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Vientos que soplan en Baja California
Escrito por Adriana Castillo Blancarte on Miércoles, 16 de Enero de 2013 22:39   
Indice del artículo
Vientos que soplan en Baja California
Surgencias costeras
Tecnología
Atmósfera
IMECOCAL
Todas las páginas

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La Tierra es un observatorio que, cuando se le presta atención y se estudia detenidamente, permite encontrar resultados verdaderamente sorprendentes. El viento es uno de ellos. Es un modelador natural del paisaje, de la dirección de las aguas superficiales, del clima, de la dispersión de semillas y aunque lo podemos sentir suave, a veces puede ser tan intenso como para mover grandes cantidades de agua oceánica o transformar las temperaturas del sitio donde sopla. El estudio del viento brinda valioso conocimiento que tiene diversos usos: determinar las condiciones climáticas, el transporte de aguas y nutrientes marinos, entre otros. Por ello, en el CICESE el viento es un elemento de estudio valioso para los investigadores. 

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El proyecto "Investigaciones Mexicanas de la Corriente de California" (IMECOCAL) realizó la XIII Reunión IMECOCAL y un taller con el tema "Estudios oceanográficos en la corriente de California", el 29 y 30 de noviembre del 2012, en el Salón de Usos Múltiples del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), con un doble propósito: por un lado la celebración de los 15 años ininterrumpidos de muestreos y estudios oceanográficos de IMECOCAL, y por otro que los investigadores de la UNAM, UABC y el CICESE mostraran los avances del conocimiento en estudios oceanográficos, principalmente asociados a la corriente de California. 

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Una de esas charlas fue dictada por el Dr. José Gómez Valdés, investigador del Departamento de Oceanografía Física del CICESE, quién profundizó en su trabajo científico relacionado con los eventos del viento en nuestro estado, Baja California. Aquí les presento el trabajo de investigación de José Gómez y Heriberto Vázquez.
 
Antecedentes en el estudio de los vientos
 
Los sistemas limítrofes orientales tienen características comunes, entre ellos se encuentran los sistemas de corrientes de California, de Humbold, de las Islas Canarias y de Bengala. Estos sistemas son parte de los giros atmosféricos de alta presión. En ambos hemisferios del planeta bordeando los continentes hay giros de alta presión que a fin de cuentas determinan la circulación del aire, es decir, de los vientos. 
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Fotografías Getty Images. Esquemas y gráficos Dr. José Gómez

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Otro aspecto relevante es que asociados a los sistemas de corriente existen surgencias costeras, lo que resulta relevante para el estudio de los vientos en Baja California. En particular para la corriente de California, dos autores, Bakun y Nelson en 1991, recopilaron datos observacionales de barcos con el objetivo de establecer los patrones estacionales de los vientos. Observaron el rotor del esfuerzo del viento, determinando si eran positivos o negativos.
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De allí se desprenden los resultados que indican que los vientos en Cabo Mendocino son predominantemente hacia el sur  ecuatorial durante todo el año, pero hacia el norte se presenta una variación estacional. Respecto al rotor del esfuerzo del viento cerca de la costa, es positivo, específicamente alrededor de San Diego, California, donde hay un centro de rotor positivo alto. Además, en la temporada de abril a julio los vientos son más intensos. Conectando todas estas partes se tiene el panorama completo del ciclo anual de vientos en Baja California, punto de partida para los investigadores desde donde pueden comparar con años más recientes y observar si hay cambios o se mantiene el mismo patrón.  
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Winan y Dorman, en 1997, estudiaron la región localizada alrededor de San Diego, California; ellos recopilan datos del Programa CALCOFI e incorporaron datos obtenidos de boyas y corroboraron el patrón ya encontrado por Bakun y Nelson, enfatizando además que los esfuerzos del viento se incrementan del continente al océano.

Tecnología al servicio del estudio de vientos
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Estudios más recientes que emplean los satélites como herramienta fueron revisados y usados para el análisis de datos por los doctores José Gómez y Heriberto Vázquez, específicamente usaron el programa SeaWindS del satélite QuikSCAT, y el Proyecto COGOW, lo que les permitió tener una cobertura global con mayor resolución. Con estas herramientas tuvieron acceso a los patrones de vientos a escala mundial y para cualquier región. Además obtuvieron la divergencia, es decir los patrones donde las aguas convergen o divergen. Observando que en las zonas de surgencias la divergencia es positiva. Las zonas de surgencia son sitios donde emerge agua que viene de profundidades considerables; por lo tanto es fría y altamente rica en nutrientes. Estos eventos ocurren con frecuencia en las costas cercanas a Ensenada, Baja California y se asocian a la corriente de California. 
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Siguiendo con la revisión de literatura, en 2009 se publicó un trabajo en la revista JGR donde los investigadores tomaron datos producto de boyas con transmisores y ADSP’s (Acustic Doppler Current Profiler) son observaciones directas y determinan los vectores que caracterizan las corrientes marinas (módulo y dirección) en la columna de agua (hasta 700 m) proporciona mapas detallados de la distribución de las corrientes de agua y de los materiales suspendidos en la columna de agua a lo largo de la trayectoria del barco. En ese trabajo realizaron un análisis de eventos de relajaciones, es decir vientos de baja intensidad y velocidad asociados con agua cálida del sur. Para ello usaron el método de funciones empíricas ortogonales de los vientos con datos obtenidos de las boyas para conocer cuándo se dan las relajaciones. Los resultados mostraron muchas relajaciones mayormente presentes en septiembre. 
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Con estas lecturas en mente los investigadores Gómez y Vázquez se plantearon los siguientes objetivos: identificar y contar los eventos del viento, analizar la respuesta del océano a cada tipo de viento. Por medio del uso de bases de datos de vientos actuales, las bases de datos de altimetría y temperatura de la superficie del mar y la base de datos IMECOCAL, se propusieron analizar la respuesta del océano a cada tipo de evento. Tomaron los datos de siete décadas de SeaWindS en el lapso del 1 de enero de 1938 al 31 de diciembre de 2008. Esto analizado a la luz del método de correlación compleja, que por medio de vectores, uno de ellos fijo y el otro cambiante de acuerdo con el intervalo de tiempo. Midieron las correlaciones; si estas eran bajas se relacionaron con eventos de relajación, si eran altas con noroestes. Los cuadrantes de identificación tuvieron los puntos cardinales como base, norte, sur, este y oeste; además, norestes, noroestes, surestes y suroestes. La premisa fue que el campo medio en Baja California es favorable a las surgencias. 
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Resultados
 
Uno de los resultados ya esperado por los investigadores fue que el número de noroestes es alto en Baja California. Sin embargo, un resultado sorprendente fue que el número de relajaciones es comparable con el número de noroestes. Es decir, la probabilidad de que ocurra un noroeste y una relajación es similar.
 
Posteriormente realizaron un ensamble con todos los noroestes, y obtuvieron que son altos con rotor positivo cerca de la costa, con variación estacional e interanual y aunque se presentan todo el año son más frecuentes en invierno, con duraciones preferentes de cuatro días, de 10 a 16 días, y hay eventos noroestes tan largos que pueden llegar hasta 42 días. 
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¿Qué pasó en la atmósfera para generar esos noroestes? 
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Tomando en cuenta los datos obtenidos de SeaWinds on QuickSCAT y CCMP (Cross Calibrated Multi-Plataform) y tomando además la presión a nivel del mar en milibares del conjunto de datos independiente, obtuvieron que los noroestes tienen centro de alta presión cercano a la costa y es muy intenso, aunado a que el bajo del continente está bien formado, se propicia la formación de un gradiente fuerte con vientos paralelos a la costa.
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Un resultado inesperado para los investigadores fue el número de relajaciones, así que se abocaron a encontrar el número de esos eventos en las costas de Baja California. Realizando el ensamble de las relajaciones observaron el esfuerzo y el rotor del viento, encontrando que el viento decae, es débil y desorganizado, en algunas partes se dirige hacia el sur, es paralelo, en otras no y el rotor desaparece. Estos eventos de relajación presentan mayor variación interanual y son más frecuentes en invierno. Las relajaciones comparadas con los noroestes son de corta duración ya que van de tres a cinco días. 
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En la atmósfera lo que ocurre para que noroestes y relajaciones se presenten, es que el centro de alta presión se debilite, se mueva un poco hacia el mar, e igualmente el centro de baja presión sufra un debilitamiento, de tal manera que los vientos paralelos a la costa se vuelven débiles y desorganizados. 
 
Es así como frente a Ensenada tenemos dos eventos predominantes: los noroestes y las relajaciones. Con esto claro los investigadores se preguntaron ¿Cuál es la respuesta del océano frente a estos dos eventos predominantes?
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El océano responde al viento
 
Tomando todos los eventos noroestes e identificándolos con las imágenes de temperatura hicieron la estadística correspondiente, obteniendo así el promedio y las anomalías. Así surgió el patrón de surgencias conocido, y fue que cerca de la costa el agua es anómalamente fría. Tomaron varios eventos de noroestes y observaron su patrón altimétrico. Se observan flujos organizados con remolino ciclónico, esto no varió, es decir se mantuvo constante en las siete décadas de estudio. Al tomar eventos largos de surgencias con su altimetría, se encontraron patrones similares: bajada del nivel del mar cerca de la costa, flujo bien organizado y un giro ciclónico.  
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El mismo método fue empleado para los eventos de relajación, ensamblándolos con temperaturas obtuvieron el promedio y la anomalía correspondientes. Los resultados para los eventos de relajación fueron que cerca de la costa el patrón con respecto a las surgencias se invierte. Hay cerca de la costa temperaturas anómalamente altas. Las surgencias se asocian al agua fría que procede del fondo profundo, así el agua cálida también por análisis oceanográfico no tiene otra explicación más que venir del sur. Respecto al patrón altimétrico de los eventos de relajación, a diferencia del patrón altimétrico de las surgencias el flujo fue desorganizado. Hay regiones en las cuales cerca de la costa, el nivel es más alto que lejos de la costa. 
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Datos IMECOCAL
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Al analizar los datos de IMECOCAL observaron los cruceros oceanográficos y analizaron CTD, que mide temperatura, salinidad y presión, ADCP y el LADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), que es un perfilador acústico que mide la magnitud y dirección de la corriente a diferentes profundidades, mediante la “iluminación” de la columna de agua. 
 
Los resultados mostraron que durante noroestes cerca de la costa el nivel del mar es bajo. IMECOCAL captura el remolino ciclónico. Las sensibles observaciones de ADCP coinciden con las observaciones del CTD, esto es porque cuando está el evento noroeste el flujo es muy organizado. IMECOCAL también captura eventos de surgencias de agua profunda. El patrón de ADCP en la región norte-sur captura algunos de los rasgos de las surgencias, hay flujo hacia el norte y sigue persistiendo el remolino ciclónico, además hay una desorganización. Es decir, el ADCP sigue muy bien las líneas de altura dinámica y detecta durante los eventos de relajación que no hay surgencias y hay indicios cerca de la costa de contracorrientes. 
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Realizando un análisis de datos
 
La señal estacional del viento es fuerte, sin embargo se mueve a escala de días. 
 
Los vientos favorables a las surgencias inducen un rotor positivo cerca de la costa; es decir, entre más fuerte el noroeste más fuerte será el rotor. El esfuerzo del viento produce surgencias costeras que son explicadas por la teoría de Ekman-Sverdrup: el rotor del esfuerzo del viento es positivo, el flujo viaja hacia el Polo Norte, hay un bombeo de Ekman (movimientos de ascenso y descenso en la columna de agua) en toda la zona fuera de la costa y hay un giro ciclónico. 
 
Las surgencias ocurren todo el año a diferencia de los noroestes que sólo se dan en invierno. Esto debido a que las surgencias dependen de la estratificación y su duración máxima es de 10 días. Csanady  en 1977 propone el modelo de gravedad reducida, es decir, se modela colocando el esfuerzo del viento, la profundidad de la capa de mezcla, la profundidad de la capa activa y se obtienen los impulsos que producen surgencias completamente desarrolladas o que la isopicna corta la superficie. Una isopicna es un isógrama de densidad, es decir, una línea o superficie de igual o constante densidad en un gráfico. Con este modelo en mente los investigadores José y Heriberto tomaron el ensamble de noroestes y calcularon los impulsos y la estadística correspondiente. Para ello calcularon la profundidad de la capa de mezcla de la región IMECOCAL y se basaron en la literatura, ya que Barton y Argote en 1980 en un experimento que realizaron se dieron cuenta que las surgencias dependían de la estratificación. En un trabajo más reciente de Torres y Gómez Valdés publicado en 2012, obtuvieron los mismos resultados. Además probaron que las surgencias son más frecuentes en primavera y verano, siendo poco frecuentes en invierno, esto debido a que la profundidad de la capa de mezcla es alta. 
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Apoyados en el trabajo numérico validado con observaciones de Wang, 1997, realizaron la siguiente parte del trabajo. Wang usó la zona de Punta Concepción como sitio de estudio y modelación. En esa región hay un rotor y colocó como forzamiento un viento uniforme del norte hacia el sur y puso en medio un rotor. Con esa base teórica y modelo numérico empezó a jugar con el esfuerzo del viento y con el rotor. Obtuvo la corriente hacia el sur o chorro costero que existe en la zona real, la deriva de Ekman se da hacia el norte y se forma un anticiclón donde puso el rotor, mismo que propició el bombeo de Ekman. El bombeo de Ekman es el estrés de viento sobre la superficie del mar que produce movimientos de ascenso y descenso en la columna de agua. Posteriormente apagó el viento a los seis días y lo que obtuvo fue el desarrollo de una contracorriente y el giro ciclónico continuo pero desorganizado. Al no haber rotor positivo desapareció el bombeo de Ekman.
 
Escucha al Dr. José Gómez comentando los efectos de la relajación. 
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IMECOCAL en escala de días captura información de surgencias de agua profunda, del bombeo de Ekman y del giro ciclónico. También capta información de efectos de relajación, es decir flujos superficiales hacia el norte, por lo que son datos confiables en series de tiempo de días, meses y años. 
 
Finalmente José Gómez pone la moraleja de su charla en una frase, escúchala en el siguiente clip de audio.