Estructuras físicas de submesoescala frente a Perú: variabilidad espacio-temporal e impacto en el oxígeno y la clorofila

Abstract

Los frentes oceánicos pueden tener un efecto importante en la distribución de las propiedades físicas y biogeoquímicas del océano. En particular, participan en los intercambios horizontales entre la costa y mar adentro, y en los intercambios verticales entre subsuperficie y la superficie. Sin embargo, la variabilidad espacial y estacional de las características de los frentes y sus efectos sobre la biogeoquímica son aún poco conocidas en la región del sistema de afloramiento peruano (SAP). Usando datos de vehículos submarinos autónomos (gliders) desplegados en diferentes fechas y en diferentes zonas del SAP en combinación con resultados de un modelo regional numérico de alta resolución (dx ~ 500 m), este estudio se enfoca en caracterizar la variabilidad espacial y temporal de los frentes de submesoescala (~1 -10 km) y su posible impacto en la ZMO y clorofila. La alta resolución espacial de los datos de los planeadores permitió el desarrollo de un algoritmo de detección de frentes de submesoescala en secciones verticales. Los frentes se detectaron principalmente alrededor de la base de la capa de mezcla y la profundidad de la picnoclina. Durante condiciones de El Niño, se detectaron frentes en zonas relativamente más profundas que en condiciones normales. La actividad frontal a submesoescala mostró una marcada estacionalidad, con menos frentes durante el verano que durante el invierno. Se encontró que tales zonas frontales pueden actuar como zonas donde se intensifica la concentración de clorofila desde la costa hasta la región oceánica alrededor de la profundidad de la capa de mezcla (PCM). También se encontró que la profundidad de la oxiclina se modifica fuertemente en presencia de frentes fuertes que permiten la subducción de aguas oxigenadas a través del la PCM. Esto sugiere que los frentes de submesoescala participan en la ventilación de la capa superior de la zona de mínimo de oxígeno con mayor intensidad durante el invierno.

Oceanic fronts can have an important effect on the distribution of the physical and biogeochemical properties of the ocean. In particular they participate in the horizontal exchanges between the coast and offshore, and in the vertical exchanges between the subsurface and the surface. However, the spatial and seasonal variability of the fronts characteristics and their effects on the biogeochemistry are still poorly known in the region of the Peruvian upwelling system (PUS). Using data from autonomous underwater vehicles (gliders) deployed on different dates and in different areas of the PUS in combination with outputs from a high-resolution numerical regional model (dx ~ 500 m), this study focuses on characterizing the spatial and temporal of and its possible impact on the ZMO and clorophyll. The high spatial resolution of the gliders data allowed the development of a detection algorithm for submesoscale fronts in vertical sections. Fronts were mainly detected around the base of the mixed layer and the pycnocline depth. During El Niño conditions, fronts were detected in relatively deeper areas than under normal conditions. The submesoscale frontal activity showed a marked seasonality, with fewer fronts during summer than during winter. It was found that such frontal zones can act as enhancement zones for chlorophyll concentration from the coast to the offshore region around the depth of the mixed layer (MLD). It was also found that the depth of the oxycline can be strongly modified in the presence of strong fronts allowing for the subduction of oxygenated waters through the MLD. This suggests that submesoscale fronts could participate in the ventilation of the oxygen minimum zone upper layer with greater intensity during winter.