Estado del arte de la investigación propuesta

El conocimiento de los procesos físicos a escala mundial o regional en el océano es fundamental para estudiar los procesos biogeoquímicos oceánicos, en particular los vinculados a la producción primaria. La clorofila se puede considerar como un bioindicador de los ecosistemas acuáticos y su concentración se usa para estimar la biomasa de fitoplancton en la calidad del agua y los estudios ecológicos. Las concentraciones oceánicas de clorofila pueden ser muy sensibles a los cambios en la temperatura superficial del mar. Varios análisis de la temperatura oceánica en todo el mundo han revelado una tendencia al calentamiento global (Levitus et al., 2000), que puede tener un impacto negativo en los ecosistemas marinos. Este calentamiento se ha observado también a escala regional en el Océano Atlántico (Gómez-Gesteira et al, 2008; DeCastro et al, 2009). Como consecuencia del calentamiento, se han observado desplazamientos latitudinales de la población de fitoplancton y zooplancton en las regiones del Atlántico Norte (Richardson y Schoeman, 2004; Richardson, 2008), con un aumento de fitoplancton en las regiones más frías y una disminución en regiones más cálidas. El calentamiento global también puede modificar la circulación del afloramiento (Bakun, 1990). Además, puede afectar al ciclo del agua principalmente a través de cambios en la precipitación que tienen un impacto directo en las descargas fluviales. Estos cambios pueden modificar la propagación de las plumas de los ríos e influir en la distribución de la producción primaria en la plataforma continental y cerca de la desembocadura. En términos generales, en latitudes medias y cerca de las costas occidentales del hemisferio norte, el agua descargada por lo ríos se propaga generalmente hacia el norte a lo largo de la costa debido a la influencia de los vientos dominantes del suroeste en invierno, que es cuando se producen las descargas fluviales más altas. Cuando se reduce la descarga de los ríos y los vientos dominantes son en dirección noroeste, la propagación de las plumas hacía el norte se puede detener. En ese caso, el agua puede desplazarse hacia el océano o hacia el sur. Este cambio de dirección por lo general ocurre en primavera. En verano, los episodios de mal tiempo (cuando los vientos giran hacia el norte o no tienen una tendencia clara) y la descarga moderada de los ríos puede resultar en una pluma con una orientación hacia el norte. Estas inversiones en la propagación de la pluma en verano pueden ser relativamente frecuentes causando una disminución de la salinidad en la superficie del agua al norte de la desembocadura de los ríos (Fiedler and Laurus, 1990; Lazure and Jegou, 1998). Así, tanto los cambios en la temperatura superficial del mar, en los patrones del viento, en la precipitación y por consiguiente en la propagación de la pluma de los ríos pueden tener impactos negativos en zonas costeras con una importante producción primaria como es el caso de la costa de Galicia.

Galicia se encuentra en la parte noroeste de la Península Ibérica. Topográficamente, se extiende a lo largo de aproximadamente 1.700 km de costa y su principal característica es la presencia de varios sistemas costeros conocidos como rías, profundas penetraciones del mar en la tierra sobre las que desembocan los numerosos ríos de la región. La plataforma continental gallega es relativamente estrecha y la profundidad aumenta rápidamente en tan sólo unas pocas decenas de kilómetros. Se pueden identificar tres zonas costeras: la costa oeste, del río Miño hasta el Cabo Finisterre con un ángulo aproximado de 90° respecto al ecuador, la costa intermedia, desde Cabo Finisterre hasta el Cabo Ortegal con un ángulo aproximado de 55°, y la costa norte desde el Cabo Ortegal hasta el Cabo de Peñas aproximadamente paralela al ecuador. A lo largo de la costa se distinguen las Rías Baixas y las Rías Altas, separadas por el Cabo Finisterre.

La plataforma continental adyacente a la costa gallega, junto con las rías, posee un extraordinario interés comercial para la pesca ya que forma parte del Sistema de Afloramiento del Atlántico Noroeste, el cual se extiende desde 10° N hasta 44° N (Wooster et al. 1976). El afloramiento a lo largo de la costa es el principal responsable de la elevada producción primaria que caracteriza a esta región (Tenore et al. 1995; Huthnance et al., 2002). Este afloramiento costero es debido principalmente a una combinación de tres factores: la existencia de un viento persistente, la presencia de un límite sólido, y la desviación aparente de un objeto en movimiento a partir de su trayectoria recta dentro de un sistema de referencia en rotación (efecto Coriolis). Así, en el hemisferio norte, cuando los vientos soplan hacia el Ecuador, dejando la costa a la izquierda, el agua superficial se aleja de la costa (transporte de Ekman), y es reemplazada por agua más densa de las capas intermedias. En general, este agua es más rica en nutrientes como resultado de la descomposición de materia orgánica que se hunde desde las aguas superficiales. Estos nutrientes son utilizados por el fitoplancton, junto con el CO2 disuelto y la energía solar, para producir compuestos orgánicos mediante la fotosíntesis. Por lo tanto, las regiones de afloramiento son áreas de alta producción primaria, en comparación con otras zonas oceánicas. De hecho, más del 20% de las capturas mundiales de pescado se producen en zonas de afloramiento, aunque estas áreas ocupan menos del 1% de la superficie de los océanos del mundo (McGregor et al., 2007). En consecuencia, más allá del indudable interés científico de la costa de Galicia, el conocimiento de los principales procesos que tienen lugar en esta zona facilita en gran medida la gestión de muchas especies explotadas y protegidas. De hecho, el área de Galicia produce alrededor de 250.000 toneladas de mejillones al año, lo que supone alrededor del 15% de la producción mundial.

En la costa oeste de Galicia, al sur de Cabo Finisterre, el afloramiento es un fenómeno frecuente durante los meses de primavera y verano como resultado del régimen de vientos de componente norte que soplan a lo largo de la plataforma. Este afloramiento introduce en el interior de las rías un agua subsuperficial, más fría y rica en nutrientes conocida como Eastern North Atlantic Central Water (ENACW) (Rios et al., 1992; Perez et al., 1995). Al norte del cabo de Finisterre, también ocurren eventos de afloramiento durante los meses de primavera y verano asociados con ENACW, pero suelen ser discontinuos y se mantienen lejos de la costa, cerca del borde de la plataforma continental (Prego y Bao 1997, Prego y Varela 1998, Varela et al. 2005). Estas diferentes condiciones de afloramiento a lo largo de la costa de Galicia se pueden explicar por un cambio de orientación en la línea de costa que modula la dirección y la intensidad del viento (Torres et al. 2003, Gómez-Gesteira et al. 2006, Alvarez et al. 2008b). No obstante, los patrones de viento en verano no son necesariamente representativos ya que durante el invierno también es posible observar condiciones favorables al afloramiento (Alvarez et al., 2012a). Estos eventos de invierno pueden introducir en las rias agua cálida y salina transportada por la corriente ibérica hacia el polo (IPC) reduciendo su contenido en nutrientes (Prego et al., 2007) y produciendo un posible impacto negativo sobre estos ecosistemas costeros.

La producción primaria generada por los eventos de afloramiento, tanto en verano como en invierno, también se puede ver afectada por la descarga de los ríos que desembocan en el interior de las rias y en la plataforma continental. Las rías gallegas cuentan con numerosos ríos que desembocan en su interior modificando las propiedades termohalinas (temperatura y salinidad) cerca de la desembocadura. Además, en la costa oeste al sur de las Rías Baixas se encuentra el Río Miño, que es el río más importante que desemboca en la costa occidental gallega. Este río tiene una cuenca de 17.081 km2 y un caudal medio anual de 430,8 m3s-1. La descarga media mensual oscila entre 100 m3s-1 en agosto y 1.000 m3s-1 en febrero, siguiendo el régimen de lluvias. La descarga de agua dulce de los ríos es particularmente importante cerca de la costa ya que puede afectar a los sistemas costeros ubicados al norte del río durante períodos prolongados. Este agua dulce puede provocar una inversión de los gradientes de salinidad y densidad de los sistemas (Fiedler y Laurus, 1990; Alvarez et al., 2006) y afectar a la distribución de la producción primaria.

Debido a la gran importancia económica de la actividad pesquera en toda la costa de Galicia, durante las últimas décadas esta zona ha sido objeto de estudios científicos en diversos campos, donde cabe destacar diversos estudios relacionados con la producción primaria y la concentración de clorofila (Casas et al, 1997; Castro et al, 2000; Bode et al, 2002, 2009; Varela et al, 2005; Otero et al, 2008; Alvarez et al., 2012b). Recientemente, también se han publicado dos números especiales relacionados con los procesos costeros (Continental Shelf Research, 2011, Volumen 31, nº 5) y el cambio climático en el área (Climate Research, 2011, Volumen 48, nº2-3) en los cuales los miembros del equipo que presenta el proyecto han participado activamente. La mayor parte de estos estudios, realizados principalmente durante la primavera y el verano, se centraron en datos medidos en estaciones aisladas ubicadas en diferentes regiones de la costa o en las rías. Todos estos estudios y muchos otros han contribuido significativamente al conocimiento de los diversos procesos que tienen lugar en el área. Sin embargo, se puede considerar que este conocimiento es en cierto modo limitado y localizado ya que estos estudios se han centrado principalmente en puntos individuales y por lo tanto tienen diferentes bases de datos y escalas temporales.

La tecnología de la observación por satélite ha mejorado considerablemente el estudio de los océanos permitiendo realizar mediciones de rutina y de alta resolución de diversas variables como la temperatura superficial del mar, las concentraciones de clorofila, etc. en áreas muy extensas. Analizando la distribución espacial y temporal de estas variables se pueden estudiar las implicaciones que suponen para los ecosistemas costeros los diversos cambios que ocurren en dichas variables. Existen numerosas bases de datos de satélite que proporcionan variables relacionadas con el océano, manteniendo como regla general que a mayor periodo temporal requerido menor será la resolución espacial. Las bases de datos que proporcionan variables con periodos temporales muy largos pueden por lo tanto usarse para analizar las tendencias temporales y espaciales, mientras que las variables con una alta resolución permiten analizar áreas más pequeñas, como puede ser el caso de las rias, con mayor detalle. Otra ventaja importante de los datos de satélite es la posibilidad de analizar mapas espaciales, que contienen más información que la proporcionada por puntos aislados. Así, las variables de interés están disponibles en toda la zona de estudio simultáneamente lo que permite realizar un análisis completo.