte a sur mientras que al oeste del Banco de Campeche la circulación es inversa, confluencia que genera transporte costa afuera, lo cual puede corroborarse en las figuras del ciclo estacional (Figuras 2, 3 y 4) donde se observa una alta concentración de Chl-a y baja TSM durante el otoño e invierno. Para Campeche, Troccoli et al (2004) reportan valores de Chl-a en el intervalo de 1,5-3,5mg·m^-3 durante noviembre y diciembre (1998), mientras que en el presente estudio se observaron valores promedio entre 2,3 y 2,9mg·m^-3. Aguirre-Gómez (2002)FALTA reporta valores promedio de 0,8mg·m^-3 para Tabasco durante el mes de octubre (1997) mientras que la Figura 3 señala un promedio de 1,6mg·m^-3 para el mismo mes.

En el caso de Veracruz se identificaron dos periodos, uno de menor (enero-junio) y otro de mayor (julio-diciembre) concentración de Chl-a. De julio a septiembre estas condiciones podrían derivarse de eventos de surgencias forzadas por viento, así como a un incremento en las descargas de los ríos (Zavala-Hidalgo et al., 2006), mientras que los valores altos de septiembre a diciembre podrían estar asociados a los procesos de fertilización inducidos por los frentes fríos que afectan esta región durante el otoño-invierno (Troccoli et al., 2004; Monreal-Gómez et al., 2004; Medina-Gómez et al., 2006; Zavala-Hidalgo et al., 2006). Tamaulipas mostró un patrón similar al observado en Veracruz a lo largo del ciclo estacional, lo cual puede estar relacionado con la intrusión de agua más fría y rica en nutrientes que caracteriza a la corriente costera con dirección norte-sur en esta región durante los meses de otoño-invierno (Zavala-Hidalgo et al., 2006). Para Tamaulipas, Aguirre-Gómez (2002) reportó valores de Chl-a de ~0,4mg·m^-3 en octubre (1997) y los valores promedio encontrados en el presente estudio en el mismo mes fueron similares (0,46mg·m^-3; Figura 3).

Durante el verano los índices de insolación y calentamiento de las aguas del GM alcanzan su máximo, afectando toda la cuenca (Pica-Granados y Pineda-López, 1991). En el caso de la TSM se encontró que los valores máximos promedio ocurren de julio a septiembre, mientras que condiciones más frías se observan en los meses de otoño-invierno, coincidiendo con investigaciones previas en otras áreas del GM (Adem et al., 1991; Müller-Karger et al., 1991; Mendoza et al., 2005). Los eventos de surgencia durante el verano son conocidos en la península de Yucatán (Pica-Granados y Pineda-López, 1991; Merino, 1997; Pérez et al., 1999; Zavala-Hidalgo et al., 2006). En este estudio no se observaron las condiciones de baja TSM durante el verano señalada por los mencionados autores. Sin embargo, se observó un pulso en la concentración de Chl-a en el mes de julio así como en octubre-noviembre (Figura 3b) que puede estar relacionado con procesos de fertilización forzados por surgencias en el primer caso y por los fuertes vientos o nortes en el segundo. Medina-Gómez y Herrera-Silveira (2006) reportaron valores promedio de Chl-a durante los periodos de secas (abril-junio; Chl-a= 2,38 ±0,39mg·m^-3), lluvias (julio-noviembre; Chl-a= 2,54 ±0,38mg·m^-3) y "nortes" (diciembre-marzo; Chl-a= 1,69±0,26mg·m^-3), siendo valores cercanos a los encontrados en el presente trabajo, de 1,06-1,26; 1,46-2,34 y 1,04-1,92mg·m^-3 en los periodos mencionados, respectivamente.

Quintana Roo se caracterizó por presentar una condición de aguas cálidas, estratificadas y oligotróficas (Chl-a<0,2mg·m^-3) a lo largo del ciclo estacional, siendo ésta una característica general de la región del Mar Caribe (Melo-González et al., 2000). Los valores promedio durante noviembre y diciembre (<0,2mg·m^-3) coinciden con el intervalo reportado por Troccoli et al (2004) de Chl-a<1mg·m^-3 durante el invierno de 1998.

Con respecto a la variabilidad interanual, se consideraron únicamente las áreas correspondientes a Tabasco y Campeche como estudios de caso dada su importancia socioeconómica y biológico-pesquera. El periodo de estudio incluye uno de los eventos climáticos más estudiados debido a la influencia directa e indirecta que ejerció en casi todo el orbe: El Niño de 1997-1998. Su influencia en variables físicas y biológicas en algunas áreas del GM y el Mar Caribe ha sido documentada anteriormente (Melo-González et al., 2000) evaluando los efectos de El Niño de 1982-1983 en la variación espacio-temporal de la Chl-a. Se ha sugerido que la señal se transfiere del Océano Pacífico hacia el Atlántico a través de un puente atmosférico, el cual resulta de una circulación divergente anómala forzada por anomalías en la TSM en el Pacífico (Marshall et al., 2001; Wang y Enfield, 2003; Enfield et al., 2006; Wang et al., 2006). El Niño de 1997-1998 y la transferencia de sus efectos al GM y regiones circundantes se ha relacionado con el desarrollo anómalo de la Alberca Cálida del Hemisferio Oeste, la cual se define como la región que presenta TSM >28,5°C y que comprende la zona este del Pacífico, así como el GM, Mar Caribe y otras áreas del Atlántico (ver la figura 4 en Wang et al., 2006). Aunque la alberca cálida presenta una estacionalidad en su extensión espacial, también se han observado variaciones en la escala interanual. Se reconocen cinco eventos de gran magnitud que han sido relacionados con eventos El Niño (1958, 1969, 1983, 1987, 1997-1998) cuya influencia en el GM se observa durante el verano posterior al inicio de estos eventos en el Pacífico (existe un desfase de aproximadamente 4-6 meses). Sin embargo, estos eventos no siempre se encuentran asociados a la ocurrencia de El Niño (Enfield et al., 2006). Los resultados sugieren un periodo prolongado caracterizado en su mayoría por baja concentración de Chl-a y condiciones cálidas, principalmente en el Estado de Campeche, que pudiera estar relacionado con este evento de gran magnitud. En Tabasco se encontró que el periodo de baja Chl-a fue de menor duración (1997-1999), quizá debido a la dominancia de anomalías negativas en la TSM (1997-2002). Las series de anomalías acumuladas (Figuras 6c y 7c) muestran de forma clara que este periodo duró ~3-4 años (1997-2000). En estas figuras se observa que las condiciones cálidas se mantuvieron hasta finales de 1999, mientras que la Chl-a mostró una tendencia negativa hasta el año 2000 en el caso de Campeche, lo cual sugiere que posiblemente el ecosistema no se recuperó de forma inmediata.

Tales condiciones pudieron afectar de manera significativa algunos niveles tróficos del ecosistema del GM. Rosas et al. (2004) señalan que el camarón blanco Litopenaeus setiferus es una especie que es afectada en su calidad espermática cuando se presentan condiciones cálidas (TSM >28°C). Los autores reportaron que durante 1998 se registraron los niveles más bajos de calidad espermática en la población de machos de L. setiferus en el sur del GM, mientras que en 2001 encontraron que los valores de calidad espermática fueron mayores. Por otra parte y en coherencia con estos resultados, las series de captura de esta especie en la ciudad de Campeche fueron del orden de 76 a 122ton de 1995 a 1997, mientras que durante 1998 se observó una caída en las capturas, registrándose ~28ton (datos proporcionados por la Delegación Federal de Pesca en Campeche). Estos resultados pueden ser el reflejo del gran impacto que el Niño de 1997-1998 ejerció en el GM a través del desarrollo anómalo de la alberca cálida, ocasionando anomalías térmicas (+) de larga duración en la región occidental del GM (Wang y Enfield, 2003; Wang et al., 2006) que pudieron ocasionar un impacto profundo en el ecosistema. El análisis espectral (Figura 8) reveló ciclos con periodicidad similar a la que opera la señal de El Niño (2-7 años), siendo más evidente en las series de Chl-a en Campeche. De forma similar, la correlación espacial entre el Índice Multivariado de El Niño (MEI) e imágenes de anomalías de Chl-a (Figura 9) mostró una respuesta biológica diferencial en el GM, donde la región suroeste registró una correlación negativa similar a la observada en el Pacífico mexicano durante eventos El Niño, pero en menor magnitud.

En el presente trabajo se asociaron las diferencias observadas en el ciclo estacional entre las áreas de estudio con los diferentes patrones de precipitación y circulación costera reportados en la literatura. La variabilidad interanual observada en Tabasco y Campeche podría haber sido similar en otras áreas del GM; sin embargo, se requieren estudios explorando tales respuestas, en particular durante los eventos anómalos de la Alberca Cálida del Hemisferio Oeste asociados al desarrollo de eventos intensos de El Niño. Se requiere también evaluar las fluctuaciones de las especies de importancia pesquera, ya que las condiciones de mayor productividad en Tabasco pudieron representar un ambiente favorable en comparación con Campeche. Dada la importancia biológico-pesquera de la región occidental del GM, es necesario estudiar las variaciones interanuales y de mayor escala en el GM asociadas a la ocurrencia de eventos climáticos tales como El Niño, ya que permitirán entender los procesos que gobiernan los cambios en la distribución y abundancia de las especies, facilitando así una mejor administración y manejo de los recursos naturales de la región.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a Mati Kahru (Scripps Institution of Oceanography, UCSD) por su asesoría en el manejo de las imágenes de satélite, a las agencias Physical Oceanography Distributed Active Archive Center (PO.DAAC, Jet Propulsion Laboratory, NASA) y Goddard Space Flight Center (NASA) por proporcionar las imágenes de satélite utilizadas, al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca a M. Manzano para realizar estudios de Doctorado. Este trabajo es parte de un proyecto conjunto del Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste y el Instituto Mexicano del Petróleo.

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