Análisis de episodios de viento en un área costera: una herramienta para la estimación de la variabilidad en la turbulencia en estudios con plancton
DOI:
https://doi.org/10.3989/scimar.2006.70n19Palabras clave:
episodios de viento, turbulencia de pequeña escala, plancton, POTResumen
La turbulencia a diferentes escalas, desde su generación a su disipación, afecta a la comunidad planctónica. Recientemente el interés por los efectos de la turbulencia de escala pequeña se ha desarrollado mucho, pero es difícil establecer la importancia de tales estudios, puesto que no hay información completa de la variabilidad de la turbulencia en el mar. En el presente trabajo, usamos series de datos de viento provenientes de diversas estaciones meteorológicas situadas a lo largo del litoral catalán para estudiar la variabilidad espacio-temporal de la turbulencia de escala pequeña. Mediante una aproximación POT (“peaks-over-threshold”), desarrollamos un modelo estadístico para estimar la frecuencia de episodios de viento, en función de su persistencia e intensidad. Los datos de velocidad de viento son utilizados para estimar las tasas de disipación de la energía turbulenta a 1 metro de profundidad, con el fin de determinar la distribución general de la turbulencia en la costa catalana. Debido al relieve local, la variabilidad geográfica es mayor que la estacional en la frecuencia y persistencia de episodios de viento. El modelo estadístico desarrollado, junto con relaciones empíricas entre viento y turbulencia, pueden ser usados para estimar la ocurrencia y frecuencia de episodios en una localidad y estación dadas. Sirven para poner en contexto estudios pasados, presentes y futuros sobre los efectos de la turbulencia en el plancton.
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Csanady, G.T. – 1989. Energy dissipation and upwelling in a western boundary current. J. Phys. Oceanogr., 19: 462-473. doi:10.1175/1520-0485(1989)019<0462:EDAUIA>2.0.CO;2
D’Asaro, E.A. and G.T. Dairiki. – 1997. Turbulence intensity measurements in a wind-driven mixed layer. J. Phys. Oceanogr., 27: 2009-2022. doi:10.1175/1520-0485(1997)027<2009:TIMIAW>2.0.CO;2
Dewey, R.K. and J.N. Moum. – 1990. Enhancement of fronts by vertical mixing. J. Geophys. Res., 95(C6): 9433-9445. doi:10.1029/JC095iC06p09433
Dietze H., A. Oschlies and P. Kähler. – 2004. Internal-waveinduced and double-diffusive nutrient fluxes to the nutrientconsuming surface layer in the oligotrophic subtropical North Atlantic. Oc. Dyn., 54:1-7. doi:10.1007/s10236-003-0060-9
Estrada, M. and E. Berdalet. – 1998. Effects of turbulence on phytoplankton. In: D.M. Anderson, A.D. Cembella and G.M. Hallegraeff (eds.), Physiological Ecology of Harmful Algal Blooms, pp. 601-618. NATO ASI Series, G41.
Frisch, U. and D. Sornette. – 1997. Extreme deviations and applications. J. Phys. I France, 7: 1155-1171.
García, M.A. and A. Ballester. – 1984. Notas acerca de la meteorología y la circulación local en la región del delta del Ebro (1980-1981). Invest. Pesq., 48(3): 469-493.
Gargett, A.E. – 1989. Ocean Turbulence. Annu. Rev. Fluid. Mech., 21: 419-451. doi:10.1146/annurev.fl.21.010189.002223
Gargett, A.E. and P. Donaghay - 2003. Turbulence mixing and biophysical interactions. In: Regional Cabled Observatory Network (of Networks), Report of the Cabled Regional Observatory Workshop.
Gemmrich, J.R. and D.M. Farmer. – 1999. Near-surface turbulence and thermal structure in a wind-driven sea. J. Phys. Oceanogr., 29: 480-499. doi:10.1175/1520-0485(1999)029<0480:NSTATS>2.0.CO;2
Gemmrich, J.R. and D.M. Farmer. – 2004. Near-surface turbulence in the presence of breaking waves. J. Phys. Oceanogr., 34: 1067-1086. doi:10.1175/1520-0485(2004)034<1067:NTITPO>2.0.CO;2
Holligan, P.M. – 1981. Biological implications of fronts on the Northwest European continental shelf. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A, 302: 547-562. doi:10.1098/rsta.1981.0182
Holman, R. – 1995. Nearshore processes. Rev. Geophys., 33(S1): 1237-1248. doi:10.1029/95RG00297
Karp-Boss L., E. Boss and P.A. Jumars. – 1996. Nutrient fluxes to planktonic osmotrophs in the presence of fluid motion. Oceanogr. Mar. Biol. Annu. Rev., 34: 71-107.
Kiørboe, T. – 1997. Small-scale turbulence, marine snow formation, and planktivorous feeding. In: C. Marrasé E. Saiz and J.M. Redondo (eds.), Lectures on Plankton and Turbulence, Sci. Mar., 61(Suppl. 1): 141-158.
Laherrère, J. and D. Sornette. – 1998. Stretched exponential distributions in nature and economy: “fat tails’’ with characteristic scales. Eur. Phys. J. B, 2: 525-539. doi:10.1007/s100510050276
Lazier, J.R.N. and K.H. Mann. – 1989. Turbulence and the diffusive layers around small organisms. Deep-Sea Res., 36: 1721-1733. doi:10.1016/0198-0149(89)90068-X
Maar, M., L. Arin, R. Simó, M.M. Sala, F Peters and C. Marrasé. – 2002. Combined effects of nutrients and small-scale turbulence in a microcosm experiment. II. Dynamics of organic matter and phosphorus. Aquat. Microb. Ecol., 29: 63-72. doi:10.3354/ame029063
MacKenzie, B.R. and T. Kiørboe. – 2000. Larval fish feeding and turbulence: A case for the downside. Limnol. Oceanogr., 45(1): 1-10.
MacKenzie, B.R. and W.C. Leggett. – 1993. Wind-based models for estimating the dissipation rates of turbulent energy in aquatic environments: empirical comparisons Mar. Ecol. Prog. Ser., 94: 207-216. doi:10.3354/meps094207
Margalef, R. – 1978. Life-forms of phytoplankton as survival alternatives in an unstable environment. Oceanol. Acta., 1: 493-509.
Marrasé, C., J.H. Costello, T. Granata and J.R. Strickler. – 1990. Grazing in a turbulent environment: Energy dissipation, encounter rates, and efficacy of feeding currents in Centropages hamatus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 1653- 1657. doi:10.1073/pnas.87.5.1653
McWilliams, J.C., P.P. Sullivan, and C Moeng. – 1997. Langmuir turbulence in the ocean. J. Fluid Mech., 334: 1-30. doi:10.1017/S0022112096004375
Motulsky, H. – 2003. Intuitive biostatistics. Oxford University Press, New York.
Oakey, N.S. and J.A. Elliott. – 1982. Dissipation within the surface mixed layer, J. phys. Oceanogr., 12: 171-185. doi:10.1175/1520-0485(1982)012<0171:DWTSML>2.0.CO;2
Osborn, T.R. and W.R. Crawford. – 1980. An airfoil probe for measuring turbulent velocity fluctuations in water. In: L. Hasse, F. Dobson and R. Davis (eds.), Instruments and Methods of airsea interaction, pp. 369-386 . Plenum Press.New York.
Peters, F. and C. Marrasé. – 2000. Effects of turbulence on plankton: an overview of experimental evidence and some theoretical considerations. Mar. Ecol. Prog. Ser., 205: 291-306. doi:10.3354/meps205291
Peters, F., C. Marrasé, J.M. Gasol, M.M. Sala and L. Arin. – 1998. Effects of turbulence on bacterial growth mediated through food web interactions. Mar. Ecol. Prog. Ser., 172: 293-303. doi:10.3354/meps172293
Peters, F. and J.M. Redondo. – 1997. Turbulence generation and measurement: application to studies on plankton. In: C. Marrasé, E. Saiz and J.M. Redondo (eds.), Lectures on Plankton and Turbulence, Sci. Mar., 61(Suppl. 1): 205-228.
Pingree, R.D., G.T. Mardell and D.E. Cartwright. – 1981. Slope turbulence, internal waves and phytoplankton growth at the Celtic Sea shelf-break (and discussion). Phil. Trans. R. Soc. Lond. A, 302: 663-682. doi:10.1098/rsta.1981.0191
Reiter, E.R. – 1975. General Description of the Meteorological Processes. Part 1, Handbook for Forecasters in the Mediterranean: Weather Phenomena of the Mediterranean Basin. Nav. Environ. Predict. Res. Facil. Tech. Nav. Posgrad. Sch., Monterey, California.
Rothschild, B.J. and T.R. Osborn. – 1988. Small-scale turbulence and plankton contact rates. J. Plankton Res., 10: 465-474. doi:10.1093/plankt/10.3.465
Ruiz, J. – 1996. The role of turbulence in the sedimentation loss of pelagic aggregates from the mixed layer. J. Mar. Res., 54: 385-406. doi:10.1357/0022240963213367
Ruiz, J., D. Macías and F. Peters. – 2004. Turbulence increases the average settling velocity of phytoplankton cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101(51): 17720-17724. doi:10.1073/pnas.0401539101
Saiz, E. and T. Kiørboe. – 1995. Predatory and suspension feeding of the copepod Acartia tonsa in turbulent environments. Mar. Ecol. Prog. Ser., 122: 147-158. doi:10.3354/meps122147
Sherwin, T.J., M.E. Inall and R. Torres. – 2002. The seasonal and spatial variability of small-scale turbulence at the Iberian margin. J. Mar. Res., 60 (1): 73-100. doi:10.1357/002224002762341258
St.Laurent, L.C., H. L. Simmons, and S.R. Jayne - 2002. Estimating tidally driven mixing in the deep ocean. Geophys. Res. Lett., 29(23): 1-4. doi:10.1029/2002GL015633
Stips. A., H. Burchard, K. Bolding, H. Prandke, A. Simon, A. Wüest. – 2005. Measurement and simulation of viscous dissipation in the wave affected surface layer. Deep-Sea Res. II, 52: 1133-1155.
Stull, R.B. – 1988. An introduction to boundary layer meteorology. Atmospheric sciences library. Vol. 13. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, Netherland.
Sun, H. and E. Kunze. – 1999. Internal wave-wave interactions. Part II: Spectral energy transfer and turbulence production. J. Phys. Oceanogr., 29: 2905-2919. doi:10.1175/1520-0485(1999)029<2905:IWWIPI>2.0.CO;2
Terray, E.A., M.A. Donelan, Y.C. Agrawal, W.M. Drennan, K.K. Kahma, A.J. Williams III, P.A. Hwang and S.A. Kitaigorodskii. – 1996. Estimates of kinetic energy dissipation under breaking waves. J. Phys. Oceanogr., 26: 792-807. doi:10.1175/1520-0485(1996)026<0792:EOKEDU>2.0.CO;2
Troen, I. and E.L. Petersen. – 1989. European Wind Atlas. Risø National Laboratory, Risø, Denmark.
Turner, J.S. – 1973. Buoyancy effects in fluids. Cambridge University Press.
Yen, J., M.J. Weissburg and H. Doall. – 1998. The fluid physics of signal reception by mate-tracking copepods. Phil. Trans. R. Soc. Lond., 353: 787-804. doi:10.1098/rstb.1998.0243 PMCid:1692257
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