Estudio de la variabilidad sinóptica de frentes termales de la Patagonia Norte chilena.

Abstract

Los frentes termales son estructuras costeras generadas por la convergencia de masas de agua de distinto origen que pueden provocar efectos importantes en la distribución de propiedades físicas, químicas, biológicas y de estructuras comunitarias. Los estudios relacionados con la variabilidad espacio – temporal de los frentes termales superficiales en la zona sur de Chile son escasos, debido a la poca resolución espacial y temporal que tenían las primeras generaciones de satélites y al problema generado por la presencia de cobertura nubosa. En la presente investigación se utilizó herramientas observacionales de re-análisis de última generación (MUR y ERA5) para evaluar, en un período de seis años (2015-2020), la actividad de los frentes termales en la región norte de la Patagonia chilena incluyendo mar interior de la isla de Chiloé y la plataforma continental ubicada a su costado oeste. El estudio logró identificar 7 zonas principales de frentes termales en el área de estudio, las cuales que presentaron mayor variabilidad de escala sinóptica (definida como 1 a 30 días) con respecto al resto del área de estudio. La amplitud de la señal sinóptica de la TSM presentó una mayor proporción de la TSM total en el mar interior de Chiloé (~8°C) respecto de la zona oceánica adyacente (~4°C) y durante los períodos de primavera verano. Por otra parte, la varianza explicada por la banda sinóptica fue más energética en zonas donde la TSM varió relativamente poco durante el año alcanzando, en promedio, un máximo cercano al 20% en el mar interior de Chiloé y en torno a 43ºS. Los frentes termales, representados por la magnitud de gradiente, presentaron una duración promedio de 1 a 3 días y su variabilidad sinóptica explicó, al menos, un 40% de la varianza total de la magnitud de gradiente. Los frentes respondieron al viento de manera diferenciada tanto en el mar interior como en la zona oceánica externa de Chiloé. En estos ambientes, la componente meridional con dirección hacia el norte resultó predominante, junto a una relajación del viento zonal para la presencia de frentes termales. Sin embargo, la cuantificación de los eventos de frentes termales indicó menor cantidad de eventos en la zona oceánica con mayor duración e intensidad relativamente menor que en el mar interior de Chiloé. Estos resultados permitieron responder las hipótesis planteadas en este estudio: (1) la persistencia en el tiempo y variabilidad espacial de los frentes termales en la costa oeste de la isla de Chiloé están modulados por la variabilidad del viento sinóptico, asociado a los eventos de surgencia costera registrados por diversos estudios y, (2) la presencia de frentes termales en la zona norte del mar interior de Chiloé es dependiente del viento sinóptico proveniente desde el suroeste, el cual tiende a retener el agua superficial más cálida hacia el norte.

Thermal fronts are coastal structures generated by the convergence of water masses of different origins that can cause essential effects in the distribution of physical, chemical, and biological properties and community structures. Studies related to the spatio-temporal variability of surface thermal fronts in the southern zone of Chile are scarce due to the poor spatial and temporal resolution of the first generations of satellites and the problem generated by cloud cover. In this research, observational re-analysis data (MUR and ERA5) were used to evaluate, in a period of six years (2015-2020), the activity of thermal fronts in the northern region of Chilean Patagonia, including the inner sea of Chiloé and the continental shelf located on its west side. The study identified seven main fronts in the area that were highly influenced by synoptic-scale variability (1 to 30 days). The amplitude of the synoptic signal of the SST showed a higher proportion of the total SST in the inner sea of Chiloé and during the spring-summer periods. On the other hand, the variance explained by the synoptic band was more energetic in areas where the SST varied relatively little during the year, reaching, on average, a 20% in the inner sea of Chiloé and around 43ºS. Thermal fronts, represented by the magnitude of the gradient, shows a mean length of 1 to 3 days. Their synoptic variability explained at least 40% of the total variance of the magnitude of the gradient. The fronts responded to the wind in a differentiated way both in the inner sea and in the external oceanic area of Chiloé. In these environments, the southern component towards the north was predominant, together with a relaxation of the zonal wind for the presence of thermal fronts. However, the quantification of thermal front events indicated a lower number of events in the oceanic zone with more significant duration and relatively less intensity than in the inner sea of Chiloé. Therefore, these results made it possible to response the hypotheses raised in this study: (1) the persistence in time and spatial variability of thermal fronts on the west coast of Chiloé Island are modulated by the variability of the synoptic wind, associated with the coastal upwelling events recorded by several studies and, (2) the presence of thermal fronts in the northern area of the inner sea of Chiloé is dependent on the drag of the synoptic wind from the southwest, which tends to retain the warmer surface water to the north.