Comportamiento de la Corriente de La Florida (81º W) en el periodo 2012-2018

Área de estudio y datos empleados

Se utilizaron los datos oceanográficos generados entre el 1 de agosto del 2012 y el 30 de julio del 2018 (Figura 1, Tabla 1), dentro del programa de mediciones “CANEK”, que ejecuta el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), Baja California, México; en el que participa el Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR), Cuba, gracias a un convenio bilateral de colaboración científica.

Los periodos de medición evaluados correspondieron con los últimos cinco cruceros del programa, datos continuos de seis años (Tabla 1). Se seleccionó el anclaje EFL5 como representativos de la circulación oceánica en el eje principal de la Corriente de La Florida, pues en este anclaje fue donde se detectó con mayor frecuencia de aparición dicho eje de acuerdo con las rosas de corriente analizadas y considerando la ubicación de la isoterma de 20ºC a los 150 metros de profundidad sobre la longitud de 83ºW. Durante el periodo de mediciones (2012-2015) esta isoterma se localizó, como promedio, en las posiciones (81,28ºW; 24.04ºN) y (81,40ºW; 24,40ºN), entre los 130 y 151 metros. Debe considerase que dichas mediciones se ubican aproximadamente 2º al este de la zona que Kourafalou et al. (2017)Kourafalou, V., Androulidakis, Y., Le Hénaff, M., & Kang, H. S. (2017). The Dynamics of Cuba Anticyclones (CubANs) and Interaction with the Loop Current/Florida Current System. Journal of Geophysical Research: Oceans, 122(10), 7897-7923. https://doi.org/10.1002/2017JC012928 denominan zona principal en la formación de los “CUBAN’s”.

Fueron utilizados perfiladores acústicos multicapas del tipo ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) de 150 kHz y correntómetros de la marca Aanderaa, de un nivel para realizar las mediciones (Aanderaa Products, 2020Aanderaa Products. (2020). Single-point Current Meter. Aanderaa Products. https://www.aanderaa.com/productsdetail.php?single-point-current-meter-30 ; Gordon, 2011Gordon, R. L. (2011). Acoustic Doppler current profiler: Principles of operation, a practical primer. (Vol. 00, Número January). http://www.rdinstruments.com ). Las coordenadas de cada anclaje, la disposición, el tipo de equipo que se emplazó en cada profundidad que fueron utilizados en la investigación se organizaron en la Tabla 2 (Gallegos et al., 1998Gallegos, A., Victoria, I., Zavala, J., Fernández, M., Barberán, J., Penié, I., Fernández, A., & C., M. (1998). Condiciones oceánicas en el Canal de Yucatán, el Estrecho de la Florida (Cayo Hueso-La Habana), el Canal Viejo de Bahamas, el Paso de los Vientos, el Estrecho de Colón y el mar del Caimán, en noviembre de 1989 y abril de 1991 (Informe Final de Proyecto del ICML (UNAM, México DF) y del IDO (CITMA, La Habana), p. 46).; Mamaev, 1970Mamaev, O. I. (1970). TS - análisis de las aguas del océano mundial. Gidrometisdat, 363.; Mitrani-Arenal & Díaz-Rodríguez, 2008Mitrani-Arenal, I., & Díaz-Rodríguez, O. O. (2008). Particularidades de la estructura termohalina y sus tendencias en aguas cubanas. Revista Cubana de Meteorología, 14(1), Article 1.).

Procesamiento de los datos

Los cálculos básicos y gráficos se obtuvieron con códigos computacionales desarrollados en Matlab por los autores. Se realizó un preprocesamiento donde fueron eliminados periodos y profundidades con datos erróneos o ausentes.

Se empleó la clasificación de las masas de agua (Mitrani-Arenal & Díaz-Rodríguez, 2008Mitrani-Arenal, I., & Díaz-Rodríguez, O. O. (2008). Particularidades de la estructura termohalina y sus tendencias en aguas cubanas. Revista Cubana de Meteorología, 14(1), Article 1.) para unificar profundidades con comportamiento hidrológico similar (Tabla 3) y en base a ello se tomaron las profundidades de 33 m, 164 m, 436 m, 613 m, 853 m y 1017 m como representativas de estas masas de agua en el análisis del anclaje oceanográfico EFL5, cuyos datos mostraron la mayor frecuencia de aparición de magnitudes y rumbos característicos de la Corriente de La Florida.

Las distribuciones frecuenciales de magnitud de las corrientes marinas por rumbos o rosas de corrientes en las profundidades de 33 m, 164 m, 436 m y 613 m (Figura 3) permitieron completar la caracterización de las velocidades de la Corriente de La Florida en las aguas: superficial, sub - superficial y central; mientras las profundidades de 853 m y 1017 m (Figura 4) caracterizan las aguas intermedias y profundas, respectivamente.

Los estadígrafos empleados fueron: mínimo, máximo, media y desviación estándar, con el objetivo de hallar los valores extremos y determinar la dispersión de las series con respecto a sus valores centrales.

Se realizó un análisis estadístico de frecuencias (número de ocurrencia por unidad de tiempo) por rangos de direcciones y magnitud de las corrientes marinas mediante la elaboración de rosas de corrientes de 16 rumbos. Las rosas de corriente mostraron las distribuciones frecuenciales confeccionadas a partir de cada serie de datos, tomada en cada posición geográfica y en cada profundidad, conteniendo todo el periodo en estudio.

La serie de agosto-2012//agosto-2018 (Canek 29 hasta el 42) fue filtrada utilizando el filtro pasa - banda de Lanczos, con frecuencia de corte de 48 h^-1y que tiene como ventaja que no se pierden tramos de la serie. El objetivo de su uso fue remover las oscilaciones de marea, las inerciales y otras altas frecuencias y con la descomposición en armónicos, de los coeficientes del filtrado, inferir los periodos en que ocurrieron diversos procesos según la energía que aportaron (Emery & Thomson, 2004Emery, W., & Thomson, R. (2004). Data Analysis Methods in Physical Oceanography: Third Edition. En Eos, Transactions American Geophysical Union (Vol. 80, p. 638). https://doi.org/10.2307/1353059 ). Los datos medidos entre 2012 y 2018 fueron reorganizados y promediados de forma horaria, comenzando por el mes de agosto, según la fecha de inicio y fin de las mediciones, con el objetivo de analizar el comportamiento de la corriente en un año promedio.

Se determinaron las anomalías de cada año de medición, con inicio en el mes de agosto, respecto a la media de seis años de estudio (ago.-2012//ago.-2018) y se calculó el coeficiente de correlación de Pearson, con el propósito de explorar la variabilidad temporal de la magnitud y de los rumbos de las corrientes marinas. Con similar propósito, se calcularon las anomalías mensuales respecto a la media del correspondiente mes calendario en el ciclo anual medio para todo el periodo de mediciones (ago.-2012//ago.-2018).

Comportamiento de las corrientes marinas en el estrecho de La Florida

Los valores máximos de rapidez de la Corriente de La Florida a 33 m de profundidad aparecieron siempre en el trimestre julio-septiembre de cada año, con excepción del periodo 2017 - 2018 donde el máximo ocurrió en abril de 2018 (Tabla 4). El valor medio de rapidez entre 2012-2018 fue de 1,12 m/s, con una desviación estándar de 0,24 m/s. En los seis años de mediciones (2012-2018), el valor máximo absoluto de su rapidez (~2,00 m/s) aconteció en septiembre de 2016.

En la profundidad de 164 m los valores máximos se obtienen, mayormente, entre abril y septiembre (Tabla 4). El máximo absoluto de su magnitud fue 1,24 m/s, ocurrido en julio del 2013. El valor medio de rapidez para los seis años de estudio fue de 0,65 m/s con desviación estándar de 0,17 m/s.

En los 436 m el máximo valor de la magnitud de la Corriente de La Florida fue medido principalmente entre agosto y septiembre (Tabla 5). El máximo absoluto de rapidez en esta profundidad fue de 0,76 m/s en abril del 2014, con un valor medio de 0,28 m/s y desviación estándar de 0,10 m/s. En las aguas a 613 m de profundidad el máximo valor de rapidez fue de 0,63 m/s medido en septiembre de 2017, los valores máximos aparecieron en su mayoría entre agosto-septiembre de los años analizados; el valor medio de rapidez en el periodo de estudio fue de 0,18 m/s y su desviación estándar de 0,08 m/s.

En los 853 m de profundidad el máximo absoluto de 0,38 m/s, ocurrido en octubre de 2012, no sugiere una regularidad estacional en toda la columna de agua (Tabla 6). El valor medio de rapidez medido en esta última profundidad es alrededor de 0,09 m/s con desviación estándar de 0,06 m/s. En concordancia con lo anterior, en 1017 m de profundidad, los valores máximos para los diferentes años en estudio fueron aproximadamente iguales, con un valor alrededor de 0,20 m/s (Tabla 6). El valor medio de velocidad a esta profundidad fue de alrededor de 0,06 m/s con desviación estándar de 0,04 m/s. En ambas profundidades se apreció una alta dispersión de sus datos respecto a sus valores medios.

Los valores extremos mostraron un decrecimiento paulatino con el aumento de la profundidad de estudio. Estos extremos fueron medidos en igual mes para diferentes niveles de profundidad lo que evidenció la interrelación estrecha del movimiento en profundidades contiguas (Tabla 7).

Se estimó una débil estacionalidad, con valores extremos que no ocurren exactamente en el mismo mes o estación climática para los diferentes años de estudio (Figura 2). Sin embargo, se evidenció como promedio un máximo de rapidez entre la segunda quincena de junio y la primera de julio y un mínimo en la segunda quincena de abril desde superficie hasta ~600 m de profundidad. Dicho comportamiento medio es menos marcado con el aumento de la profundidad.

El análisis de la variabilidad de los valores de rapidez entre cada mes de los distintos años de estudio no evidenció un claro patrón interanual.

Por otra parte, en las rosas de corrientes se apreció un predominio del rumbo este noreste de la corriente en las profundidades de 33 y 164 m, con frecuencia de 40 y 43%, respectivamente, mientras en 436 m predominó el rumbo este con alrededor de un 33 % de ocurrencia (Figura 3 a-c). En las profundidades superiores a 613 m el rumbo con mayor frecuencia (33%), fue el este y a partir de esta profundidad comenzó a tomar relevancia los rumbos con componente oeste (Figura 3 d-f).

En todas las rosas de corriente elaboradas con los datos del anclaje ELF5, para las profundidades menores a 165 m no aparecieron corrientes de rumbo oeste. Las principales oscilaciones de los rumbos de la Corriente de la Florida fueron predominantes hacia el primer cuadrante (norte - este), con menor frecuencia hacia el segundo cuadrante (este - sur), desde superficie hasta los 613 m de profundidad (Figura 3 a-d).

A 853 m de profundidad predominó el rumbo este en la corriente medida, con frecuencia de alrededor de 17%, mientas que en el fondo (1017 m) fueron medidos tres rumbos predominantes: uno oeste, 14% de frecuencia, y dos opuestos en la dirección estenoreste-oestesuroeste, con frecuencias aproximadas de 13% (Figura 3 e-f).

Se estimó que la Corriente de la Florida alcanzó sus valores máximos promedio en el semestre más cálido del año (mayo-octubre) en el hemisferio norte, para toda la columna de agua, con la excepción del fondo: 1017 m en marzo. Los valores mínimos promedio en las profundidades entre 33 y 661 m fueron medidos en el mes de abril; los de las profundidades mayores de 677 m en mayo y julio (Tabla 8).

Se detectó una muy baja correlación lineal entre los valores medidos en un año y otro para todas las profundidades de análisis, con valores absolutos de correlación inferiores a 0,31. A modo de ejemplo se expone la matriz de correlación de Pearson para los datos medidos en los 33 m de profundidad en el anclaje EFL5 (Figura 4); los valores de rapidez de la corriente en esta profundidad se distribuyeron con mayor frecuencia entre los 0,80 y 1,30 m/s.

Anomalías anuales de la rapidez de la Corriente de La Florida

Las anomalías de la magnitud de la Corriente de La Florida en cada año de medición fueron bajas respecto a la media obtenida para el periodo 2012-2018 (Figura 5; Tabla 9). Las anomalías obtenidas disminuyeron con el aumento de la profundidad, en la mayoría de los casos. El valor máximo absoluto de anomalía fue de ~0,1 m/s.

En el 2013-2014, una anomalía positiva de la componente meridional anuló la anomalía negativa de la componente zonal, obteniéndose que la magnitud media de la corriente es muy cercana a la media aritmética del periodo de estudio, para toda la columna de agua analizada, mostrando una ligera tendencia a la ralentización de la Corriente de La Florida. Donde mejor se apreció el comportamiento antes descrito fue en las profundidades entre 0 y 250 m, donde la diferencia absoluta entre la anomalía meridional y la zonal fue de más del doble.

En el lapso 2015-2016, una anomalía positiva de la componente zonal anuló la anomalía negativa de la componente meridional, mostrando un predominio en el acercamiento de la Corriente de La Florida a Cuba. Para los casos donde el valor medio de la anomalía de la componente zonal y meridional en un año coinciden en signo, se obtuvo un ligero aumento en el valor absoluto de la anomalía de la magnitud de la corriente, respecto al valor de anomalía zonal, como se apreció en los años 2016-2017 y 2017-2018 (Figura 6 y Tabla 10).

Anomalías mensuales de la rapidez de la Corriente de La Florida

El comportamiento medio mensual de la magnitud de la corriente por profundidad de estudio mostró sus valores máximos en el semestre mayo-octubre, mientras que los valores mínimos fueron obtenidos entre noviembre-abril (Tabla 11), hecho que ratifica lo encontrado en el análisis por profundidades en un año promedio de mediciones (Tabla 11).

El máximo valor de rapidez promedio mensual de la corriente se encontró en julio (1,28 m/s) en las aguas entre 0-50 m de profundidad, en las aguas adyacentes inferiores los máximos de la rapidez mensual promedio se encontraron en el mes de agosto, 0,84 m/s entre 50-250 m y 0,32 m/s entre 250-750 m de profundidad, en las aguas con profundidades entre 750-950 m el máximo promedio calculado fue de 0,13 m/s en el mes de septiembre. Los valores mínimos de rapidez media mensual se encontraron entre 0,96 m/s, en las aguas menos profundas, y los 0,08 m/s en las profundidades entre 750-950 m.

Los valores de anomalía de la magnitud de la corriente para cada mes en las profundidades entre 0 - 50 m tuvieron como valor máximo absoluto el de 0,18 m/s, medido en el mes de julio del 2013. El valor máximo de anomalía disminuyó su valor absoluto con el aumento de la profundidad, aunque este no coincidió en mes ni año para las distintas profundidades de estudio (Figura 7).

Se encontraron meses donde el valor de anomalía positiva se mantuvo en toda la columna de agua como fueron: octubre de 2012, septiembre de 2012 y 2014, abril de 2014, diciembre de 2015, febrero y junio de 2016 y enero entre 2015-2017; y otros donde la anomalía fue negativa en toda la columna: febrero de 2013, agosto de 2014, abril y noviembre de 2016, julio y diciembre de 2017 y enero de 2018. En el resto de los meses, la mayoría, el comportamiento de los valores de anomalía presentó un cambio de signo entre el que aparecía en las aguas de menor y las de mayor profundidad, en unos casos disminuyendo su valor absoluto y en otros aumentándolo.