Articles

surgencia y Downwelling

by admin
¿qué hemos aprendido sobre el movimiento del agua en la costa occidental de Durham?

en la costa cercana, el movimiento del agua hacia arriba y hacia abajo puede ocurrir si existen ciertas condiciones de viento. Los vientos relativamente fuertes causarán que las aguas superficiales se alejen de la costa causando un afloramiento, o los vientos causarán que las aguas superficiales se muevan hacia la costa causando un afloramiento. Según Csanady (1972), el agua hasta 5km de la costa puede estar involucrada en estos eventos!,

a lo largo de la costa norte del Lago Ontario:

  • Los fuertes vientos del oeste al este son ideales para que se produzcan afloramientos.
  • Los fuertes vientos de este a oeste son ideales para que ocurran bajadas.

surgencia

  • ocurre cuando el agua densa y rica en nutrientes del fondo de la columna de agua en alta mar reemplaza el agua superficial agotada en la costa cercana.
  • es impulsado por el viento, El Efecto Coriolis y el Transporte Ekman
    • El viento sopla a través del lago.,
    • El agua se transporta 90 grados desde la dirección del viento (fuerzas Coriolis / Transporte Ekman).
    • La fricción entre el agua superficial y el agua debajo de la capa superficial hace que ambos paquetes de agua se muevan en la misma dirección.
    • a medida que el agua se aleja de la costa, El agua perdida es reemplazada por surgencias de aguas profundas.
  • El agua surgida rica en nutrientes puede proporcionar nutrientes (nitrato, fósforo total, fósforo reactivo soluble, etc.) para el crecimiento biológico en la costa cercana.,
Figura 1: Un ejemplo de una surgencia. Imagen creada con el uso de símbolos: cortesía de Integration and Application Network, University of Maryland Center for Environmental Science (ian.umces.edu/symbols/).

Downwelling

  • ocurre cuando el agua superficial se vuelve más densa y se hunde en el fondo del lago.
  • es impulsado por el viento, El Efecto Coriolis y el Transporte Ekman.
    • El viento sopla a través del lago.,
    • El agua se transporta 90 grados desde la dirección del viento (fuerzas Coriolis / Transporte Ekman).
    • a medida que el agua se mueve hacia la orilla, el agua ya presente se acumula o «se acumula» y la presión de esta agua hace que se hunda hacia aguas más profundas.
  • transporta oxígeno disuelto a aguas más profundas, afectando la descomposición en aguas superficiales.
Figura 2: ejemplo de un downwelling., Imagen creada con el uso de símbolos: cortesía de Integration and Application Network, University of Maryland Center for Environmental Science (ian.umces.edu/symbols/).

Identifying Upwellings and Downwellings: instrumentos de uso

podemos utilizar la temperatura en la superficie y en el fondo del lago para identificar upwellings y downwellings., La temperatura se puede recuperar de:

a) Termisters (cadenas de temperatura que están suspendidas en la columna de agua),

Figura 3: Los Termisters son pequeños registradores de temperatura Unidos en cadenas y desplegados en la columna de agua del lago (a menudo cerca de ADCPs) a profundidades de interés. Crédito de la foto: Great Lakes Unit, Environmental Monitoring and Reporting Branch, 2013.

b) The Land Ocean Biophysical Observatory (LOBO)., El Ministerio de Medio Ambiente y Cambio Climático de Ontario ha desplegado este instrumento en la región de Ajax desde 2008 hasta la actualidad durante los meses libres de hielo. Recopila información de la superficie y el fondo sobre una variedad de parámetros, incluyendo temperatura, conductividad, clorofila a y turbidez.

Figure 4: Pictures of the Land Ocean Biophysical Observatory deployed in Lake Ontario near Ajax by the Ontario Ministry of the Environment., El LOBO tiene dos componentes: una boya flota en la superficie del lago con sondas de temperatura, conductividad y clorofila a, y un marco que se encuentra en el fondo del lago con sondas de temperatura, conductividad, clorofila a y turbidez. (crédito de la foto: Great Lakes Unit, Environmental Monitoring and Reporting Branch, 2008 and 2013).,

identificando Upwellings y Downwellings

mediante gráficos de temperatura

Si comparamos las temperaturas de la superficie y del fondo del lago en 2009, vemos que hay momentos en que:

a) las aguas superficiales caen repentinamente y coinciden con las temperaturas del fondo: upwelling.

b)las aguas del fondo aumentan repentinamente y coinciden con las temperaturas de la superficie: downwelling.

el gráfico a continuación muestra las temperaturas superficiales y de fondo de 2009 en la estación LOBO frente a la costa de Duffins Creek (vea la Figura 8 a continuación para la ubicación del LOBO)., Un ejemplo de un evento de surgencia y un downwelling son señalados por las flechas azules en el siguiente gráfico.

Figura 5: un ejemplo de la temperatura de la superficie y el fondo de 2009 cerca de Duffins Creek. Las temperaturas superficiales se toman a 1.4 m por debajo de la superficie del agua, y las temperaturas del fondo se toman a 19.65 M de profundidad del agua. Las líneas verticales verdes en la parcela son las fechas que la TRCA muestreó en 2009. Data collected by the Environmental Monitoring and Reporting Branch of the Ontario Ministry of the Environment and processed by TRCA.,

por diferencias de temperatura

para que sea más fácil de ver, podemos calcular cuando hay un gran cambio de temperatura dentro de las 24 horas. El siguiente gráfico calcula la diferencia entre las temperaturas del agua superior e inferior. Si la barra cae por encima de la línea punteada a 4 grados Celsius, sabemos que se ha producido un afloramiento. Si la barra cae por debajo de la línea punteada a -4 grados Celsius, sabemos que se ha producido una surgencia.,

Figura 6: diferencias de temperatura dentro de un período de 24 horas utilizado para identificar upwellings y downwellings. Data collected by the Environmental Monitoring and Reporting Branch of the Ontario Ministry of the Environment and processed by TRCA.

By Spatial Maps

otra forma en que podemos ver las surgencias es utilizando concentraciones de nutrientes interpoladas espacialmente de los estudios completados por el Ministerio de Medio Ambiente y Cambio Climático de Ontario En 2008., Los mapas a continuación son de un artículo publicado y muestran que la temperatura es más baja por la costa que a 5 km de la costa. Esto se debe a que el agua de la costa fue empujada lejos de la costa, y fue reemplazada por aguas del fondo en un evento de surgencia. Durante este evento, la clorofila a desapareció por la costa, pero las aguas ricas en nitratos aparecieron por la costa transportadas desde las aguas ricas en nutrientes en el fondo del lago.,

Figura 7: gradientes de calidad del agua causados por surgencias en el polígono Ajax el 16 de septiembre de 2008. Las líneas grises indican la pista de la encuesta. «Reprinted from Journal of Great Lakes Research, 38(S4), Howell, E. T., Chomicki, K. M., and Kaltenecker, G., Tributary discharge, Lake circulation, and lake biology as drivers of water quality in the Canadian Nearshore of Lake Ontario, 47-61, Copyright (2012), with permission from Elsevier.,»

dado que el viento, la temperatura del agua y la circulación juegan un papel importante en las surgencias y bajadas, el número de surgencias y bajadas en el Ajax nearshore puede cambiar potencialmente año a año. Si nos fijamos en el número de afloramientos y afloramientos desde 2008-2012, vemos que aunque existen diferentes condiciones climáticas, el número de afloramientos y afloramientos fueron coincidentemente similares.,llings

12A 6 B 12 10 Downwellings 14A 14 10 13 15

NOTE: the time frame that the LOBO was out changed from year to year, however, it was generally logging temperature from April until November.,

A) EL LOBO funcionó mal en 2008; valor de surgencia de Howell et al., 2012, downwelling calculated from the deepest meter available

b) the surface LOBO temperature recorder malfuncioned; no thermisters logging temperature

Understanding Water Movement in the Nearshore

Richardson Numbers: Mixing between surface and bottom waters

Richardson numbers are another way to look at the mixing that occurs between surface and bottom waters., En términos técnicos, los números de Richardson usan velocidades de corriente y diferencias de temperatura para describir la estabilidad de una parcela de agua en una columna de agua. Si la relación entre las fuerzas estabilizadoras debidas a la estratificación y las fuerzas desestabilizadoras debidas a la cizalladura vertical está por encima de un valor crítico, entonces el agua es estable y las aguas superficiales y de fondo no se mezclan. Si el número está por debajo del valor crítico, entonces el agua se mezcla. Lo que esto significa es que si calculamos este número y es mayor que un valor específico, entonces no se puede producir ninguna mezcla entre las capas de agua., Si el número calculado está por debajo de un valor específico, entonces las capas de agua pueden mezclarse. En este caso, las aguas superiores e inferiores pueden mezclarse porque pueden superar las fuerzas entre ellas.

cerca de Duffins Creek, los números de Richardson mostrados para todo el año nos dicen que la mayoría de las veces las aguas superiores e inferiores son diferentes. Sin embargo, en el otoño hay mucha mezcla entre las aguas superiores e inferiores. Hay dos gráficos colocados en el mapa de abajo. El gráfico de la izquierda es de una profundidad de agua de ~15 metros, mientras que el gráfico de la derecha es de una profundidad de agua de ~18m., Hay diferencias en los dos gráficos; el gráfico de la izquierda tiene más puntos debajo de la línea roja que muestra que se está produciendo más mezcla. Esto nos dice que hay cambios que ocurren entre los dos sitios y lo más profundo que se encuentra y que en aguas más profundas, las aguas superficiales no se mezclan tanto con las aguas del fondo. Tenga en cuenta que en los gráficos de la imagen a continuación se calculan los números de Richardson entre aproximadamente 4-5 m por debajo de la superficie del agua, y 13-15 m por debajo de la superficie del agua.,

Figura 8: los números de Richardson fueron calculados por el TRCA a partir de datos recolectados por la Subdivisión de monitoreo y reporte Ambiental del Ministerio de ambiente de Ontario. Ninguna mezcla indica que hay más de una capa de agua presente, y la mezcla indica que el agua se mezcla entre profundidades. Esta imagen muestra que a medida que se mueve más profundo, hay menos mezcla entre las capas., «Map River, Road, and Shoreline Source: Data provided by Ontario Ministry of Natural Resources; Bathymetry Source: National Oceanic and Atmospheric Administration».

entender cómo las mezclas nearshore es importante entender, ya que nos dirá el camino que seguirán los nutrientes cuando entren en el lago.

llevar mensajes a casa

1. Las afloraciones y las Afloraciones mueven naturalmente los nutrientes en la costa cercana.