Role of physical forcings and nutrient availability on the control of satellite-based chlorophyll a concentration in the coastal upwelling area of the Sicilian Channel

Bernardo Patti; Cástor Guisande; Angelo Bonanno; Gualtiero Basilone; Angela Cuttitta; Salvatore Mazzola

doi:10.3989/scimar.2010.74n3577

Autores/as

Bernardo Patti Istituto per l’Ambiente Marino Costiero, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Sede di Capo Granitola
Cástor Guisande Facultad de Ciencias, Campus Universitario Lagoas-Marcosende, Universidad de Vigo
Angelo Bonanno Istituto per l’Ambiente Marino Costiero, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Sede di Capo Granitola
Gualtiero Basilone Istituto per l’Ambiente Marino Costiero, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Sede di Capo Granitola
Angela Cuttitta Istituto per l’Ambiente Marino Costiero, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Sede di Capo Granitola
Salvatore Mazzola Istituto per l’Ambiente Marino Costiero, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Sede di Capo Granitola

DOI:

https://doi.org/10.3989/scimar.2010.74n3577

Palabras clave:

afloramiento, transporte de Ekman, nutrientes, clorofila a, mar Mediterráneo, Canal de Sicilia

Resumen

El sector norte del Canal de Sicilia es un área de vientos favorables para el afloramiento, lo cual debe favorecer la producción primaria. Sin embargo, los valores de producción primaria son bajos comparados con otras áreas del Mediterráneo y muy bajos comparados con las regiones biológicamente más productivas de los océanos a nivel mundial: California, Canarias, Humboldt y Benguela. El objetivo de este estudio fue identificar los principales factores que limitan la biomasa del fitoplancton y modulan sus cambios mensuales. Comparamos estimas de la concentración de clorofila a basadas en satélite en el estrecho de Sicilia, con las observadas en los cuatro sistemas orientales de afloramiento mencionados anteriormente y en otros sistemas costeros del Mediterráneo en los que el viento favorece los afloramientos (Mar del Alborán, Golfo de León y Mar Egeo). Nuestros resultados muestran que la baja producción primaria es debida principalmente a la baja entrada de nutrientes en aguas superficiales, independientemente de la intensidad del afloramiento causado por el viento. Por otro lado, los cambios mensuales en la producción primaria se deben a la mezcla de la columna de agua y afloramientos asociados al viento y/o procesos de circulación en la zona. Finalmente, la limitación de la producción primaria debida al aumento del proceso de estratificación resultante de la tendencia general de calentamiento de las aguas del Mediterráneo, no es activa a lo largo de la mayor parte del área de afloramiento en la costa sur de Sicilia.

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Citas

Agostini, V.N. and A. Bakun. – 2002. “Ocean triads” in the Mediterranean Sea: physical mechanisms potentially structuring reproductive habitat suitability (with example application to European anchovy, Engraulis encrasicolus). Fish. Oceanogr., 11: 129-142. doi:10.1046/j.1365-2419.2002.00201.x

Astraldi, M., G.P. Gasparini, A. Vetrano and S. Vignudelli. – 2002. Hydrographic characteristics and interannual variability of water masses in the central Mediterranean: a sensitivity test for long-term changes in the Mediterranean Sea. Deep-Sea Res. I, 49: 661-680. doi:10.1016/S0967-0637(01)00059-0

Bakun, A. – 1973. Coastal upwelling indices, west coast of North America. 1946-71. NOAA Tech. Rep. NMFS-671: 1-103.

Bakun, A. and V. Agostini. – 2001. Seasonal patterns of wind driven upwelling/downwelling in the Mediterranean Sea. Sci. Mar., 65: 243-257.

Baldacci, A., G. Corsini, R. Grasso, G. Manzella, J.T. Allen, P. Cipollini, T.H. Guymer and H.M. Snaith. – 2001. A study of the Alboran sea mesoscale system by means of empirical orthogonal function decomposition of satellite data. J. Mar. Syst., 29: 293-311. doi:10.1016/S0924-7963(01)00021-5

Barale, V., J.-M. Jaquet and M. Ndiaye. – 2008. Algal blooming patterns and anomalies in the Mediterranean Sea as derived from the SeaWiFS data set (1998-2003). Remote Sens. Environ., 112: 3300-3313. doi:10.1016/j.rse.2007.10.014

Basilone, G., C. Guisande, B. Patti, S. Mazzola, A. Cuttitta, A. Bonanno and A. Kallianiotis. – 2004. Linking habitat conditions and growth in the European anchovy (Engraulis encrasicolus). Fish. Res., 68: 9-19. doi:10.1016/j.fishres.2004.02.012

Behrenfeld, M.J., R.T. O’Malley, D.A. Siegel, C.R. McClain, J.L. Sarmiento, G.C. Feldman, A.J. Milligan, P.G. Falkowski, R.M. Letelier and E.S. Boss. – 2006. Climate-driven trends in contemporary ocean productivity. Nature, 444: 752-755. doi:10.1038/nature05317 PMid:17151666

Beranger, K., L. Mortier, G.P. Gasparini, L. Gervasio, M. Astraldi and M. Cre’pon. – 2004. The dynamics of the Sicily Strait: A comprehensive study from observations and models. Deep-Sea Res. II, 51: 411-440. doi:10.1016/j.dsr2.2003.08.004

Boyer, T.P., J.I. Antonov, H.E. Garcia, D.R. Johnson, R.A. Locarnini, A.V. Mishonov, M.T. Pitcher, O.K. Baranova and I.V. Smolyar. – 2006. In: S. Levitus (ed.), World Ocean Database 2005. NOAA Atlas NESDIS 60, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 190 p., DVDs.

Carr, M.E. – 2002. Estimation of potential productivity in Eastern Boundary Currents using remote sensing. Deep-Sea Res. II, 49: 59-80. doi:10.1016/S0967-0645(01)00094-7

Carr, M.E. and E.J. Kearns. – 2003. Production regimes in four Eastern Boundary Current systems. Deep-Sea Res. II, 50: 3199-3221. doi:10.1016/j.dsr2.2003.07.015

Carton JA, G. Chepurin, X. Cao and B. Giese. – 2000. A simple ocean data assimilation analysis of the global upper ocean 1950–95. J. Phys. Oceanogr. I, 30: 294-309. doi:10.1175/1520-0485(2000)030<0294:ASODAA>2.0.CO;2

Crispi, G. and M. Pacciaroni. – 2009. Long-term numerical evolution of the nitrogen bulk content in the Mediterranean Sea. Est. Coast Shelf Sci., 83: 148-158. doi:10.1016/j.ecss.2007.12.015

Demarcq, H. – 2009. Trends in primary production, sea surface temperature and wind in upwelling systems (1998–2007). Prog. Oceanogr., 83: 376-385. doi:10.1016/j.pocean.2009.07.022

Estrada, M. – 1996. Primary production in the northwestern Mediterranean. Sci. Mar., 60: 55-64.

Feldman, G.C. and C.R. McClain. – 2006. Ocean Color Web. SeaWiFS Reprocessing 5. In: N. Kuring and S.W. Bailey (eds.), NASA Goddard Space Flight Center., http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/

Garcia, H.E., R.A. Locarnini, T.P. Boyer and J.I. Antonov. – 2006. World ocean atlas 2005, volume 4: nutrients (phosphate, nitrate, silicate). In: S. Levitus (ed.) NOAA Atlas NESDIS 64, pp. 1-396. U.S. Government Printing Office, Washington, D.C.

García-Lafluente, J., A. García, S. Mazzola, L. Quintanilla, J. Delgado, A. Cuttitta and B. Patti. – 2002. Hydrographic phenomena influencing early stages of the Sicilian Channel Anchovy. Fish. Oceanogr., 11: 31-44. doi:10.1046/j.1365-2419.2002.00186.x

Guisande, C., J.M. Cabanas, A.R. Vergara and I. Riveiro. – 2001. Effect of climate on recruitment success of Atlantic Iberian sardine (Sardina pilchardus). Mar. Ecol. Prog. Ser., 223: 243-250 doi:10.3354/meps223243

Guisande, C., A. Barreiro, I. Maneiro, I. Riveiro, A.R. Vergara and A. Vaamonde. – 2006. Tratamiento de datos. Díaz de Santos, Madrid.

Hardman-Mountford, N.J., A.J. Richarson, J.J. Agenbag, E. Hagen, L. Nykjaer, F.A. Shillington and C. Villacastin. – 2003. Ocean climate of the South East Atlantic observed from satellite data and wind models. Prog. Oceanogr., 59: 181-221. doi:10.1016/j.pocean.2003.10.001

Iverson, R.L. – 1990. Control of marine fish production. Limnol. Oceanogr., 35: 1593-1604. doi:10.4319/lo.1990.35.7.1593

Jennings, S., M.J. Kaiser and J.D. Reynolds, – 2001. Marine Fisheries Ecology. Blackwell Science, Oxford.

Joint, I. and S.B. Groom. – 2000. Estimation of phytoplankton production from space: Current status and future potential of satellite remote sensing. J. Exp. Mar. Biol. Ecol., 250: 233-255 doi:10.1016/S0022-0981(00)00199-4

Karafistan, A., J.-M. Martin, M. Rixen and J.M. Beckers. – 2002. Space and time distributions of phosphate in the Mediterranean Sea. Deep-Sea Res. I, 49: 67-82. doi:10.1016/S0967-0637(01)00042-5

Lermusiaux, P.F.J. – 1999. Estimation and study of mesoscale variability in the strait of Sicily. Dynam. Atmosph. Oceans, 29: 255-303. doi:10.1016/S0377-0265(99)00008-1

Lochet, F. and M. Leveau. – 1990. Transfers between a eutrophic ecosystem, the river Rhône, and an oligotrophic ecosystem, the north-western Mediterranean Sea. Hydrobiologia, 207: 95-103. doi:10.1007/BF00041445

Miller, R.G. – 1981. Simultaneous Statistical Inference. 2nd ed. Springer Verlag, New York.

Molcard, A., L. Gervasio, A. Griffa, G.P. Gasparini, L. Mortier and T.M. Özgökmen. – 2002. Numerical investigation of the Sicily Channel dynamics: density currents and water mass advection. J. Mar. Syst., 36: 219-238. doi:10.1016/S0924-7963(02)00188-4

Patti, B., C. Guisande, A.R. Vergara, I. Riveiro, I. Maniero, A. Barreiro, A. Bonanno, G. Buscaino, A. Cuttitta, G. Basilone and S. Mazzola. – 2008. Factors responsible for the differences in satellite–based chlorophyll a concentration between the major global upwelling areas. Est. Coast. Shelf Sci., 76: 775-786. doi:10.1016/j.ecss.2007.08.005

Piccioni, A., M. Gabrielle, E. Salusti and E. Zambianchi – 1988. Wind-induced upwellings off the southern coast of Sicily. Oceanol. Acta, 11: 309-314.

Reul, A., V. Rodríguez, F. Jiménez-Gómez, J.M. Blanco, B. Bautista, T. Sarhan, F. Guerrero, J. Ruíz and J. García-Lafuente. – 2005. Variability in the spatio-temporal distribution and size-structure of phytoplankton across an upwelling area in the NW-Alboran Sea, (W-Mediterranean). Cont. Shelf Res., 25: 589-608. doi:10.1016/j.csr.2004.09.016

Reynolds, R.W., N.A. Rayner, T.M. Smith, D.C. Stokes and W. Wang. – 2002. An improved in situ and satellite SST analysis for climate. J. Clim., 15: 1609-1625. doi:10.1175/1520-0442(2002)015<1609:AIISAS>2.0.CO;2

Ribeiro, A.C., A. Peliz and A.M.P. Santos. – 2005. A study of the response of chlorophyll-a to a winter upwelling event off Western Iberian using SeaWiFS and in situ data. J. Mar. Syst., 53: 87-107. doi:10.1016/j.jmarsys.2004.05.031

Rykaczewski, R.R. and D.M. Checkley Jr. – 2008. Influence of ocean winds on the pelagic ecosystem in upwelling regions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105: 1965-1970. doi:10.1073/pnas.0711777105 PMid:18250305 PMCid:2538866

Robinson, A.R., J. Sellschopp, A. Warn-Varnas, W.G. Leslie, C.J. Lozano, P.J. Haley Jr., L.A. Anderson and P.F.J. Lermusiaux. – 1999. The Atlantic Ionian Stream. J. Mar. Syst., 20: 129-156. doi:10.1016/S0924-7963(98)00079-7

Sarhan, T., J. Garci’a Lafuente, M. Vargas, J.M. Vargas and F. Plaza. – 2000. Upwelling mechanisms in the northwestern Alboran Sea. J. Mar. Syst., 23: 317-331. doi:10.1016/S0924-7963(99)00068-8

Schlitzer, R. – 2008. Ocean Data View. http://odv.awi.de

Sorgente, R., A.F. Drago and A. Ribotti – 2003. Seasonal variability in the Central Mediterranean Sea circulation. Ann. Geophys., 21: 299-322. doi:10.5194/angeo-21-299-2003

StatSoft, Inc. – 2001. STATISTICA (data analysis software system), version 6. www.statsoft.com.

Stergiou, K.I., E.D. Christou, D. Gergopoulos, A. Zenetos and C. Souvermezoglou. – 1997. The Hellenic seas: physics, chemistry, biology and fisheries. Oceanogr. Mar. Biol. Annu. Rev. 35: 415-538.

Thomas, A.C, P. Strub, F. Huang and C. James. – 1994. A comparison of the seasonal and interannual variability of phytoplankton pigment concentrations in the Peru and California Current System. J. Geophys. Res. 99: 7355-7370. doi:10.1029/93JC02146

Thomas, A.C., Strub, P.T., Carr, M.E. and Weatherbee, R. – 2004. Comparison of chlorophyll variability between the four major global eastern boundary currents. Int. J. Remote Sens., 25: 1443-1447. doi:10.1080/01431160310001592418

Warn-Varnas, A., J. Sellschopp, P.J. Haley Jr., W.G. Leslie and C.J. Lozano. – 1999. Strait of Sicily water masses. Dynam. Atmosph. Oceans, 29: 437-469. doi:10.1016/S0377-0265(99)00014-7

Ware, D.M. – 1992. Production characteristics of upwelling systems and the trophodynamic role of hake. In: A.I. Payne, K.H. Brink, K.H. Mann, and R. Hilborn (eds.), Benguela Trophic Functioning. S. Afr. J. Mar. Sci., 12: 501-513.