Resumen:

Este proyecto es una extensión del proyecto de modelación de la corriente de California. Se propone acoplar un modelo de la corriente de California a un modelo poblacional, con el fin de investigar algunas de las interacciones físico-biológicas que ocurren en el ecosistema de la corriente de California.

El modelo de circulación ya fue desarrollado y se encuentra funcionando. Cuenta con geometría realista y puede ser forzado por vientos observados. El modelo es capaz de reproducir en forma estadística la mayoría de las características de mesoescala (frentes, chorros, remolinos, etc.) que han sido reconocidas como de una marcada importancia biológica.

Inicialmente el modelo biológico consistirá en un esquema advectivo donde la distribución de las larvas/partículas-inertes será determinada por el campo de velocidades del modelo de circulación. La construcción del modelo biológico, a partir de esta "física inerte", representa la parte más importante del proyecto. Se determinarán, a partir de los resultados del modelo físico, áreas de atracción hacia las que los organismos tenderán. Esto será logrado en forma de campos potenciales en función de los parámetros físicos. Establecer la fuerza y forma en que los organismos responderán a estos campos potenciales de atracción (o repulsión) será la base de nuestro modelo biológico.

Nuestra principal herramienta de investigación para inferir las implicaciones biológicas a posibles cambios ambientales físicos consiste en un modelo de advección-difusión-reacción dependiente de la edad, el cual será acoplado a nuestro modelo de circulación. El antecedente importante que hace factible este proyecto es el hecho de que el modelo de circulación ya esta implementado y que la respuesta biológica a los cambios físicos se buscará en forma unidireccional. Esto es, la física afectará a la biología pero no viceversa. Desde un punto de vista puramente numérico, el proyecto consiste en agregar a nuestro modelo de circulación una ecuación más de conservación, en este caso de organismos. La complicación es, desde luego, que esta nueva variable a conservar tiene sus propios ritmos y calendarios; los coeficientes de difusión y adhesión, así como las fuentes y sumideros, son funciones tanto de las condiciones físicas como de los valores mismos de densidad, i.e. efectos altamente no lineales. Sin embargo, una ventaja es que, a diferencia de temperatura o masa, esta variable no altera, a su vez, los campos físicos. Esto último nos asegura que el modelo de circulación no dejará de funcionar o se alterará por lo que pase con la biología; es robusto en este sentido. Otra ventaja es que podemos usar los mismos esquemas numéricos y malla que ya hemos probado para las otras variables.

El clima y los recursos naturales marinos de la costa occidental de América del Norte están controlados por la circulación de la Corriente de California que, a su vez, es parte integral de la circulación oceánica y del clima del Pacífico Norte. Nuestro desconocimiento sobre lo que se ha venido llamando la "variabilidad natural" del sistema, sobre todo en frecuencias decadales a milenarias, es, a su vez, nuestra mayor limitación para predecir y modelar las posibles respuestas de esta corriente a un probable calentamiento global. El objetivo principal de esta propuesta es utilizar testigos/núcleos de sedimento para recuperar el registro de la circulación de las aguas intermedias y de la termoclina principal y la variabilidad de las temperaturas de la superficie del mar del margen continental meridional de Baja California. Hemos elegido esta región por su estratégica posición en un área de transición entre los regímenes oceanográficos del Pacífico Norte y del trópico.

Resumen:

El clima, la hidrología y los recursos marinos de la costa oeste de Norteamérica son controlados por la circulación de la Corriente de California, la cual es parte integral de los sistemas de circulación oceánica y climática del Pacífico Norte. El crecimiento poblacional en las costas a lo largo de la Corriente de California y su relación con los cambios en su intensidad, en su climatología y en la productividad asociada, acentúan la necesidad de predecir su respuesta a un anticipado calentamiento global, pues estos cambios implican frecuentes sequías, inundaciones, acumulación de nieve y alteraciones en la calidad y cantidad tanto de las pesquerías como de las cosechas. Desconocemos aún si la corriente responderá con un calentamiento y pérdida de velocidad a la advección del sur y al proceso de surgencias, lo cual podría disminuir su productividad primaria como recientemente se ha sugerido (Lange et al., 1990; Roemmi and McGowan, 1995) y favorecer los patrones de alta precipitación en tierra, o si la corriente mantendrá sus características actuales o aún acelerarse y enfriarse, lo cual aumentaría su productividad y disminuiría la precipitación.

Parte de nuestro problema para entender cómo se comporta esta corriente y predecir su respuesta es el desconocimiento de sus patrones a largo plazo (su variabilidad de baja frecuencia). En contraste con eventos particulares, esos patrones sólo pueden provenir de registros lo suficientemente largos. Por ello, el desconocimiento de la "variabilidad natural" de este sistema en periodos anteriores a este siglo, especialmente en frecuencias de secular a décadas (de un siglo a 10 años), es nuestro principal problema para su entendimiento. La estrategia para entender la relación entre la climatología y la oceanografía de la corriente consiste en observar, en una escala de tiempo interanual o por décadas, los registros de variabilidad que se han preservado en sedimentos laminados y en los anillos de crecimiento anual de árboles, y comparándolos con los registros históricos de los cambios sociales, económicos y políticos en tierra. Al hablar de sedimentos laminados nos referimos a sedimentos acumulados en el piso oceánico, en sitios selectos de la margen continental de California, Baja California y Baja California Sur, y que tienen una periodicidad anual a interanual.

En consecuencia, el objetivo principal del proyecto es recuperar, correlacionar y comparar una serie de registros climáticos e históricos (con periodicidad menor que interanual) de la temperatura superficial del mar, salinidad, precipitación y productividad de la Corriente de California y el continente adyacente. Para ello, usaremos núcleos de sedimento de alta resolución de la margen continental de las Californias, en la región comprendida entre Punta Concepción (California, Estados Unidos) y Cabo San Lucas (Baja California Sur), anillos de crecimiento de árboles en California y Baja California y registros históricos por escrito de las Californias para el mismo periodo.