Cada año, en el extremo oriental del Océano
Pacífico tropical, entre 5º N y 17º N, se producen importantes eventos de afloramiento
(levantamiento de frías aguas profundas hacia la superficie) forzados por el
viento en tres lugares de Centroamérica: el Golfo de Tehuantepec –México-,
el Golfo de Papagayo –en el borde entre Costa Rica y Nicaragua- y el Golfo de
Panamá. En tales puntos hay interrupciones de baja altura en la cordillera
centroamericana por donde los vientos que soplan desde el Caribe hacia el Pacífico
se canalizan en fuertes chorros dirigidos desde la costa hacia mar adentro.
Estos jets pueden durar de 1 a 15 días, alcanzar velocidades de 20 m s-1
de magnitud y extenderse cientos de kilómetros sobre el mar.
El sistema de Tehuantepec es forzado por
sistemas subtropicales de alta presión originados en Norteamérica que se
desplazan hacia el sur sobre el Mar Caribe, creando grandes diferencias de presión
entre el Golfo de México y las masas de aire más calientes y de menor presión
que residen sobre el Pacífico. Estos sistemas pueden desplazarse sobre el
Caribe más hacia el sur generando secuencialmente los jets de Papagayo y
Panamá luego de un evento en Tehuantepec, pero los dos jets del sur
pueden desarrollarse sin correlación con las condiciones en Tehuantepec, como
resultado de la intensificación de los vientos alisios [Chelton,
D., M. Freilich y S. Esbensen. “Satellite observations of the wind jets off the
Pacific coast of Central America, Part I: Case studies and statistical
characteristics”, en Mon. Wea. Rev.,
128, 2000].
En los tres sitios la respuesta del océano a
estos forzamientos eólicos es muy rápida. El nivel del mar varía siguiendo
las variaciones del viento sin un retardo observable y la temperatura
superficial del mar (TSM) puede descender hasta 10o C en un día [Barton, E. et al. “Supersquirt: Dynamics of the Gulf of Tehuantepec,
Mexico”, en Oceanography, 6,
1, 1993].
Filamentos de agua muy energéticos transportan aguas frías afloradas
cerca de la costa, con velocidades del orden de 1 m s-1, cientos de
kilómetros mar adentro. La mezcla turbulenta con aguas subsuperficiales frías
inducida por el viento reduce aun más la temperatura de la capa superior del
mar, en una medida comparable al enfriamiento que resulta del afloramiento. Uno
de los efectos más espectaculares es la generación en Tehuantepec y Papagayo
de grandes remolinos (100-450 km de diámetro) de agua anticiclónicos (que rotan en sentido inverso a la rotación de la
Tierra) que persisten durante meses y se propagan hacia el oeste y hacia el
ecuador.
La figura 1 es una composición de imágenes de
TSM derivada de los datos del instrumento Advanced Very High Resolution
Radiometer obtenidos en la estación terrena de satélites de nuestro
laboratorio en la Universidad Nacional. Allí aparece superpuesto el campo de
vientos (vectores negros) derivados del instrumento Nasa Scatterometer, que
también orbita en un satélite polar. Nótese el efecto de apantallamiento del
viento por la cordillera centroamericana (las elevaciones mayores a 600 m han
sido indicadas), así como las masas de agua fría que se extienden mar adentro
desde la costa pacífica en las tres localidades (las nubes aparecen en negro).
A continuación se da cuenta de las
observaciones realizadas en el marco de un experimento llevado a cabo en 1996
para determinar la propagación y generación de remolinos en el Golfo de
Papagayo. En efecto, entre el 19-2-96 y el 4-3-96 fueron lanzadas nueve boyas
derivadoras lagrangianas (que se
mueven con las parcelas de agua) en posiciones seleccionadas usando imágenes de
satélite de TSM. Los puntos escogidos para el lanzamiento fueron transmitidos
por radio desde nuestro laboratorio, en tiempo real, a la embarcación
Solidaridad del Instituto Nacional de Aprendizaje. Las boyas envían periódicamente
una señal que es recibida por un satélite y reenviada a tierra, lo cual
permite determinar las posiciones y los instantes en que fueron emitidas.
Tres de las boyas entraron en trayectorias con
forma de anillo. La boya 25.485 entró en un anillo centrado aproximadamente en
9° N, 95° W el 29-2-96, mientras que los derivadores 25.474 y 25.475 entraron
en una circulación anticiclónica en la primera semana de marzo, mucho más
cerca de la costa, en un mismo giro de formación bastante más reciente. Las trayectorias completas de
los derivadores 25.474 y 25.475 (véase figura 2) fueron interpoladas de acuerdo
a los procedimientos de Hansen y Poulain [Hansen, D. y P.
Poulain. “Quality control and interpolation of WOCE-TOGA drifter data”, en Journal
of Atmospheric and Oceanic Technology, 13, 1996].
La boya 25.474 completó cinco circuitos y la
25.475 completó cuatro antes de entrar en la Contra Corriente Ecuatorial Norte
(CCEN) que fluye hacia el este (ver figura 3), aproximadamente en la longitud
95,5º O, el 18-5 y el 10-5, respectivamente. La rapidez del desplazamiento de
este giro hacia el oeste se calculó a partir de los desplazamientos entre las
longitudes máximas y mínimas en giros consecutivos y los intervalos de tiempo
transcurridos entre cada par de posiciones. Obtuvimos nueve estimaciones de 25.474 y siete de 25.475 con resultados
de 12,58 cm s-1 y 12,57 cm s-1, respectivamente. Un
procedimiento similar se utilizó para obtener velocidad meridional del giro con
resultados de 1,70 cm s-1 y 1,58
cm s-1 hacia el ecuador.
El comportamiento de estas boyas confirma que
los vórtices generados en Papagayo se propagan largas distancias hacia el oeste
sin perder identidad. Hansen y Maul [Hansen,
D. y G. Maul. “Anticyclonic current rings in the eastern tropical
Pacific Ocean”, en J.
Geophys. Res., 96,
1991] identificaron al menos un giro anticiclónico en marzo de 1990 al oeste
de 100º O, a 10º N, con un diámetro de 335 km y un desplazamiento hacia el
oeste de 14,6 cm s-1 que era compatible con un origen en Papagayo. El
movimiento longitudinal de estos vórtices puede ser explicado por el movimiento
hacia el oeste de la Corriente Ecuatorial del Norte (figura 3) y por la
autopropulsión de remolinos debido al efecto ß (ß es la rapidez de cambio del
parámetro de Coriolis f con la
latitud). Debido a las grandes dimensiones de estos vórtices el efecto de ß es
importante y los giros adquieren una velocidad hacia el oeste y hacia el
ecuador. Para una explicación sobre el mecanismo de autopropulsión pueden ser
consultados, por ejemplo, los trabajos de B. A. Warren [“Notes on translatory movements of rings of
current with applications to Gulf Stream eddies”, en Deep Sea Res., 14, 1967] y de D. Nof [“On the b-induced movement of isolated baroclinic
eddies”, en J.
Phys. Oceanogr., 11, 1981]. ß también determina el lento movimiento
hacia el ecuador, de manera que creemos que este remolino fue eventualmente
dispersado en la CCEN.
El final más probable de los remolinos de
Papagayo es la colisión con la CCEN. La migración norte-sur de la CCEN podría
entonces determinar la duración de los vórtices de tal manera que podrían ser
dispersados antes de que su energía disponible se agote. La boya 25.474 se movió
alrededor de un anillo Papagayo desde comienzos de marzo hasta mediados de mayo,
cuando la CCEN ocupa su posición más
al sur. La boya 25.485 fue trasladada dos veces alrededor de un giro mucho más
maduro (figura 4), desde finales de febrero hasta el 5 de abril, a longitudes
menores que el giro de las boyas 25.474 y 25.475. La velocidad longitudinal
obtenida para 25.485 es de sólo 6,19 cm s-1, lo cual puede reflejar
tanto interacción con la CCEN como una menor intensidad de este remolino. La
trayectoria distorsionada de esta boya, comparada con las más circulares
descritas por 25.474 y 25.475, es posiblemente resultado de la erosión del vórtice
por la CCEN en su flanco sur.
Los remolinos generados en el Golfo de Papagayo
son un mecanismo importante para el transporte de momento, masa, energía,
constituyentes químicos y actividad biológica hacia el océano interior. Las
masas de agua producidas en el Golfo durante la estación de afloramiento son
exportadas a grandes distancias hacia el oeste en remolinos anticiclónicos que
perduran durante meses. Estas aguas son fertilizadas por la introducción en la
capa superior del mar de aguas subsuperficiales ricas en nutrientes durante las
etapas de generación cerca de la costa. Además, fitoplancton del máximo
de clorofila subsuperficial (una capa de alta concentración de algas que en
condiciones de estratificación normal se encuentra localizada a varios metros
de profundidad) es levantado hacia la parte superior de la columna de agua,
donde la radiación solar estimula una intensa actividad fotosintética.
Las imágenes de color del océano obtenidas a
partir de datos de satélites en el Océano Pacífico tropical muestran, entre
enero y mayo, una banda de alta productividad primaria a lo largo de 11º N que
se extiende desde Centroamérica por más de 2.000 km hacia el oeste. Dada la
magnitud y extensión de esta señal, el sistema de Papagayo juega un rol
importante no sólo en la riqueza biológica de esta zona hasta los niveles
tróficos superiores (peces y mamíferos), sino también en el balance
regional de transferencia de dióxido de carbono entre el océano y la atmósfera.
Los autores, físicos,
son investigadores del Laboratorio de Oceanografía y Manejo Costero de la
Universidad Nacional.