Filonov&Godinez-Dominguez 2000 CsMarinas

Ciencias Marinas (2000), 26(2): 303321

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VARIABILIDAD ESTACIONAL DE LOS CAMPOS DE TEMPERATURA Y SALINIDAD EN LA ZONA COSTERA DE LOS ESTADOS DE JALISCO Y

COLIMA, MXICO

SEASONAL VARIABILITY OF THE TEMPERATURE AND SALINITY FIELDS IN THE COASTAL ZONE OF THE STATES OF JALISCO AND

COLIMA, MEXICO

A.E. Filonov 1*I.E. Tereshchenko1

C.O. Monzn 1

M.E. Gonzlez-Ruelas1

E. Godnez-Domnguez 2

1 Departamento de Fsica, CUCEIUniversidad de Guadalajara

Apartado postal 4-040Guadalajara, CP 44421, Jalisco, Mxico

* E-mail: [email protected]

2 Centro de Ecologa Costera, CUCSUniversidad de Guadalajara

Melaque, CP 48980, Jalisco, Mxico

Recibido en febrero de 1999; aceptado en enero de 2000

RESUMEN

Se presentan los resultados del anlisis de datos obtenidos por una serie de levantamientosoceanogrficos realizados en un polgono de monitoreo ecolgico en la plataforma continental de losestados de Jalisco y Colima (Mxico). Los levantamientos se llevaron a cabo mensualmente de 1995 a1997 utilizando un CTD ondulante. En menos de un da se realizaron hasta 100 sondeos en estaciones conprofundidad mxima de 150 m, en una malla espacial de puntos que abarca una superficie de 50 15 km.Los perfiles verticales de temperatura y salinidad se obtuvieron promediando los datos de loslevantamientos oceanogrficos. Se muestra que las distribuciones verticales de las caractersticashidrofsicas analizadas presentan una variabilidad estacional significativa relacionada con las variacionesanuales del ingreso de energa solar, variabilidad de la evaporacin, precipitacin y descargas costeras enla regin de estudio. Las oscilaciones estacionales abarcan una capa de agua superior a los 100 m, pero seobservan con mayor intensidad en las capas subsuperficiales de las aguas costeras. Los perfiles mediospresentan una alta confiabilidad estadstica, ya que se suprimieron totalmente las influencias deformantesocasionadas por las ondas internas.

Palabras clave: zona costera, levantamientos oceanogrficos, variabilidad estacional, temperatura,salinidad.

Ciencias Marinas, Vol. 26, No. 2, 2000

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INTRODUCCIN

Las aguas costeras del Ocano Pacficoaledaas a Mxico y en particular a los estadosde Jalisco y Colima son muy productivas. Esde gran importancia conocer, en un ampliorango de escalas espaciales y temporales, lavariabilidad de las condiciones hidrofsicas ehidroqumicas de la zona costera para una pla-neacin de la actividad pesquera, as como larealizacin de actividades en la conservacin yrestablecimiento de la poblacin de tortugasmarinas. En el Departamento de Fsica de laUniversidad de Guadalajara se realizan trabajospara el estudio de la variabilidad de los proce-sos dinmicos y particularmente de las ondasde marea interna en un polgono de monitoreoecolgico situado en la zona costera de losestados arriba mencionados (fig. 1). Hasta hacepoco esta regin era de las menos estudiadas enla zona costera del occidente de Mxico, peroahora es la base para estudios realizados porbilogos del Centro de Ecologa Costera de laUniversidad de Guadalajara.

Las masas de agua en la regin de estudiose relacionan con la estructura tropical orientaldel Ocano Pacfico, la cual se manifiestaal oriente de los 150W y al sur de los 22N,

INTRODUCTION

The coastal waters of the Pacific Ocean offMexico, in particular off the states of Jaliscoand Colima, are very productive. It is importantto understand the variability of the hydrophysi-cal and hydrochemical conditions of the coastalzone in a wide range of spatial and temporalscales in order to regulate fishery activity andpreserve sea turtles. Studies have been con-ducted by the Department of Physics of theUniversity of Guadalajara on the variability ofdynamic processes, particularly internal tidewaves, in an ecological monitoring polygonlocated in the coastal zone of the above-mentioned states (fig. 1). Until recently, thisregion was one of the least studied in thecoastal zone of western Mexico, but now it isused extensively by biologists of the CoastalEcology Center of the University ofGuadalajara.

The water masses of the study area arerelated to the structure of the tropical easternPacific Ocean, which occurs east of 150Wand south of 22N, to approximately 15N(Hydrology of the Pacific Ocean, 1968). In thisstructure, the upper surface layer to anapproximate depth of 5075 m consists of

ABSTRACT

The results of the analysis of data obtained from a series of oceanographic surveys conducted in anecological monitoring polygon on the continental shelf off Jalisco and Colima (Mexico) are presented.The surveys were conducted monthly between 1995 and 1997 with an undulating CTD. In one day, up to100 soundings were made at stations with a maximum depth of 150 m, in a spatial grid of points with anarea of 50 15 km. The vertical profiles of temperature and salinity were obtained by averaging the datafrom the oceanographic surveys. It is shown that the vertical distributions and hydrophysical charac-teristics analyzed present a significant seasonal variability related to the annual variations of solar energyinput and variability of evaporation, precipitation and coastal discharges in the study area. The seasonaloscillations cover a water layer greater than 100 m, but the subsurface layers of the coastal waters areobserved with greater intensity. The mean profiles present a high statistical reliability, since thedeformations caused by the internal waves were completely suppressed.

Key words: coastal zone, oceanographic surveys, seasonal variability, temperature, salinity .

Filonov et al.: Variabilidad estacional de temperatura y salinidad en la costa de Jalisco y Colima

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extendindose aproximadamente hasta los15N (Hydrology of the Pacific Ocean, 1968).En esta estructura la capa superficial superior,hasta una profundidad aproximada de 5075 m,est ocupada por agua con alta temperatura ysalinidad. Esta agua se extiende hasta la capade las aguas subsuperficiales (75200 m) consalinidad mxima de 34.7034.80 ups, elorigen de las cuales est relacionado con lasumersin de aguas superficiales ms saladas aconsecuencia de la evaporacin que se presentadurante todo el ao. Por debajo de la capasubsuperficial de mxima salinidad se sita lacapa intermedia de baja salinidad (300800 m),con valores de 34.60 ups. Entre los niveles de900 y 3500 m se encuentra la masa de aguaprofunda cuyos ndices de temperatura y salini-dad tienen un ncleo de 3C y 34.60 ups,respectivamente. Todo el volumen de agua res-tante por debajo de los 3500 m est ocupadopor la masa de agua de fondo, con valores de1.4C y 34.80 ups (Hydrology of the PacificOcean, 1968; Atlas of the Oceans: PacificOcean, 1974).

Con anterioridad se realizaron estudios dela estructura de las masas de agua en la regindel Ocano Pacfico aledaa a la zona costerade los estados de Jalisco y Colima, con base enalgunas decenas de estaciones oceanogrficas,en primavera (abril) y otoo (noviembre)(Filonov et al., 1996a). La mayora de estasestaciones se encontraban en el talud con-tinental y no abarcaban la regin de la plata-forma continental. El trabajo mostr que ladiferencia entre las distribuciones promedio deT(z) y S(z) es significativa slo en los primeros200 m, en donde las distribuciones alcanzandiferencias aproximadas de 8C y 0.15 ups. Enotoo, en el nivel de 50 m, los valores mximosde las desviaciones medias cuadrticas de tem-peratura fueron de 1.831C (Tmx = 27.21C,Tmn = 16.40C) y de salinidad de 0.167 ups(Smx = 34.85 ups, Smn = 34.50 ups). Esta granamplitud en las oscilaciones de temperatura y

water of high temperature and salinity. Thiswater extends to the subsurface water layer(75200 m), with a maximum salinity of34.7034.80 psu, which results from the sub-mersion of more saline surface waters causedby evaporation throughout the year. Below themaximum salinity subsurface layer is the lowsalinity intermediate layer (300800 m), withvalues of 34.60 psu. The deep-water massoccurs between 900 and 3500 m, with tempera-ture and salinity values of 3C and 34.60 psu,respectively. The water below 3500 m is madeup of the bottom water mass, with values of1.4C and 34.80 psu (Hydrology of the PacificOcean, 1968; Atlas of the Oceans: PacificOcean, 1974).

The structure of the water masses in thearea of the Pacific Ocean off the coastal zone ofJalisco and Colima was studied at severaloceanographic stations in spring (April) andautumn (November) (Filonov et al ., 1996a).Most of the stations were located on thecontinental slope and did not include thecontinental shelf. The results show that thedifference between the average distributions ofT(z) and S(z) is only significant in the first200m, where differences in the distributionsare around 8C and 0.15 psu. In autumn, themaximum values at the 50-m level of the rootmean square deviations of temperature were1.831C (Tmax = 27.21C, Tmin = 16.40C) andof salinity, 0.167 psu (Smax = 34.85 psu, Smin =34.50 psu). Part of the wide amplitude in thetemperature and salinity oscillations in the thinsubsurface layer of the ocean can be explainedby the variability of the southern hydrologicalconditions, since the surveys were conductedmainly along the coast (latitudinally) close to200 km. On the other hand, this region isinfluenced by the advection of the CaliforniaCurrent during winter and by the surface cur-rent from the Gulf of California. In summer,southerly coastal flows pass over here, causedby the penetration of bifurcations of the North


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salinidad de la capa subsuperficial delgada delocano puede ser explicada, en una parte, por lavariabilidad meridional de las condicioneshidrolgicas, ya que los levantamientos se rea-lizaron de forma extendida a lo largo de lacosta (latitudinalmente) cerca de 200 km. Porotra parte, en los meses de invierno esta reginse encuentra bajo la influencia de la adveccinde la Corriente de California, as como de lacorriente superficial que sale del Golfo deCalifornia. En verano pasan por aqu los flujoscosteros que se desplazan desde el sur origina-dos por la penetracin de las bifurcaciones dela Contracorriente Norecuatorial a esta latitud(Burkov, 1972; De la Lanza, 1991; Badan,1997).

La plataforma continental en esta regin esmuy angosta. Si se limita a la isbata de 200 m,su anchura es de tan slo 710 km. El fondoirregular de la plataforma continental se incre-menta abruptamente en direccin de la fosaCentral Americana que se extiende a lo largodel continente, donde las inclinaciones delfondo pueden alcanzar un ngulo de 810.

La dinmica de las aguas en la regin deestudio se determina por un flujo promedio condireccin noroeste en los meses de verano y endireccin contraria en invierno (De la Lanza,1991; Badan, 1997), y por una marea baro-trpica que origina en la laguna de Barra deNavidad oscilaciones de nivel del mar con unmximo de 1.2 m. Tambin en la plataformacontinental de la regin se manifiestan mareasinternas con periodo diurno y semidiurno.stas se propagan desde el lugar de sugeneracin en el talud continental en direccinde la costa en forma de ondas solitarias quedeforman fuertemente la termoclina y originancorrientes orbitales horizontales (0.30.5 m/s)y verticales (35 cm/s) (Filonov et al., 1996a,1998). Estas deformaciones presentan la formade sumersiones solitarias asimtricas conamplitudes de hasta 25 m, con un frentedelantero abrupto y uno trasero de pendiente

Equatorial Countercurrent at this latitude(Burkov, 1972; De la Lanza, 1991; Badan,1997).

The continental shelf of this region is verynarrow. If we limit it to the 200-m isobath, it isonly 710 km wide. The bottom of the conti-nental shelf is irregular and increases abruptlytowards the Middle American Trench thatextends along the continent. Here the bottomslopes can reach an angle of 810.

The dynamics of the waters of the studyarea are determined by an average northwest-erly flow during summer and a northeasterlyone during winter (De la Lanza, 1991; Badan,1997). There is also a barotropic tide thatcauses oscillations at the sea level in Barra deNavidad Lagoon, with a maximum of 1.2 m, aswell as internal tides on the continental shelfthat have a diurnal and semidiurnal period.These propagate from their point of origin onthe continental slope towards the coast in theform of solitary waves that greatly deform thethermocline and cause horizontal (0.30.5 m/s)and vertical (35 cm/s) orbital currents(Filonov et al., 1996a, 1998). The deformationshave the shape of asymmetric solitary submer-sions with amplitudes of up to 25 m, with anabrupt front and a gentler sloping back. In thefront of the internal tide, temperature canreach10C and salinity more than 1 psu in just2030 minutes (Filonov, 1997).

The measurements of temperature, salin-ity, dissolved oxygen content and other vari-ables of the water on the shelf, obtained withtraditional equipment, show strong contami-nation due to the internal tide waves. The spa-tial slopes of the dynamic heights caused by theinternal tides can be one order of magnitudehigher than the characteristic values of areas ofthe open ocean (Konyaev and Sabinin, 1992).

In summer and autumn, the study area isinfluenced by cyclones and tropical storms. Itis known that the continental water mass inter-acts with the wind field during these events,


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ms suave. En el frente delantero de la mareainterna el aumento de temperatura puede alcan-zar 10C y la salinidad ms de 1 ups en tan solo2030 minutos (Filonov, 1997).

La temperatura, salinidad, contenido deoxgeno disuelto en el agua y otras variables,medidas en la plataforma con ayuda de equipotradicional, muestran una fuerte contamina-cin debido a las ondas internas de marea. Lasinclinaciones espaciales de las alturas dinmi-cas originadas por las mareas internas puedensuperar en un orden de magnitud a los valorescaractersticos de las regiones de mar abierto(Konyaev y Sabinin, 1992).

La regin de estudio en verano y otoosufre la influencia de ciclones y tormentas tro-picales. Es conocido que la masa de agua conti-nental interacciona con el campo de vientodurante estos eventos, lo cual provoca la gene-racin de ondas baroclnicas y barotrpicascontinentales que deforman las isopicnas ygeneran corrientes, cambios de temperatura yotras variables hidrofsicas. En la costa occi-dental de Mxico, las ondas barotrpicascontinentales presentan velocidades de fase de1.52 m/s, con escalas de 5001000 km a lolargo de la costa y de 100200 km transversal-mente a ella. stas provocan la elevacin delnivel en la costa de 1030 cm (Enfield y Allen,1983; Brink, 1991; Gjevik y Merrifield, 1993,y otros). De acuerdo con Juregui (1995), en 29aos de observaciones (19611990) se ori-ginaron 144 ciclones tropicales cerca de lacosta mexicana del Ocano Pacfico. En pro-medio, las trayectorias de sus movimientospasaron con direccin noroeste a una distanciade 300500 km de la costa. Sin embargo,durante el periodo mencionado se sealan sloseis casos de ciclones tropicales que entraron ala seccin de las costas de Manzanillo y Barrade Navidad.

Cerca de Barra de Navidad en la plataformacontinental, para la capa de 0100 m la fre-cuencia de Visla promedio durante verano es

which generates baroclinic and barotropic con-tinental waves that deform the isopycnics, aswell as currents and changes in temperatureand other hydrophysical variables. On the westcoast of Mexico, the barotropic continentalwaves present phase speeds of 1.52 m/s, withscales of 5001000 km parallel to the coast andof 100200 km perpendicular to the coast.These cause a rise in the level of the coast of1030 cm (Enfield and Allen, 1983; Brink,1991; Gjevik and Merrifield, 1993, and others).According to Juregui (1995), in 29 years ofobservations (19611990), 144 tropical stormswere generated close to the Mexican coast ofthe Pacific Ocean. On average, the trajectoriesof their movements were to the northwest to adistance of 300500 km from the coast.However, during this period, only six cases oftropical cyclones were noted to enter thesection of coast off Manzanillo and Barra deNavidad.

On the continental shelf off Barra deNavidad, the average Visla frequency in the0100 m layer is 10 cycles/h during summerand 5 cycles/h during winter (Filonov et al . ,1996b). This gives an approximate radius forthe baroclinic deformation of 36 km duringsummer and of 18 km during winter. Conse-quently, structures in the shape of vortices canbe expected in the hydrophysical fields of thestudy area, in which the linear dimensions arecomparable to the dimensions of the polygon.

In the study of seasonal variability of theprocesses that occur on the continental shelf,the influence of the processes mentioned mustbe filtered beforehand. A method was recentlyproposed to conduct a fast oceanographicsurvey in a continuous grid of stations with anundulating CTD (Filonov et al ., 1996a), thatpermits a detailed survey of the coastal zone ina short amount of time and the possibility offiltering the fluctuations related to internalwaves and oscillations caused by other physicalprocesses (shelf waves, vortices), with scales


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de 10 ciclos/h y en invierno de 5 ciclos/h(Filonov et al. , 1996b). Esto da una estimacindel radio de deformacin baroclnica de 36 kmpara verano y de 18 km para invierno. Por con-secuencia, en la regin de estudio se puedeesperar la existencia de estructuras en forma devrtices en los campos hidrofsicos, en los quesus dimensiones lineales son comparables conlas dimensiones del polgono.

Al estudiar la variabilidad estacional de losprocesos que se presentan en la plataforma con-tinental es indispensable filtrar la influencia delos procesos mencionados con anterioridad. Unmtodo fue propuesto recientemente para larealizacin de un rpido levantamiento oceano-grfico en una malla de estaciones continuascon ayuda de un CTD ondulante (Filonov et al. ,1996a), que permite, en principio, realizar encorto tiempo un levantamiento detallado de lazona costera, dando la posibilidad de filtrar lasfluctuaciones relacionadas con las ondasinternas y las oscilaciones originadas por otrosprocesos fsicos (ondas de plataforma, vrtices)con escalas menores a las dimensiones delpolgono, y as utilizar los datos no contami-nados tanto para el clculo de corrientes en laplataforma como para otros fines. En el pre-sente trabajo estos datos fueron utilizados parael estudio de la variabilidad estacional de losperfiles verticales promedios de temperatura ysalinidad en la regin de estudio.

MATERIALES Y MTODOS

Los datos utilizados en el presente trabajofueron obtenidos durante los aos de 1995 a1997, mediante una serie de levantamientosoceanogrficos rpidos. Cada serie est com-puesta por 10 transectos perpendiculares a lacosta, con una distancia entre ellos cercana alos 1.5 km, en los que se realizaron 10 sondeosverticales hasta una profundidad mxima de150 m, a bordo del BIP-V de la Universidad deGuadalajara (fig. 1). Las caractersticas

smaller than the dimensions of the polygon,and thus use the uncontaminated data to cal-culate the shelf currents, or for other purposes.In this work, these data were used to study theseasonal variability of the average vertical pro-files of temperature and salinity in the studyarea.

MATERIALS AND METHODS

The data used in this study were obtainedfrom 1995 to 1997 from a series of fast oceano-graphic surveys. Each series consists of tentransects perpendicular to the coast, with adistance of nearly 1.5 km between each one. Ineach transect, ten vertical soundings weremadeto a maximum depth of 150 m, from theR/V BIP-V of the University of Guadalajara(fig. 1). The qualitative and quantitative char-acteristics of the initial data are shown intable1. The temperature and salinity profileswere measured with a SBE-19 CTD (Sea-BirdElectronics, Inc., Operating Manual, 1995),with the method described in detail by Filonovet al . (1996a).

Essentially, the method consists of placingthe CTD in a special hydrodynamically-shapedmetal structure that when towed creates ahydrodynamic elevating force. The instrument(structure and CTD) is towed at maximumspeed (7 knots) with a cable whose lengthcorresponds to the maximum depth of thesounding needed. The instrument is turned offat the sea surface due to the elevating force.Once the vessel arrives at the sounding site,it circles the site once or twice withoutdecreasing speed. At this moment, the instru-ment quickly loses the horizontal component ofspeed and falls to the bottom by its own weight,triggering an interrupter that begins to recordthe parameters. The vessel then heads for thenext sounding site. The drop speed of theinstrument is regulated by its own weight andby a complementary dead weight. In this study,


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cualitativa y cuantitativa de los datos inicialesse muestran en la tabla 1. Los perfiles de latemperatura y salinidad se midieron con ayudade un CTD SBE-19 (Sea-Bird Electronics, Inc.,Operating Manual, 1995), con el mtodo des-crito detalladamente en el trabajo de Filonov etal. (1996a).

Esencialmente, el mtodo consiste en losiguiente: el CTD se introduce en una estruc-tura especial metlica con forma hidro-dinmica, que al ser remolcada da origen a una

this speed was close to 1 m/s, which allowed usto record profiles with a discretization of 0.5 m.We planned to obtained 100 profiles duringeach survey of the polygon, to a maximumdepth of 150 m in a grid of points that coversan area of 50 15 km, in less than 20 hours.

It is known that the SBE-19 CTD has dif-ferent response times for the temperature andconductivity sensors. This can imply that thesalinity profile, calculated with the verticalsounding data, will present frequent peaks in

Figura 1. Esquema de posicin de los transectos oceanogrficos en el polgono de monitoreo ecolgicode las aguas, situado en la costa de los estados de Jalisco y Colima (Mxico). Los nmeros de lostransectos se muestran con cifras y los puntos en ellos sealan la posicin de los sondeos verticales detemperatura y salinidad realizados con un CTD ondulante. Los crculos con cifras identifican la posicinde los sondeos verticales realizados durante los muestreos de plancton en el polgono.Figure 1. Positions of the oceanographic transects in the ecological monitoring polygon off the coast ofthe states of Jalisco and Colima (Mexico). Roman numerals indicate the transect numbers and the dotsindicate the position of the vertical soundings of temperature and salinity conducted with an undulatingCTD. The circles with numbers indicate the position of the vertical soundings made during plankton sam-plings in the polygon.


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Tabla 1. Caractersticas de los datos de los levantamientos oceanogrficos del polgono realizados en losaos de 1995 a 1997. CSV = cantidad de sondeos verticales. En negritas se muestra la cantidad de sondeosverticales realizados durante el muestreo de plancton.Table 1. Characteristics of the data from the oceanographic surveys of the polygon conducted from 1995to 1997. CSV = number of vertical soundings. The bold numbers indicate the vertical soundingsconducted during the plankton samplings.

Mes delmuestreo

1995 1996 1997 Suma pormes

Da CSV Da CSV Da CSV

I 21 99 2630

12100 211

II 1922

12100 112

III 2829

12100 19 100 210

IV 30 100 100

V 22324

1212

100 124

VI 15 39 22 12 51

VII 17 27 2431

12100 139

VIII 11 100 100

IX 29 25 25

X 129

10012 31 20 132

XI 22 75 1725

1250 137

XII 2 12 1213

12100 5 37 161

Suma por ao 178 845 481 1504


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fuerza hidrodinmica de sustentacin. El apa-rato (estructura y CTD) es arrastrado a veloci-dad mxima (7 nudos) con ayuda de un cablecuya longitud corresponde a la profundidadmxima de sondeo necesitada. El aparato seencuentra apagado en la superficie del mardebido a la fuerza de sustentacin. Al llegar alpunto de sondeo, sin disminuir la velocidad, lanave realiza uno o dos giros alrededor de l.Desde este momento el aparato pierde rpida-mente la componente horizontal de velocidad ycae al fondo bajo la accin de su propio peso;simultneamente, se activa un interruptor deencendido con lo cual se inicia el registro delos parmetros. Posteriormente, la embarcacinse dirige al siguiente punto de sondeo. Lavelocidad de cada del aparato se regula por supropio peso y por un peso muerto complemen-tario. Para nuestras mediciones, esta velocidadfue cercana a 1 m/s, lo cual permiti registrarperfiles con una discretizacin de 0.5 m.Durante cada levantamiento del polgono seplane obtener 100 perfiles hasta una profundi-dad mxima de 150 m y para una malla depuntos que cubre una superficie de 50 15 km.El tiempo utilizado para ello fue menor que20horas.

Es sabido que el CTD SBE-19 tiene dife-rente tiempo de respuesta de los sensores detemperatura y conductividad. Esto puede llevara que el perfil de salinidad, calculado basn-dose en los datos de sondeo vertical, frecuente-mente presenta picos en los niveles congrandes gradientes verticales de temperatura.Para la eliminacin de errores en el perfil desalinidad, utilizamos la metodologa propuestapor Trasvia (1998). Su mtodo permite con-cordar la inercialidad de los sensores a travsdel clculo de la velocidad con que se sumergeel CTD ondulante durante los sondeos. La del-gada estructura vertical de los perfiles inicialesde temperatura y salinidad se neutraliz pormedio de un suavizado con un filtro coseno deuna semianchura de 2 m.

the levels with large vertical temperaturegradients. In order to eliminate the errors in thesalinity profile, we used the method proposedby Trasvia (1998). This method allows theconcordance of the inertness of the sensors bycalculating the velocity at which the CTD sub-merges during the soundings. The thin verticalstructure of the initial profiles of temperatureand salinity is smoothed with a cosine filterwith a semiwidth of 2 m.

From July 1995 to December 1997, 18oceanographic cruises were made and a totalof 1372 vertical profiles of temperature andsalinity were obtained. We planned to makemonthly surveys, but as shown in table 1 thiswas not always possible. Due to the intensetropical cyclones during summer, it was some-times impossible to work on board the smallvessel in open regions of the shelf and we hadto wait for more favorable conditions. In orderto avoid deformations in the average spatialrepresentation of the thermohaline field due toswells during the months with unfavorable cli-matic conditions, the surveys were usually con-ducted three to four days after the atmosphericfront had passed through the study area. Occa-sionally, a survey had to be called off due totechnical problems with the vessel or badweather and the number of soundings madewas much lower than the 100 we had orginallyplanned (see table 1).

We also used vertical profile data obtainedfrom researchers of the Coastal Ecology Centerduring plankton samplings that were takenfrom a drifting vessel at 12 points in the poly-gon (11 surveys and 132 profiles). In all, 1504vertical soundings were obtained and areconsidered sufficient for the analysis andidentification of the seasonal variability of thetemperature and salinity profiles.

The analysis of the temperature and salinityprofiles from data pertaining to oceanographicsurveys conducted on about the same days ofthe same months but in different years showed


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De julio 1995 a diciembre de 1997 se reali-zaron 18 cruceros oceanogrficos, durante loscuales se obtuvieron 1372 perfiles verticales detemperatura y salinidad. Los levantamientos seplanearon para ser realizados una vez al mespero, tal como se aprecia en la tabla 1, esto nose logr en su totalidad. En los meses deverano, debido a la presencia de ciclones tropi-cales intensos, algunas veces fue imposibletrabajar a bordo de la pequea embarcacin enregiones abiertas de la plataforma y fue necesa-rio esperar condiciones ms favorables. Paraevitar la deformacin de la representacinespacial promedio del campo termohalinodebido a las marejadas, durante meses con con-diciones climticas desfavorables los levanta-mientos se realizaron como regla tres o cuatrodas despus del paso del frente atmosfricopor la zona de estudio. En ocasiones fuenecesario suspender el levantamiento por fallastcnicas de la nave o por mal tiempo y lacantidad de sondeos realizados fue muchomenor que los 100 planeados (ver tabla 1).

Se utilizaron complementariamente datosde perfiles verticales realizados por los investi-gadores del Centro de Ecologa Costera durantetomas de muestras de plancton, que se realiza-ron con la embarcacin a la deriva en 12 puntosdel polgono (11 levantamientos y 132 perfi-les). En total, se cuenta con 1504 sondeosverticales, que pueden considerarse como sufi-cientes para el anlisis e identificacin de lavariabilidad estacional de los perfiles de tempe-ratura y salinidad.

El anlisis de los perfiles de temperatura ysalinidad obtenidos con base en los datos de loslevantamientos oceanogrficos en das cerca-nos a los mismos meses pero de diferentesaos, mostr que su variabilidad interanual enlos aos de 1995 a 1997 fue mnima. sta nosuper los valores de 0.02C y 0.01 ups en lacapa de 075 m y, en niveles ms profundos,fue cercana a cero. La excepcin fue slo en losperfiles promedios para diciembre de 1997, en

minimum interannual variability between 1995and 1997. It was not greater than 0.02C and0.01 psu in the 075-m layer and it was closeto zero in the deeper levels. Only one exceptionwas observed in the average profiles forDecember 1997, which without doubt showsthe effect of the 19971998 El Nio (JapanMeteorological Agency, 19961998). The dif-ference in temperature from the surface to 75 mwas 12C and in salinity up to 0.3 psu and,therefore, these data were not used.

The data obtained for the same monthsfrom different years were associated as fol-lows: it was considered that all the surveys ofthe polygon were conducted during a conven-tional year. The average profiles of temperatureand salinity calculated were placed in a timescale based on the day and month of the survey.Then a cubic spline was used for each level tosmooth and interpolate the data to day 15 ofeach month of the annual cycle. In all, matriceswere obtained of the average values T(z, t) andS(z, t) shown in figures 2, 3 and 4. Analogousmatrices of the root mean square deviationssT (z, t) and sS (z, t) were calculated (fig. 5), aswell as matrices of the 95% confidence leveldT (z, t) and dS (z, t) for the mean values (fig. 6).

RESULTS AND DISCUSSION

Figure 2 shows the temperature and salinityisolines for the surface layer to 150 m. Figure 3shows the average monthly profiles of tem-perature and salinity in the polygon, thevariablity of which covers the entire waterlayer; however, the maximum amplitudeoccurs at the surface. The difference betweenthe maximum values (Tmax = 29.31C, August;Smax = 34.58 psu, May) and minimum (Tmin =23.27C, February; Sm i n = 33.31 psu, October)is 5.94C and 1.27 psu. The annual variationsdecrease quickly with depth and at the 150-mlevel they do not exceed 0.50C and 0.15 psu.


313

los cuales sin duda alguna apareci el efecto deEl Nio 19971998 (Japan MeteorologicalAgency, 19961998). En ellos, la diferencia detemperatura desde la superficie hasta los 75 mfue de 12C y de salinidad, hasta de 0.3 ups.Por ello, estos datos no fueron utilizados.

Para la conjuncin de los datos obtenidosen los mismos meses de diferentes aos, actua-mos de la siguiente forma: se consider quetodos los levantamientos del polgono se obtu-vieron en el transcurso de un ao convencional.Los perfiles promedio de temperatura y salini-dad calculados se colocaron en una escala detiempo conforme al da y mes de realizacindel levantamiento. Posteriormente, con ayudade un spline cbico y para cada nivel, se realizun suavizado e interpolacin de los datos alda15 de cada mes del ciclo anual compuesto.En suma, se obtuvieron las matrices de losvalores promedios T(z, t) y S(z, t), mostradas enlas figuras 2, 3 y 4. Anlogamente, se calcula-ron las matrices de las desviaciones cuadrticasmedias sT (z, t) y sS (z, t) (fig. 5), as como lasmatrices al 95% del nivel de confianza dT (z, t)y dS (z, t) para los valores medios (fig. 6).

RESULTADOS Y DISCUSIN

En la figura 2 se presentan las isolneas detemperatura y salinidad para la capa superficialhasta los 150 m. En la figura 3 se presentan losperfiles promedios mensuales de temperatura ysalinidad en el polgono. stas muestran que suvariabilidad abarca toda la capa de agua enestudio; sin embargo, su mxima amplitud sealcanza en la superficie. La diferencia entrelos valores mximos (Tmx = 29.31C, agosto;Smx = 34.58 ups, mayo) y mnimos (Tmn =23.27C, febrero; Smn = 33.31 ups, octubre)alcanza 5.94C y 1.27 ups. Las variacionesanuales disminuyen rpidamente con la profun-didad y en el nivel de 150 m, stas no superanlos valores de 0.50C y 0.15 ups.

The subsurface layer in the study area isless saline from June to December, due to theintense rainfall in summer and discharges fromthe Cihuatln and other rivers in autumn.During these months, salinity is lower than34 psu from the surface to the 20- to 30-mlevels. Consequently, there is a layer betweenthe 20- and 35-m levels with large verticalgradients of salinity up to 0.1 psu/m. In thisseason, the isohaline of 33.4 psu is located atthe 20-m level and that of 34.6 psu at the 35-mlevel. All the stages of formation of the low-saline subsurface layer are clearly visible in themonthly mean salinity profiles (fig. 4). All thesalinity profiles meet around the 35-m level,precisely where the lower front of the layerpasses, with large vertical gradients that occurduring summer and autumn.

During spring (April and May), whenevaporation is still not very intense because ofthe cool air and lack of rainfall, the halocline isadjacent to the surface and the water is morehomogenous from the surface to 150 m, withsalinity of 34.534.7 psu.

The thermocline develops throughout theyear, with high vertical gradients of tem-perature (0.120.17C/m in summer and0.080.10C in winter). From February toApril, it is adjacent to the surface and deepensin the remaining months to its maximum fromJuly to September. In August, the lower limitof the upper semihomogenous layer (23Cisotherm) is located at 13 m.

The initial data of temperature and salinityat each level in the monthly limits represent arandom sample of n data. These were used tocalculate the average values and root meansquare deviations s (Walpole and Myers,1993). The 95% confidence limits of the aver-age monthly values of temperature and salinity,were calculated with:

(1)

x

x d x0 x d+<


314

De junio a diciembre la capa subsuperficialde la regin de estudio se hace menos salobre.En los meses de verano esto sucede debido a laintensa precipitacin y en otoo a la desembo-cadura del Ro Cihuatln y otros. En estosmeses del ao, desde la superficie hasta losniveles de 20 y 30 m se presenta una salinidadmenor que 34 ups. Como resultado, entre losniveles de 20 y 35 m se forma una capa congrandes gradientes verticales de salinidad,hasta de 0.1 ups/m. En esta poca del ao laisohalina de 33.4 ups se sita en el nivel de20m y la de 34.6 ups, en el de 35 m. Todas lasetapas de formacin de la capa subsuperficialpoco salada son claramente visibles en losperfiles medios mensuales de salinidad (fig. 4).Todos los perfiles de salinidad se juntan en unpunto aproximadamente en el nivel de 35 m.Precisamente por aqu pasa la frontera inferiorde la capa con grandes gradientes verticales,que se presentan durante verano y otoo.

where is the 95% confidence level

and t0.05 is the deviation of the average value of

the partial set with respect to the average ofthe general normal set , determined as:

(2)

where R is the unbiased estimate of the disper-sion s2, calculated as:

(3)

The seasonal variability of the root meansquare variations and 95% confidence level(figs. 5, 6) for the vertical distributions oftemperature and salinity reflect particularitiesof the dynamics of the coastal waters of the

d t0.05sN

--------=

x

x0

t0.05 x x0( ) R N( )=

R 1N 1------------- x x0( )

2

i 1=

N

12---

=

Figura 2. Isolneas temporales promedio de (a) temperatura (C) y (b) salinidad (ups) encontradas para laregin del polgono con base en los levantamientos oceanogrficos mensuales para la regin de estudio.Figure 2. Average temporal isolines of (a) temperature (C) and (b) salinity (psu) recorded for the poly-gon during the monthly oceanographic surveys of the study area.


315

Figura 3. Perfiles promedios de temperatura y salinidad encontrados para la regin del polgono con baseen los levantamientos oceanogrficos mensuales.Figure 3. Average profiles of temperature and salinity recorded for the polygon during the monthlyoceanographic surveys.


316

En los meses de primavera (abril y mayo),cuando la evaporacin an no es tan intensadebido a la baja temperatura del aire y a laausencia de precipitaciones, la haloclina sepega a la superficie y es en este periodo del aocuando el agua se encuentra ms homogneadesde la superficie hasta los 150 m, con salini-dad de 34.534.7 ups.

La termoclina con altos gradientes vertica-les de temperatura (0.120.17C/m en verano y0.080.10C/m en invierno) se encuentradesarrollada durante todo el ao. Desde febrerohasta abril est pegada a la superficie y en losmeses restantes del ao se profundiza con unmximo de julio a septiembre. En agosto, lafrontera inferior de la capa semihomogneasuperior (isoterma de 23C) se sita en los13m.

Los valores crudos de temperatura y salini-dad en cada nivel, en los lmites mensuales,representan un muestreo aleatorio de n datos.Con base en ellos se calcularon los valores

ocean through clear manifestations of baro-clinic tides. From February to March, they arelowest at the 5060 m layer, and from Augustto September they reach their maximum atthethermocline (sT = 1.83C, sS = 0.43 psu;dT = 0.41C, dS = 0.08 psu). This is explainedin the following manner: the temperatureoscillation T(t) (and salinity if its verticalgradients are large) in the linear internal wavesis related to the depth oscillations where theisotherms x( t) are located or to the waveheightwith the equation (LeBlond and Mysak,1978):

(4)

where is the average vertical gradient oftemperature.

Since the value x(t) is determined entirelyfrom the intensity of the barotropic tide gener-ated by the internal tide on the continental

T t( ) x t( ) dT dz=

d T d z

Figura 4. Perfiles promedios conjuntos de temperatura y salinidad encontrados en la regin con base enlos levantamientos oceanogrficos mensuales.Figure 4. Joint average profiles of temperature and salinity recorded for the region during the monthlyoceanographic surveys.


317

promedios y sus desviaciones medias cua-drticas s (Walpole y Myers, 1993). Para losvalores promedio mensuales de temperatura ysalinidad se calcularon sus intervalos al 95% deconfianza por:

(1)

donde es el nivel de confianza al

95% y t0.05 es la desviacin del valor pro-

medio del conjunto parcial con respecto alpromedio del conjunto normal general ,determinado como:

(2)

donde R es la estimacin insesgada de la dis-persin s2, calculado como:

(3)

La variabilidad estacional de las variacio-nes cuadrticas medias y del nivel de confianzade 95% (figs. 5, 6) para las distribucionesverticales de temperatura y salinidad reflejanparticularidades de la dinmica de las aguascosteras del ocano al existir manifestacionesclaras de las mareas baroclnicas. En febrero ymarzo son mnimas en la capa de 5060 m, yaque en agosto y septiembre alcanzan susmximos en la termoclina (sT = 1.83C, sS =0.43 ups; dT = 0.41C, dS = 0.08 ups). Laexplicacin de estos hechos puede ser lasiguiente: en las ondas internas lineales la osci-lacin de temperatura T(t) (y salinidad si susgradientes verticales son grandes) est relacio-nada con las oscilaciones de profundidad enque yacen las isotermas x(t) o con la altura dela onda por la relacin (LeBlond and Mysak,1978):

x

x d x0 x d+<


318

(4)

donde es el gradiente vertical promediode temperatura.

A partir de que el valor de x(t) se determinacompletamente por la intensidad de la mareabarotrpica que genera la marea interna en eltalud continental, no puede sufrir variacionesestacionales y debe tener tan slo desigualda-des semimensuales y mensuales con fase de lamarea barotrpica en la costa. De lo anteriorresulta que el papel determinante en la variabi-lidad estacional de sT y sS y en los nivelesdados deben de jugarlo los valores promediosde los gradientes verticales de temperatura ysalinidad. Estos valores son mximos en losmeses de verano y cercanos a la termoclina, porlo que sT y sS tambin alcanzan sus valoresmximos. En los meses de febrero y marzo

y estn significativamente

T t( ) x t( ) dT dz=

d T d z

d T d z d S dz

Nio, the anomalies increased greatly and inDecember reached +4C. By removing large-scale phenomena like El Nio and La Nia inthe hydrophysical and hydrobiological pro-cesses, the seasonal behavior of temperatureand salinity analyzed in this study reflects theaverage annual variability in the study area.

The surveys mentioned were conductedmonthly during 1998. If this work continues forone or two more years, we would have a seriesof monthly data that would start two yearsbefore the 19971998 El Nio and end after itsdisappearance. These oceanographic surveyscould answer many questions related to theforecasting of El Nio in the coastal zone ofMexico and its relationship with processes thatoccur over the continent.

The data analyzed are of great importancefor the study of seasonal variability of the func-tion of three-dimensional spatial correlation (orspectrum) of the variations of temperature and

Figura 5. Isolneas temporales de las desviaciones medias cuadrticas de (a) temperatura (C) y (b) sali-nidad (ups) calculadas con base en los levantamientos oceanogrficos mensuales.Figure 5. Temporal isolines of the root mean square deviations of (a) temperature (C) and (b) salinity(psu) calculated from the monthly oceanographic surveys.


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debilitados, por lo que los valores de sT y sSson mnimos. Ya que en la ecuacin 3 participael valor de s para el clculo al 95% de nivel deconfianza, entonces el comportamiento anualde los valores dT y dS refleja linealmente lavariabilidad de las desviaciones cuadrticasmedias respectivas.

De esta forma, las principales causas quedeterminan la variabilidad estacional de loscampos de temperatura y salinidad en la reginson: localmente la radiacin solar, evaporacin,precipitacin, desembocaduras de ros, inter-cambio turbulento de calor con la atmsfera yla posible adveccin de calor proveniente de lazona ecuatorial que deforma las isopicnas. Las

salinity in the area. This type of data can verifymodels of thermocline dynamics in the coastalzone of the ocean (Ripa, 1997; Beier, 1997)and are of great importance for theoreticalstudies and determining the fishery situation onthe continental shelf.

ACKNOWLEDGEMENTS

The authors thank the crew of BIP-V , whoprovided all the help necessary during the mea-surements, even under difficult conditions. Wealso thank A. Trasvia from CICESE (Mexico)for assistance with the data processing and sug-gestions during the analysis of the results. This

Figura 6. Isolneas temporales de los valores al 95% del nivel de confianza ( ) para los

valores promedios de (a) temperatura (C) y (b) salinidad (ups) encontrados para la regin del polgonocon base en los levantamientos oceanogrficos mensuales.Figure 6. Temporal isolines of the values at the 95% confidence level ( ) for the average

values of (a) temperature (C) and (b) salinity (psu) recorded for the polygon during the monthly oceano-graphic surveys.

d t0.05sN

--------=

d t0.05sN

--------=


320

corrientes y el mezclado turbulento indudable-mente debern permitir la redistribucin decalor y sales en la capa ms profunda delocano. Sin embargo, en la regin de estudio,las mediciones de corrientes son insuficientes,por lo que no se puede dar detalles de su carc-ter ni del papel que juega la adveccin verticaly horizontal en la zona.

CONCLUSIONES

El anlisis de las oscilaciones temporalesde las anomalas en la temperatura superficial(El Nio, ndices de monitoreo) para la reginecuatorial del Ocano Pacfico, muestra que losaos de 1995 y 1996 fueron normales (JapanMeteorological Agency, 19961998). En elcuadrado B (4N4S; 90W150W) variaronen estos aos desde 0C hasta 0.5C. DuranteEl Nio de 1997, las anomalas se incrementa-ron fuertemente y en diciembre alcanzaron+4C. De esta forma, el comportamiento esta-cional de temperatura y salinidad, analizado enel presente trabajo, refleja un esquema prome-dio de su variabilidad anual en la regin deestudio al ausentarse la influencia de fenme-nos a gran escala como El Nio y La Nia enlos procesos hidrofsicos e hidrobiolgicos.

Los levantamientos mencionados se conti-nuaron realizando mensualmente durante 1998.Si se logra mantener estos trabajos durante unoo dos aos ms, se podr obtener una seriede datos mensuales con su inicio dos aosantes del momento de la llegada de El Nio19971998 y su fin despus de la desaparicin.La existencia de estos levantamientos oceano-grficos puede dar respuesta a muchas pregun-tas relacionadas con la estimacin de la sealde El Nio en la zona costera de Mxico y surelacin con procesos que se presentan sobre elcontinente.

Los datos analizados son de gran importan-cia para el estudio de la variabilidad estacional

study was financed by CONACYT, projects1449-PT and 5-080P.

English translation by Jennifer Davis._____________________________________

de la funcin de correlacin espacial tridimen-sional (o espectro) de las variaciones de tempe-ratura y salinidad en el rea. Este tipo de datospermiten verificar modelos de la dinmica de latermoclina en la zona costera del ocano (Ripa,1997; Beier, 1997) y son de gran importanciano slo en el plano terico sino tambin para elpronstico de la situacin pesquera en laplataforma continental.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la tripulacin de laembarcacin BIP-V , la cual aun en condicionesdifciles asegur la confianza y seguridad de lostrabajos y proporcion toda la ayuda necesariadurante las mediciones. Tambin agradecen aA. Trasvia del CICESE (Mxico) su ayuda enel procesamiento de los datos y las sugerenciasdadas durante el anlisis de los resultados. Elpresente trabajo se realiz en el marco de losproyectos 1449-PT y 5-080P financiados porCONACYT, por lo que tambin expresamosnuestro agradecimiento.

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