octubre 28, 2020
¿Qué es la surgencia?
BY: Catalina Sapag
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Por Catalina Sapag, Investigadora Científica y Matthias Gorny, Director de Ciencias, Oceana Chile
Probablemente has escuchado decir que las aguas frente a las costas chilenas son una de las más productivas del mundo y que esto se debe a la Corriente de Humboldt y a la “surgencia” de aguas frías y ricas en nutrientes, pero, ¿entiendes cómo funciona este proceso? Nuestra misión, en el siguiente blog, es explicarte cómo funciona y por qué es tan importante para nuestro país.
El término surgencia se usa para referirnos al movimiento de aguas profundas hacia la superficie, las cuales son más frías y ricas en nutrientes que las aguas superficiales. La surgencia se genera principalmente por la interacción de los vientos, las corrientes marinas y la rotación de la Tierra.
Cabe mencionar que los océanos no están solamente formados por una gran masa de agua que presenta las mismas características a lo largo de toda su profundidad, sino que se pueden distinguir diferentes capas de aguas según su temperatura, salinidad, densidad y la penetración de luz. Así, las aguas superficiales se caracterizan por la presencia de luz solar y por ser zonas de mezcla, debido a la acción del oleaje y los vientos, mientras que al ir bajando por la columna de agua, la penetración de luz disminuye y así también lo hace la temperatura.
Ahora, para comprender cómo ocurre la surgencia, es necesario entender algunos principios básicos de meteorología, oceanografía, y los conceptos de la fuerza de Coriolis y transporte de Ekman que te explicaremos a continuación.
En primer lugar, hablemos del efecto Coriolis. Se trata de una fuerza aparente que se produce por la rotación de la Tierra y que causa que objetos en desplazamiento se desvíen respecto a su trayectoria original.
Por ejemplo, imagina un vuelo en avión de larga distancia que se desplaza en línea recta de sur a norte en un planeta que no se encuentra en rotación. El avión partirá en un punto “A” y terminará en un punto “B” ubicado en una misma línea recta respecto al punto de origen. Por el contrario, en un planeta en rotación, como el nuestro, este avión no llegará a un destino ubicado exactamente en la misma línea recta respecto al punto de origen, sino que sufrirá una desviación (Figura 1). Así ocurre que en el Hemisferio Sur, los objetos que se desplazan por grandes distancias, se desvían hacia la izquierda respecto a su dirección original, mientras que en el Hemisferio Norte se desvían hacia la derecha, y este es el caso también de las grandes corrientes superficiales influenciadas por los vientos.
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Figura 1. Representación del efecto de la fuerza de Coriolis. A. Trayectoria de un avión que se desplaza de sur a norte en un planeta sin rotación; B. Trayectoria de un avión que se desplaza de sur a norte en un planeta con rotación hacia el este, como es el caso del planeta Tierra. |
Con el efecto Coriolis en mente, pasemos a revisar las principales corrientes presentes en Chile: (1) la Corriente de Humboldt, en dirección norte, y (2) la Corriente del Cabo de Hornos, en dirección sur (Figura 2); ambas corrientes superficiales, que son influenciadas por los vientos.
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Figura 2. Chile se caracteriza por dos grandes corrientes: la corriente de Humboldt, que nace aproximadamente a la altura de Chiloé y se desplaza hacia el norte; y la corriente del Cabo de Hornos, que nace a esta misma altura, pero se desplaza hacia el sur. |
Al ser estas corrientes influenciadas por vientos que generan movimientos en las capas superficiales de agua, si no existiera rotación, las aguas superficiales de la Corriente de Humboldt se moverían de sur a norte, pero gracias a la rotación y al efecto Coriolis, existe una desviación de las aguas superficiales hacia la izquierda, es decir, costa afuera. Esta misma situación se da en todos los bordes costeros orientales en el mundo (Figura 3).
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Figura 3. Corrientes superficales de borde oriental en el mundo (destacadas en círculos blancos). |
Ahora bien, la desviación de las aguas superficiales costa-afuera se debe entender más bien como un modelo teórico, ya que en la práctica, debido a las condiciones de los océanos, nunca funciona de manera tan simple.
La surgencia y el transporte de Ekman
El concepto más realista para explicar la surgencia es el transporte de Ekman, o la teoría de Ekman. Este concepto se refiere a cómo se mueven las aguas costa afuera, generando un movimiento neto de agua en 90 grados con respecto a la dirección incial del viento.
Por ejemplo, frente a las costas de Chile y Perú se generan vientos paralelos a la costa de sur a norte, los que son llamados vientos del Passat o vientos alisios. Estos vientos empujan el agua de la superficie en dirección paralela a la costa, hacia el norte, pero por el efecto de Coriolis y el transporte de Ekman, las aguas no siguen esta misma dirección y se desvían en 90 grados hacia la izquierda, es decir, mar adentro.
Este desplazamiento de las primeras capas de agua mar adentro permite que surja agua profunda hacia la costa por sobre el talud continental hasta la superficie. En específico, en algunas partes de la costa, entre el sur de Chile y el norte de Perú, existen masas aisladas de aguas frías en las profundiades que son las que se desplazan hacia la costa y producen la surgencia costera de aguas que no solo son frías, sino que también ricas en nutrientes que fertilizan las superficies del océano, permitiendo que se dé una gran productividad y abundancia de especies.
Pero ¿por qué son tan nutritivas? Las algas microscópicas, como el fitoplancton, representan el alimento básico de las tramas tróficas en los océanos. Para que estas algas puedan crecer necesitan de nutrientes como fosfato y nitrato, además de luz. Por esto, se encuentran en las capas de agua más superficiales de los océanos ya que la luz solar solo penetra en ellas. Cuando el fitoplancton cumple su ciclo de vida sus restos caen hacia la profundidad, donde las bacterias los descomponen junto a los restos de otros organismos y se liberan los nutrientes que contienen sus cuerpos. Gracias a las surgencias, estos nutrientes acumulados en las profundidades de los océanos pueden ser devueltos a la superficie.
Por último, la geomorfología de la costa también afecta la surgencia. En los lugares donde hay puntas perpendiculares a la costa el efecto de la surgencia es más fuerte y se generan verdaderos ”remolinos” que rodean dichas puntas, reteniendo los nutrientes y amplificando la productividad de esa zona.
En algunos lugares a lo largo de la costa de Chile, existen surgencias costeras más fuertes, mientras que en algunas áreas existe la surgencia en forma permanente y en otras zonas solo existe surgencia temporal (Figura 4). Estas últimas, se dan en verano debido a que se intensifican los vientos.
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Figura 4. Zonas de surgencia en Chile. Las flechas rojas corresponden a zonas principales de surgencia, mientras que las naranjas corresponden a zonas menos frecuentes y/o intensas de surgencia. Elaboración propia a partir de Thiel et al. (2007) y Barahona & Gallegos (2000). |
Referencias
Arntz WE & E Fahrbach (Eds) (1996) El Niño: experimento climático de Ia naturaleza. Fondo de Cultura Económica, Ciudad de Mexico, Mexico. 312 pp.
Barahona J. & R. Gallegos (2000) Surgencias en la costa norte de Chile durante las temporadas Niña 1996-1997 y Niño 1997-1998*. Revista de Geografía Norte Grande, 27: 53-60.
Thiel M., E.C. Macaya, E. Acuña, W.E. Arntz, H. Bastías, K. Brokordt, P.A. et al. (2007). The Humboldt Current System of Northern and Central Chile: Oceanographic processes, ecological interactions and socioeconomic feedback. Oceanography and Marine Biology. 45: 150 pp.
