Chlorophyll-a patterns and mixing processes in the Yucatan Basin, Caribbean Sea

• Iván Pérez-Santos ^[1] ; Wolfgang Schneider ^[1] ; Arnoldo Valle-Levinson ^[2] ; José Garcés-Vargas ^[3] ; Inia Soto ^[5] ; Raúl Montoya-Sánchez ^[1] ; Nelson Melo González ^[4] ; Frank Müller-Karger ^[6]
  1. [1] Universidad de Concepción

     Universidad de Concepción

     Comuna de Concepción, Chile

     
  2. [2] University of Florida

     University of Florida

     Estados Unidos

     
  3. [3] Universidad Austral de Chile

     Universidad Austral de Chile

     Valdivia, Chile

     
  4. [4] University of Miami

     University of Miami

     Estados Unidos

     
  5. [5] Institute for Marine Remote Sensing,University of South Florida, St. Petersburg, USA. Laboratório de Estudos dos Oceano e Clima, Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande,Rio Grande do Sul, Brasil.
  6. [6] nstitute for Marine Remote Sensing,University of South Florida, St. Petersburg, USA.

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• Localización: Ciencias marinas, ISSN 0185-3880, ISSN-e 2395-9053, Vol. 40, Nº 1, 2014, págs. 11-31
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Patrones superficiales de la clorofila a y procesos de mezcla en la cuenca de Yucatán, mar Caribe
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  • Texto completo
• Resumen
  • español

    Las imágenes diarias del sensor MODIS a bordo del satélite Aqua permitieron identificar los patrones superficiales de la clorofila a antes, durante y después del paso de eventos meteorológicos de escala sinóptica por la cuenca de Yucatán, mar Caribe. Los datos de viento superficial del satélite QuikSCAT se utilizaron para cuantificar la influencia del transporte vertical advectivo y la difusividad vertical en la mezcla de la capa superficial del mar. Los datos del modelo tridimensional MERCATOR permitieron el cálculo de la difusividad vertical de remolino y el número de Richardson, evidenciando la importancia de la cizalladura vertical durante las épocas de otoño e invierno (2007-2009). Durante el paso de eventos sinópticos moderados (e.g., frentes fríos, ondas tropicales del este y sistemas de baja presión con vientos de 9 a 15 m s-1 sostenidos durante dos días), la mezcla causada por la difusividad vertical (10 × 10-3 m² s-1) fue al menos un orden de magnitud mayor que el transporte vertical advectivo (0.3 × 10-3 m² s-1). Sin embargo, durante el paso de los huracanes Iván (septiembre de 2004) y Wilma (octubre de 2005), el transporte vertical advectivo (5-7 m² s-1) dominó la mezcla de la columna de agua y fue cuatro órdenes de magnitud mayor al registrado durante la influencia de los eventos moderados. Bajo la influencia de estos eventos meteorológicos, se observaron tres patrones en la clorofila a: en el primero se encontraron concentraciones de clorofila a en el rango de 0.05 a 0.12 mg m-3 después del paso de eventos meteorológicos moderados, en el segundo se hallaron máximos de clorofila a (0.5-2.0 mg m-3) después del paso de los huracanes Iván y Wilma, y en el tercero se observó la presencia de concentraciones altas de clorofila a (0.3-1.5 mg m-3) en forma de filamentos debido a las descargas de aguas dulces desde la isla de Cuba. Los cambios en los patrones superficiales de clorofila después del paso de eventos meteorológicos evidenciaron los patrones típicos de conectividad entre las diferentes áreas de la cuenca de Yucatán.

  • English

    Daily images collected with the MODIS sensor on the NASA Aqua satellite were used to describe chlorophyll-a (chl-a) concentrations before, during, and after synoptic-scale meteorological pulses in the Yucatan Basin, Caribbean Sea. The relative influence of vertical diffusive and vertical advective transport on mixing of the near surface layer was quantified with wind data from the QuikSCAT satellite. Computation of vertical density eddy diffusivity and gradient Richardson numbers was done with data from the three-dimensional MERCATOR model. The model evidenced the importance of vertical shear (i.e., vertical diffusive processes) in generating mixing during autumn and winter (2007-2009). During moderate meteorological pulses (e.g., cold fronts, easterly tropical waves, and low-pressure systems with wind speeds of 9-15 m s-1 sustained over 2 days), mixing caused by diffusive transport (eddy viscosity of 10 × 10-3 m² s-1) was at least one order of magnitude higher than upward advective mixing (0.3 × 10-3 m² s-1). During the passage of hurricanes Ivan (September 2004) and Wilma (October 2005), upward advective mixing (5-7 m² s-1) dominated mixing of the upper water column and was nearly four orders of magnitude higher than during moderate meteorological events. Background chl-a concentrations of 0.03-0.08 mg m-3 were observed during the July-October period. During synoptic weather pulses, three different patterns in the chl-a concentrations were observed: first, chl-a concentrations in the range of 0.05 to 0.12 mg m-3 followed moderate meteorological pulses; second, higher regional chl-a concentrations (0.5-2.0 mg m-3) followed the passage of hurricanes; and third, the formation of filaments showing apparent high chl-a (0.3-1.5 mg m-3) south of Cuba, possibly caused by freshwater discharge from land. The changes in chlorophyll patterns following meteorological events illustrate typical patterns of connectivity among different parts of the Yucatan Basin.