Determinación de los tiempos de residencia de las masas de agua en bahía Colombia, golfo de Urabá

Abstract

RESUMEN: Los tiempos de residencia de las masas de agua oceánicos son información fundamental para el entendimiento de procesos biológicos y químicos. Este tipo de información es estratégica en cuerpos de agua semicerrados. Este estudio tuvo como objetivo determinar los tiempos de residencia de las masas de agua en bahía Colombia, ubicada en el Golfo de Urabá, mediante el análisis de mediciones in situ y el análisis de información de modelos numéricos hidrodinámicos. En este lugar se definieron dos masas de aguas: la capa superficial de agua dulce a salobre y la capa de fondo salina. Se analizaron los patrones de circulación en la bahía utilizando las salidas del modelo CROCO para el período 2011-2018. Los resultados revelaron la presencia de un giro anticiclónico persistente, con mayores velocidades en la capa superficial durante la época seca debido al campo de vientos alisios. En la época húmeda, las corrientes superficiales mostraron un flujo saliente influenciado por el aumento del caudal del río Atrato y los vientos del sur más débiles. Las trayectorias de las masas de agua se analizaron mediante simulaciones lagrangianas empleando el modelo OpenDrift. Durante la época seca, las trayectorias superficiales mostraron una distribución por todo el golfo antes de la salida, mientras que en la época húmeda tendieron a salir por el este de la bahía. Los tiempos de residencia se calcularon aplicando un enfoque lagrangiano de seguimiento de partículas. En la capa superficial, los tiempos de residencia fueron menores durante la época húmeda, con valores inferiores a 20 días en la mayoría de los meses, siendo octubre el mes con el tiempo más bajo de 10,5 días. En la época seca, los tiempos de residencia fueron más variables, con febrero y marzo superando los 30 días. En la capa de fondo, los tiempos de residencia fueron más bajos durante la época seca (menores a 30 días) y más altos durante la época húmeda (mayores a 30 días). Los resultados sugieren que los tiempos de residencia en Bahía Colombia están influenciados por factores estacionales, como los vientos, la circulación oceánica, los aportes fluviales y la profundidad de la columna de agua, con patrones consistentes a lo largo de los años estudiados.

ABSTRACT: The residence times of ocean water masses are fundamental information for understanding biological and chemical processes. This type of information is strategic in semi-enclosed water bodies. This study aimed to determine the residence times of water masses in Bahía Colombia, located in the Gulf of Urabá, through the analysis of in-situ measurements and the analysis of information from hydrodynamic numerical models. In this place, two water masses were defined: the surface freshwater to brackish layer and the saline bottom layer. The circulation patterns in the bay were analyzed using the outputs of the CROCO model for the period 2011-2018. The results revealed the presence of a persistent anticyclonic gyre, with higher speeds in the surface layer during the dry season due to the trade wind field. In the wet season, the surface currents showed an outgoing flow influenced by the increased flow of the Atrato River and weaker southerly winds. The trajectories of the water masses were analyzed through Lagrangian simulations using the OpenDrift model. During the dry season, the surface trajectories showed a distribution throughout the gulf before exiting, while in the wet season they tended to exit through the east of the bay. The residence times were calculated by applying a Lagrangian particle tracking approach. In the surface layer, the residence times were lower during the wet season, with values below 20 days in most months, with October having the lowest time of 10.5 days. In the dry season, the residence times were more variable, with February and March exceeding 30 days. In the bottom layer, the residence times were lower during the dry season (less than 30 days) and higher during the wet season (greater than 30 days). The results suggest that the residence times in Bahía Colombia are influenced by seasonal factors, such as winds, ocean circulation, river inputs, and the depth of the water column, with consistent patterns throughout the years studied.