Ciencia y Tecnología del Mar ISSN: 0716-2006 [email protected] Comité Oceanográfico Nacional

Pizarro, Gemita; Montecino, Vivian; Astoreca, Rosa; Alarcón, Gadiel; Yuras, Gabriel; Guzmán, Leonardo Variabilidad espacial de condiciones bio-ópticas de la columna de agua entre las costas de Chile insular y continental. primavera 1999 y 2000 Ciencia y Tecnología del Mar, vol. 29, núm. 1, marzo, 2006, pp. 45-58 Comité Oceanográfico Nacional Valparaíso, Chile

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VARIABILIDAD ESPACIAL DE CONDICIONES BIO-ÓPTICAS DE LA COLUMNA DE AGUA ENTRE LAS COSTAS DE CHILE INSULAR Y CONTINENTAL. PRIMAVERA 1999 Y 2000*

SPATIAL VARIABILITY OF BIO-OPTICAL CONDITIONS IN THE WATER COLUMN BETWEEN THE CHILEAN OCEANIC-ISLANDS AND CONTINENTAL CHILE. SPRING 1999 AND 2000*

GEMITA PIZARRO 1, VIVIAN MONTECINO 2, ROSA ASTORECA 2, GADIEL ALARCÓN 3, GABRIEL YURAS 3 LEONARDO GUZMÁN 1

1 Instituto de Fomento Pesquero. Casilla 101. Punta Arenas 2 Facultad de Ciencias, Universidad de Chile. Casilla 653. Santiago 3 Programa de Oceanografía Física y Clima, Universidad de Concepción. Casilla 160-C. Concepción.

Recepción: 28 de noviembre de 2003 - Versión corregida aceptada: 19 de enero de 2006.

RESUMEN

En Chile septentrional, existe una extensa área oceánica asociada a varias islas alejadas de la costa. Están las islas San Ambrosio (26o 18’ S - 79o 53’ W), San Félix (26o 16’ S - 80o 05’ W), Salas y Gómez (26o 27’ S - 105o 22’ W) y Pascua (27o 06’ S - 109o 12’ W), frente a Caldera. En Chile central se encuentran las islas Alejandro Selkirk (33o 35’ S - 78o 51’ W) y Robinson Crusoe (33o 45’ S - 80o 51’ W). El área oceánica comprendida entre estas islas y el margen continental es poco conocida en lo relativo a la caracterización y variabilidad de las condiciones bio-ópticas, tendientes a validar los algoritmos para estimar la producción primaria global y sinópticamente a partir de la cuantificación de la concentración de clorofila a (CL-a) de imágenes satelitales del color del océano (SeaWifs). En 1999 y 2000 se realizaron dos expediciones oceanográficas al área oceánica antes descrita, en que se registraron las condiciones bio-ópticas que permi- tieron establecer los márgenes de variabilidad de la concentración de CL-a y el límite occidental de la influen- cia del sistema de corriente de Humboldt en su distribución. También se detectó una alta transparencia o (bajos valores de extinción de PAR), de la columna de agua oceánica más allá de los 700 km de distancia desde la costa. Este resultado confirmó la alta transparencia registrada previamente en aguas oceánicas frente a Antofagasta durante el evento El Niño 1997-98. La distribución de esta característica bio- óptica está asociada a la distancia desde la costa en que se produce el núcleo de máxima concentra- ción de CL-a (NMCL-a). El tamaño y la magnitud de la CL-a máxima de este núcleo varían interanualmente probablemente relacionado con la dinámica de la zona de transición costera. Hacia el sur y frente a Caldera (33o S) el NMCL-a se estrecha y se aleja menos de la costa, en tanto la concentración máxima de CL-a disminuye en magnitud, alcanzando una profundidad tres veces mayor a la que alcanza a los 27o S (desde 7- 10 m hasta 30 m). A la luz de los recientes estudios en la zona de transición costera de Chile, diferencias en la topografía del margen costero así como la dinámica espacio temporal de remolinos y meandros que se extienden más allá de los 600 km de distancia de la costa, podrían ser factores que están afectando fuertemente la variabilidad de las condiciones bio-ópticas registradas durante este estudio.

Palabras claves: Concentración de clorofila a, clorofila satelital (SeaWiFs), coeficiente de atenuación difusa de radiación fotosintéticamente activa y espectral.

* Proyectos CONA-C5I 99-18 y CONA-C6I 00-15 46 Revista Ciencia y Tecnología del Mar, Vol. 29 (1) - 2006

ABSTRACT

Off Chile, there is a large oceanic zone associated with far-distance islands at septentrional latitudes off Caldera. These are San Ambrosio (26o 18’ S - 79o 53’ W), San Félix (26o 16’ S - 80o 05’ W), Salas y Gómez Island (26o 27’S - 105o 22’ W) and (27o 06’ S - 109o 12’ W). In the islands are Alejandro Selkirk (33o 35’ S – 78o 51’ W) and Robinson Crusoe (33o 45’ S - 80o 51’ W). These areas are bio- optically poorly known, including its characterization and variability for the validation of algorithms towards primary productivity estimations from chlorophyll a (CL-a) measurements using satellite images such as SeaWiFs. In 1999 and 2000 through two oceanographic expeditions, a data base was started in order to establish the ranges and distribution of CL-a, including the western limit of influence of the Humboldt Current system. It was also established that this waters at 700 km from the coast are extremely clear- low PAR extinction coefficients- as it was the case for oceanic waters off 200 km of Antofagasta. Results indeed confirmed the high water transparency and its distributions that were associated to the distance from the coast of the nucleous of maximum CL-a concentration (NMCL-a). The size and the maximum CL-a values of this nucleous varied interannually. At the more southern latitudes the NMCL-a was narrower and shortened its distance from the coast, while the maximum CL-a concentration diminished and the depth distribution depth increased (from 7 or 10 m to 30 m). In addition to the topographic differences of the coastal margin, based on recent information on the coastal transition zone there are important spatio-temporal differences of meanders and eddies located 600 km farther offshore that are closely related with the bio-optical variability found in this study.

Key words: Chlorophyll a concentration, satelital chlorophyll (SeaWifs), diffuse attenuation coefficient of active and spectral photosynthetic radiation.

INTRODUCCIÓN Chile. No obstante, existe una extensa área oceánica asociada a varias islas alejadas de la costa: Islas Durante los últimos 20 años, los oceanógrafos San Ambrosio (26o 18’ S - 79o 53’ W), San Félix (26o físicos, biogeoquímicos y otros investigadores, han 16’ S - 80o 05’ W), Salas y Gómez (26o 27’ S - 105o dirigido su atención a dilucidar el rol de los océa- 22’ W) y Pascua (27o 06’ S - 109o 12’ W), todas nos en el secuestro del carbono atmosférico, y la situadas frente a Chile septentrional (a la latitud de vinculación de este gas, con la variabilidad global Caldera, 27o S) donde se tienen pocos anteceden- que está experimentando el clima terrestre. La cap- tes. En Chile central, se encuentran las islas Alejan- tación de carbono atmosférico se encuentra ligado dro Selkirk (33o 35’ S - 78o 51’ W) y Robinson Crusoe al equilibrio de gases que se establece entre el (33o 45’ S - 80o 51’ W). Sin embargo los estudios océano y la atmósfera. Así es como la fijación del oceanográficos que incluyen esta gran extensión

CO2 disuelto en la columna de agua por parte del oceánica aún son escasos debido a los costos fitoplancton, actúa como una bomba de succión involucrados que derivan de las expediciones del carbono troposférico hacia las profundidades oceanográficas sinópticas más allá de los 200 km oceánicas convertida en materia orgánica. Tal con- de distancia desde la costa. Consecuentemente, la versión del CO2 a materia orgánica, producción pri- información sobre el estado bio-óptico de las aguas maria, es realizada por el fitoplancton mediante el oceánicas de Chile continental y también costeras e proceso de fotosíntesis y biosíntesis mediado por insular aún es escasa como para validar los la disponibilidad en calidad y cantidad de luz algoritmos tendientes a estimar global y fotosintéticamente activa (PAR) en el medio. sinópticamente en base a las imágenes satelitales del color del océano (SeaWifs), la producción pri- En el océano Pacífico frente a Chile, tales in- maria a partir de la cuantificación de la concentra- vestigaciones han tenido un especial interés debi- ción de clorofila a. do a la gran cobertura latitudinal de su costa. Su sector septentrional se encuentra influenciado por Durante 1999 y 2000 se realizaron dos el sistema de corrientes de Humboldt (SCH) y pro- expediciones oceanográficas al área oceánica cesos de surgencia costera, convirtiéndolo en uno antes descrita. Aquí fue posible obtener una base de los más productivos del mundo en cuanto a las de datos conducente a la estimación de biomasa pesquerías (Strub et al., 1998). Sin embargo, la mediante sensores remotos que permitiera entre mayoría de los estudios de mesoescala han sido otros, conocer el límite occidental de influencia realizados dentro de los 200 km desde la costa del SCH en términos de la abundancia de la (e.g. Morales et al., 1996; Rutllant, et al., 1998; biomasa (clorofila a). También fue posible González et al., 1998; Morales et al., 1999; Iriarte cuantificar la alta transparencia de las aguas et al., 2000) incluyendo la costa centro-norte de oceánicas más allá de las 700 mn de la costa de Variabilidad espacial de condiciones bio-ópticas 47 acuerdo a los bajos valores de extinción de PAR do a un medidor digital portátil. Los coeficientes obtenidos en estudios oceanográficos realizados de extinción, KPAR, fueron calculados a partir de un en aguas oceánicas frente a las costas de perfil realizado en la columna de agua hasta los Antofagasta (Pizarro et al., 2002). 50-60 m de profundidad, entre las 10.00 AM y las

4.30 PM. KPAR estimado a través del perfil de luz se –kz El objetivo general de este estudio es describir realizó según la ecuación exponencial: Iz=Io e (e.g. las condiciones bio-ópticas de la columna de agua Kirk, 1994). Los valores se expresan en m–1. a una escala espacial sinóptica en un área poco conocida del Pacífico Sur Oriental. Para ello se de- Al mismo tiempo y de la misma manera se terminó la variabilidad espacial de la distribución midió y calculó Kd(l) a partir de registros del fitoplancton medida como concentración de clo- realizados con un espectrorradiómetro rofila a (CL-a) total, la disponibilidad de radiación sumergible mas uno de referencia (SATLANTIC) fotosintéticamente activa (PAR) en la columna de a las longitudes de onda de 411, 442, 489 y –k(λ)z agua y los coeficientes de extinción difusa de todo 555 nm. Iz(λ)=Io(λ) e el rango PAR (KPAR) y también en cuatro bandas espectrales (Kd(l)). Biomasa autotrófica total

MATERIAL Y MÉTODOS La confección de perfiles de concentración de clorofila a (CL-a) total (CL-a más feopigmentos), Entre el 13 de octubre y el 12 de noviembre de considerada como un indicador de la biomasa 1999, y 26 de septiembre y 2 de noviembre de fitoplanctónica, fueron realizadas a partir de 7 u 8 2000 se realizaron tres transectos costero- profundidades discretas: 0, 5, 10, 20, 50 75, 100 oceánicos durante las expediciones CIMAR 5 y 6 y 150 m, de muestras de agua recolectadas y islas Oceánicas. El primer transecto a los 27o S filtradas (0,25 -1L según densidad fitoplanctónica) unió Caldera (70o 52,71’ W) e isla de Pascua (109o inmediatamente a través de filtros de fibra de vidrio 12,39’ W) (Pizarro et al., 2000) (Pizarro et al., (Whatman GF/F o equivalentes i.e. ADVANTEC 2000). Posteriormente se realizaron dos nuevos MFS). Los filtros fueron congelados en nitrógeno transectos, el primero a los 33o S que cubrió el líquido hasta la extracción en acetona al 90%. Los área entre Valparaíso (71o 38,89’ W) – archipiéla- extractos acetónicos (5 ml), fueron almacenados go Juan Fernández (78o 52,23’ W), y el segundo a a 4 oC en oscuridad durante 24 h y leídos en un los 27o S entre islas Desventuradas (26o 25,32’ S; fluorómetro (TURNER DESIGNS 10AU005-C) 80o 0,0’ W) – Caldera (Pizarro et al., 2001). El ter- utilizando el método de Parsons et al. (1984). cer transecto fue oceánico a la longitud de 80o W y unió al archipiélago Juan Fernández-Islas Desven- Confección de mapas de clorofila satelital (CL-a turadas (Pizarro et al., 2001). Ambos cruceros fue- sat) a partir de imágenes satelitales SeaWiFS ron realizados a bordo del buque oceanográfico de investigación AGOR “Vidal Gormaz”. Un listado Se utilizaron datos de clorofila SeaWiFS georreferenciado de las estaciones muestreadas (McClain et al., 1998) del tipo Global Area Coverage en ambas expediciones se encuentran publicadas (GAC) de 9 km de resolución al nadir, obtenidos en los resúmenes ampliados editados por el CONA desde el NASA DAAC (Distributed Active Archive en septiembre de 2000 y agosto de 2001 respec- Center). Estos contienen los valores de CL-a sat tivamente (Pizarro et al., op. cit.). obtenidos mediante el algoritmo OC4 (O’ Reilly et al., 1998). Estos fueron importados al ambiente Durante las dos expediciones, la recolecta de MATLAB para mapearlos a una proyección estándar agua se realizó mediante una roseta equipada con MERCATOR, generando mapas de CL-a sat en el CTD y botellas oceanográficas tipo Niskin, a intervalo 0,01 y 25 mgCL-a m–3. Los valores de CL- profundidades entre superficie (0 m) y 100 m de a sat representan imágenes compuestas de profundidad en el caso de la primera expedición y promedios semanales (7 días), cuyas fechas se hasta los 150 m durante la segunda expedición. indican en la parte superior de cada imagen Las variables registradas se describen a promedio, seleccionando aquellas imágenes diarias continuación. con menor cobertura nubosa.

Perfiles de radiación fotosintéticamente activa (PAR) Análisis de los datos

Durante los dos cruceros se midió PAR (400- Se utilizó correlación de Pearson (Zar, 1984) 700 nm) en la columna de agua con un sensor y graficadores de Surfer y Excel para la LiCor sumergible plano y sensor esférico conecta- representación de los datos. En el caso de los 48 Revista Ciencia y Tecnología del Mar, Vol. 29 (1) - 2006

perfiles de concentración de clorofila a, el cálculo la columna de agua presenta valores de Kd de la distancia desde la costa se tomó como 0 menores a las longitudes de onda azul e incluso km la longitud de 70,88o W para efectos de verde (555 nm) respecto de las aguas tipo 1 comparación entre las transectas costa océano. revisadas por el autor al nivel mundial.

Los coeficientes Kd(λ) para los tres transectos RESULTADOS entre Valparaíso-Archipiélago Juan Fernández (transecto costa-océano), archipiélago Juan Perfiles de radiación fotosintéticamente activa Fernández-Islas Desventuradas (transecto (PAR) oceánico norte-sur), islas Desventuradas-Caldera (transecto océano-costa) (Tabla II) reflejan Los coeficientes de extinción difusa de la características de aguas oligotróficas con una radiación espectral (Kd(λ)) y PAR (KPAR) y total para mayor penetración de las longitudes de onda azul la transecta costa-océano entre Caldera-Isla de (411-489 nm). A diferencia de las localidades Pascua (Tabla I), reflejan características de aguas anteriores la estación 34, adyacente a la isla oligotróficas con una mayor penetración de las Robinson Crusoe, también presenta bajos Kd(λ) longitudes de onda azul (411-489 nm) en la en el rango del verde (555 nm) a diferencia de mayoría de las estaciones oceánicas a partir de las estaciones anteriores. Las estaciones con la estación 17 (a 2.062 km desde la costa). La coeficientes de extinción difuso de PAR total excepción la constituyen las estaciones 1 menores (Tabla III), también fueron las estaciones

(costera) e intermedias 10 y 15, con kPAR máximos situadas en el transecto oceánico. La estación que son los mayores. Comparando los kd de PAR 42 constituyó la excepción, lo mismo que las espectral con aquellos publicados por Morel estaciones 45 y 19 (esta última adyacente a la (1998) para aguas oligotróficas, se observa que costa norte de isla Alejandro Selkirk). Si se en sentido este-oeste (costa-océano), a partir comparan los Kd(λ) con aquellos publicados por de la estación 15 (a 1.760 km desde la costa), Morel (1998) para aguas oligotróficas, se observa

Tabla I. Coeficientes de extinción espectral (kd(λ)) y de PAR (kPAR) durante el transecto Caldera-Isla de Pascua y en áreas costeras adyacentes a la isla. Octubre-Noviembre 1999.

Table I. Spectral and PAR extinction coefficients (kd(λ) and kPAR respectively) during the Caldera-Easter Island track and adyacent coastal areas around the island. October –November 1999.

–1 –1 –1 –1 –1 Estación Fecha Hora Lat. S Long. W k411nm (m )k442nm (m )k489nm (m ) k555nm (m ) kPAR (m ) 1 15/10/99 11:00 27o 00' 02'’ 70o 52' 56'’ -0.0863 -0.0701 -0.0499 -0.0745 -0.0969 -0.0937 -0.0800 -0.0620 -0.0828 10 18/10/99 16:06 27o 00' 12'’ 77o 34' 47'’ -0.0382 -0.0340 -0.0314 -0.0699 -0.0309 -0.0391 -0.0348 -0.0318 -0.0675 15 21/10/99 12:00 27o 00' 08'’ 85o 04' 18'’ -0.0238 -0.0221 -0.0260 -0.0710 -0.0376 17 22/10/99 11:10 27o 02' 57'’ 88o 06' 04'’ -0.0216 -0.0194 -0.0224 -0.0634 -0.0267 -0.0200 -0.0178 -0.0210 -0.0634 20 23/10/99 15:10 26o 59' 55'’ 92o 34' 43'’ -0.0209 -0.0200 -0.0244 -0.0686 -0.0292 -0.0165 -0.0152 -0.0193 -0.0633 22 24/10/99 14:01 27o 00' 33'’ 95o 35' 22'’ -0.0162 -0.0148 -0.0189 -0.0659 -0.0302 -0.0180 -0.0166 -0.0206 -0.0656 29 27/10/99 14:45 27o 00.03´ 106o 05.58' -0.0115 -0.0109 -0.0162 -0.0626 -0.0268 -0.0155 -0.0152 -0.0210 -0.0687 32 28/10/99 12:55 26o 59' 54'’ 108o 54' 54'’ -0.0157 -0.0161 -0.0223 -0.0673 -0.0255 75 08/11/99 13:47 26o 27' 21'’ 105o 21' 51'’ - - - -0.0505 -0.0355 -0.0103 -0.0105 -0.0151 -0.0582 -0.0101 -0.0095 -0.0134 -0.0567

Valores coef. ext. del agua, Kw, (Morel, 1998)-0.0196 -0.0168 -0.0217 -0.0683 Variabilidad espacial de condiciones bio-ópticas 49

Tabla II. Coeficientes de extinción espectral (kd(λ)) registrados con espectrorradiómetro ‘Satlantic’ durante los transectos oceanográficos definidos por el trayecto entre Valparaíso-Archipiélago Juan Fernández-Islas Desventuradas y Caldera en la primavera 2000.

Table II. Spectral extinction coefficients (kd(λ)) measured by means of a spectroradiometer ‘Satlantic’ during the tracks Valparaíso-Juan Fernández Archipelago--Caldera in the Spring of 2000.

–1 –1 –1 –1 Estación Fecha Hora Lat. S Long. W k411nm (m )k442nm (m )k489nm (m )k555nm (m ) 6 27/09/00 12:05 33o00.06 73o31.6 -0.062 -0.060 -0.055 -0.061 -0.076 -0.068 -0.055 -0.072 -0.062 -0.061 -0.058 -0.061 9 28/09/00 14:25 33o00.06 76o21.81 -0.048 -0.044 -0.039 -0.062 -0.054 -0.049 -0.043 -0.061 14 2/10/00 13:05 32o58.98 80o22.26 -0.063 -0.064 -0.060 -0.069 -0.055 -0.055 -0.051 -0.062 -0.074 -0.075 -0.068 -0.083 19 3/10/00 13:20 33o41.54 80o46.97 -0.071 -0.070 -0.073 -0.073 -0.061 -0.060 -0.067 -0.066 23 29/09/00 13:40 33o20.67 78o53.33 -0.067 -0.064 -0.054 -0.072 -0.071 -0.070 -0.060 -0.078 34 1/10/00 13:47 33o37.82 78o35.37 -0.043 -0.041 -0.036 -0.047 -0.043 -0.041 -0.036 -0.049 -0.049 -0.047 -0.042 -0.056 42 4/10/00 16:40 32o22.88 80o00.05 -0.081 -0.082 -0.074 -0.081 -0.093 -0.094 -0.084 -0.095 45 5/10/00 13:40 30o35.17 80o01.74 -0.043 -0.045 -0.043 -0.079 -0.059 -0.058 -0.057 -0.089 -0.036 -0.034 -0.031 -0.062 48 6/10/00 8:10 28o47.88 80o00.06 -0.035 -0.033 -0.031 -0.063 -0.038 -0.036 -0.034 -0.068 51 8/10/00 12:00 26o16.07 80o04.99 -0.035 -0.032 -0.030 -0.069 -0.028 -0.025 -0.023 -0.059 -0.040 -0.036 -0.034 -0.073 57 7/10/00 13:30 26o25.32 80o00.32 -0.039 -0.037 -0.034 -0.065 -0.036 -0.033 -0.031 -0.037 78 12/10/00 11:20 27o00,03 70o52,71 -0.069 -0.062 -0.053 -0.066 -0.073 -0.065 -0.054 -0.068

Valores coef. ext. del agua, Kw, (Morel, 1998) -0.0196 -0.0168 -0.0217 -0.0683 50 Revista Ciencia y Tecnología del Mar, Vol. 29 (1) - 2006 que en el cuadrante recorrido durante el crucero, circulan en filamentos y meandros hasta los 700 las estaciones presentan rangos de coeficientes km mar adentro. La CL-a sat alrededor de isla de que están dentro de los rangos publicados a Pascua es máxima en las áreas circundantes, no excepción de la longitud de onda verde de la obstante éstas no alcanzan valores mayores a los –3 estación 34. Los coeficientes de extinción KPAR 0,03-0,05 mg·m . Las mismas imágenes medidos con sensor plano y esférico fueron aproximadas a la costa (Fig. 1c), muestran que similares y estuvieron significativamente concentraciones mayores de 1,0 mg·m–3 de CL-a correlacionados (r = 0,97, P<0,0001), de manera sat se encuentran entre el margen continental y o o que es posible estimar KPAR indistintamente con los 73 W, entre los 27 y 34 S de latitud. uno de los dos tipos de sensores. Al correlacionar el Kd(555) (longitud de onda que penetra mayormente La CL-a total entre la superficie y los 150 m en la columna de agua por cuanto es relativamente de profundidad en la transecta Caldera-Islas despreciable su absorción por parte del agua, el Desventuradas (Fig. 2a) muestra valores máximos fitoplancton, el material disuelto y particulado) con dentro de los 30 m de profundidad, alcanzando KPAR, la tendencia es que el coeficiente de un máximo de 2,3 mg·m–3 en las estaciones correlación sea bajo y no significativo (r = 0,68, situadas hasta los 200 km de distancia desde la P<0,041; r = 0,52, P<0,010) para los resultados costa. El resto de las estaciones en esta transecta, durante el CIMAR 5 y 6, respectivamente. presenta valores máximos superficiales menores que 0,5 mg·m–3. Sin embargo, la imagen SeaWifs Biomasa total (Fig. 2b) presenta valores CL-a sat promedio de 0,5 mg·m–3 que son arrastrados desde la costa En el transecto Caldera-Isla de Pascua, los hasta los 1.200 km mar adentro (78 - 81o W) núcleos de máxima concentración: 0,3-1,0 mg·m–3, entre los 29 y 30o S. Otra zona cercana a la se observan dentro de los 500 km de distancia anterior, situada aproximadamente en los 33o S desde la costa y hasta una profundidad de 65 m y 81o W, con concentraciones de CL-a similares, (Fig. 1). Asimismo se detectaron concentraciones es el área adyacente al archipiélago Juan de CL-a total entre 0,05- 0,20 mg·m–3 hasta los Fernández. Durante esta segunda expedición, la 2.000 km desde la costa a profundidades entre los concentración de CL-a sat de 1,0 mg·m–3 se 65-110 m. extendió hasta los 75o S desde el margen continental, entre los 27o - 34o S, cubriendo un La CL-a sat de imágenes SeaWifs (Fig. 1b) área mayor comparado con lo observado en indican valores superficiales de 0,70 mg·m–3 que similar mes y zona durante 1999 (Fig. 1c).

Tabla III. Coeficientes de extinción de PAR (kPAR) registrados con cuantómetro ‘Li-Cor’ y sensores plano y esférico durante los transectos oceanográficos definidos durante el trayecto entre Valparaíso-Archipiélago Juan Fernández-Islas Desventuradas -Caldera en la primavera 2000.

Table III. PAR extinction coefficients (kPAR) measured by means of a quantum meter ‘Li-Cor’ and cosine and spherical sensors during the tracks Valparaíso-Juan Fernández Archipelago-Desventuradas Islands and Caldera in the spring of 2000

sensor plano sensor esférico –1 –1 Estación Fecha Hora Lat. S Long. W kPAR (m ) kPAR (m ) 6 27/09/00 12:05 33°00.06 73°31.6 -0.083 -0.074 9 28/09/00 14:25 33º00.06 76º21.81 -0.054 -0.053 14 2/10/00 13:05 32º58.98 80º22.26 -0.073 -0.071 19 3/10/00 13:20 33º41.54 80º46.97 -0.097 -0.093 23 29/09/00 13:40 33º20.67 78º53.33 -0.081 -0.073 34 1/10/00 13:47 33º37.82 78º35.37 -0.053 -0.052 42 4/10/00 16:40 32º22.88 80º00.05 -0.122 -0.099 45 5/10/00 13:40 30º35.17 80º01.74 -0.088 -0.069 48 6/10/00 8:10 28º47.88 80º00.06 -0.044 -0.039 51 8/10/00 12:00 26º16.07 80º04.99 -0.049 -0.041 57 7/10/00 13:30 26º25.32 80º00.32 -0.047 -0.041 78 12/10/00 11:20 27º00,03 70º52.71 -0.076 - Variabilidad espacial de condiciones bio-ópticas 51

Nº estación mg• m–3 31 29 27 26 24 22 20 19 18 17 15 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 1 0 2.40

2.20

2.00

1.80

1.60

-50 1.40

1.20

1.00 profundidad (m) 0.80

0.60

0.40 -100 -4000 -3500 -3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 0.20 distancia desde la costa (km) 0.00

Fig. 1a: Perfil de CL-a total in situ a través de la transecta Caldera-Isla de Pascua (27o S) registrada entre el 15-28 octubre de 1999. (El recuadro amarillo delimita la longitud de la transecta realizada durante octubre del 2000 para propopósitos de comparación). Fig. 1a: Depth profile of in situ total CL-a through the Caldera-Easter Island track (27o S) from 15 to 28 October 1999. (For comparative purposes the yellow square indicates the sampled sector during the cruise in September- October 2000).

24 - 10 al 31 - 10, 1999

24o S

26 o

28 o

o 30

o 32

o 108 W 99o 90 o 81o 72o

mg• m–3 2.5

01 - 11 al 08 - 11, 1999 1.0 0.75 24o S 0.50 26 o 0.25 28o 0.1 o 30 0.075 0.05 32 o

o o o o o 0.025 108 W 99 90 81 72

0.01

Fig. 1b: Promedios de CL-a satelital (CL-a sat) de imágenes SeaWiFs durante la transecta Caldera-Isla de Pascua (27o S). Figura superior entre el 24-31 octubre e inferior durante muestreos alrededor de la Isla entre el 1- 8 de noviembre de 1999. Los puntos rojos indican las estaciones hidrográficas muestreadas. Fig. 1b: Mean satellite CL-a (CL-a sat) from SeaWiFs images during the Caldera-Easter Island track (27o S). Top figure for 24-31 October and bottom figure during the sampling around the island between the 1-8 November 1999. Red dots indicate sampled hydrographic stations. 52 Revista Ciencia y Tecnología del Mar, Vol. 29 (1) - 2006

16 - 10 al 23 - 10, 1999 mg•m–3 24 - 10 al 31 - 10, 1999 mg•m–3 2.5 2.5 26º S 26º S 1.0 1.0 0.75 0.75 28º 0.50 28º 0.50 0.25 0.25 30º 30º 0.1 0.1 0.075 0.075 32º 0.05 32º 0.05 0.025 0.025 34º 34º 0.01 0.01 84º W81º 78º 75º 72º 84º W81º 78º 75º 72º

–3 01 - 11 al 08 - 11, 1999 mg•m 2.5 26º S 1.0 0.75 28º 0.50

0.25 30º 0.1 0.075 32º 0.05 0.025 34º 0.01 84º W81º 78º 75º 72º

Fig. 1c: Acercamiento costero para propósitos de comparación temporal y espacial de la transecta Caldera-Isla de Pascua, sobre distribución promedio de la concentración de CL-a (CL-a sat) de imágenes SeaWiFs entre el 16- 23 de octubre, 24-31 octubre y 1-8 de noviembre de1999 respectivamente. Los puntos rojos frente a Caldera (27o S) indican las estaciones hidrográficas muestreadas. Fig. 1c: Coastal close-up for comparative purposes in space and time of the Caldera-Easter Island track, of mean satellite CL-a (CL-a sat) from SeaWiFs images between the 16-23, 24-31 October and 1-8 November 1999 respectively. Red dots off Caldera (27o S) indicate sampled hydrographic stations.

Comparando ambas transectas a los 27o S, núcleo, definida por la isolínea de los 0,5 mg·m–3, Caldera hasta isla de Pascua (Fig. 1a) y Caldera surgió a los 247 km de distancia desde la costa. hasta las islas Desventuradas (Fig. 2a), realizadas en años consecutivos e igual época del año, se En el transecto oceánico, al sur de los 31o S observa que el núcleo de máxima concentración (Fig. 3b), los máximos valores de CL-a son de CL-a (NMCL-a) se presenta a los 345 km desde subsuperficiales (entre los 15 y 75 m de la costa en octubre de 1999 y a 181 km durante profundidad), los que fluctúan entre los 0,7 y 0,3 el 2000. No obstante las magnitudes en CL-a mg·m–3. Las estaciones oceánicas situadas más fueron similares: 2,3 y 2,6 alcanzando en al norte de los 31o S, presentan en la columna profundidad los 10 y 7 m respectivamente. En el de agua valores máximos de CL-a que son primer caso la isolínea de 0,5 mg·m–3 alcanzó la inferiores a los 0,2 mg·m–3. superficie a los 486 km de la costa mientras que en el segundo, ésta surgió a los 272 km. De los cuatro transectos oceanográficos realizados durante las dos expediciones En la figura 3a, se muestra el perfil vertical oceanográficas en 1999 y 2000 respectivamente, de clorofila a total a los 33o S de la transecta la mayoría de las estaciones oceánicas presentan Valparaíso-Archipiélago Juan Fernández (33o S) aumentos en la concentración de CL-a entre los realizado en octubre de 2000. El núcleo de 75 y 100 m de profundidad, cuyos valores fluctúan máxima concentración de CL-a alcanzó sólo los entre los 0,07 y 0,30 mg·m–3. Estos máximos 0,7 mg·m–3 y se situó a los 100 km de distancia subsuperficiales con mínimos valores en de la costa, alcanzando en la vertical hasta los concentración superficial, también fueron 30 m de profundidad, tres veces más profundo observados en los perfiles de CL-a en las áreas que a la latitud de 27o S. El límite oeste de este adyacentes a las islas (Figs. 4a-f). Entre el 1 y 11 Variabilidad espacial de condiciones bio-ópticas 53

Nº estación mg•m–3

64 65 66 68 69 70 72 73 76 78 2.60 0 2.40 2.20 2.00 1.80 - 50 1.60 1.40 1.20 1.00 -100 0.80

Profundidad (m) 0.60 0.40 0.20 - 150 0.00 - 900 - 800 - 700 - 600 - 500 - 400 - 300 - 200 - 100 0

Distancia desde la costa (km)

Fig. 2a: Perfil de CL-a total in situ a través de la transecta Caldera-Islas Desventuradas (27o S) muestreada entre el 7-12 octubre de 2000. Fig. 2a: Depth profile of in situ total CL-a through the Caldera-Desventuradas Islands track (27o S) sampled between 7-12 October 2000.

–3 29 - 09 al 06 - 10, 2000 mg• m–3 07 - 10 al 14 - 10, 2000 mg• m 2.5 2.5 26º S 26º S 1.0 1.0 0.75 0.75 28º 0.50 28º 0.50 0.25 0.25 30º 30º 0.1 0.1 0.075 0.075 32º 0.05 32º 0.05 0.025 0.025 34º 34º 0.01 0.01 84º W81º 78º 75º 72º 84º W81º 78º 75º 72º

Fig. 2b: Promedio de [CL-a] satelital (CL-a sat) de imágenes SeaWiFs entre el 29 septiembre al 6 octubre de 2000. Los puntos rojos indican las estaciones hidrográficas muestreadas en el área. Fig. 2b: Mean satellite [CL-a] (CL-a sat) from SeaWiFs images between 29 september and 6 October 2000. Red dots show the hydrographic stations that were sampled in the area. de noviembre de 1999, en isla de Pascua la CL-a y los 50 de profundidad en las islas Alejandro registró valores menores a los 0,15 mg·m–3, siendo Selkirk (Fig. 4e) y Robinson Crusoe (Fig. 4f). mayores hacia la profundidad (Figs. 4a-b). En cambio en la isla Salas y Gómez la concentración La relación entre la CL-a registrada in situ de CL-a fue homogénea en la columna de agua durante las dos expediciones con aquella (Fig. 4c). Todas estas estaciones se encuentran estimada por los algoritmos del SeaWifs, a más de 3.000 km de distancia desde la costa. presenta un coeficiente de correlación alto y La CL-a registrada entre el 3 y el 8 de octubre significativo (r = 0,79; p<0,0097) (Fig. 5). Sin de 2000, en las islas Desventuradas, Alejandro embargo a bajas concentraciones de CL-a es Selkirk y Robinson Crusoe (Figs. 4d-f), presenta posible observar en la misma figura, la existencia máximos subsuperficiales en la columna de agua. de una mayor dispersión de los puntos. Estos Estos van entre los 50 y 150 m de profundidad reflejan diferencias espaciales entre las en islas Desventuradas (con 0,3 mg·m–3) hasta estaciones costeras y oceánicas en cuanto a la máximos por sobre 1,0 mg·m–3 entre la superficie distribución de CL-a y está representada 54 Revista Ciencia y Tecnología del Mar, Vol. 29 (1) - 2006

Nº estación

mg• m–3 9 8 6 4 2 14 12 11 0.80 0 0.70

0.60 -50 0.50

0.40

profundidad (m) -100 0.30

0.20

0.10 -150 -1000 -900 -800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 0.00 Distancia desde la costa (km)

Fig. 3a: Perfil de CL-a total a lo largo de la transecta Valparaíso-Archipiélago Juan Fernández (33o S) medida entre el 27 de octubre y 2 de noviembre de 2000. Fig. 3a: Depth CL-a profiles trough the Valparaíso-Juan Fernández Archipelago (33o S) track measured between 27 October and 2 November 2000.

Nº estación mg• m–3 48 47 45 43 42 41 0 0.70

0.60

-50 0.50

0.40

0.30

profundidad (m) -100

0.20

0.10 -150 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 distancia entre islas Desventuradas y archipiélago Juan Fernández (km)

Fig. 3b. Perfil norte-sur de CL-a total a lo largo de la transecta oceánica a los 80o W entre islas Desventuradas (San Félix y San Ambrosio) (27o S) y archipiélago Juan Fernández (33o S) muestreada entre el 4-6 de octubre de 2000. Fig. 3b. North-south profile of total CL-a measured during the oceanic track at 80o W between Desventuradas Islands (San Félix y San Ambrosio) (27o S) and Juan Fernández Archipelago (33o S) between 4-6 October 2000. precisamente por las estaciones más alejadas de des entre los 75 y 100 m en esta área del océa- la costa en la transecta Caldera-Isla de Pascua. no Pacífico. La reciente disponibilidad de los da- tos promedio para 6 años sobre la distribución global de la CL-a sat, permiten reconocer que el DISCUSIÓN área adyacente al oeste de isla de Pascua, es el área más transparente del mundo (http:// Los resultados permiten confirmar los bajos seawifs.gsfc.nasa.gov/seawifs.html), condición valores de los coeficientes de extinción difusa que se ve reflejada en las figuras 1a-b. de PAR total (KPAR) para aguas oceánicas frente a o los 23 S publicados por Pizarro et al. (2002) y Los KPAR encontrados durante este estudio, ahora también espectral (Kd(λ)) a los 411, 442, indican una alta transparencia de la columna de 489 y 555 nm. Así también se repite el patrón agua a distancias mayores a los 700 (33o S) o de distribución de la clorofila a en la columna de 1.000 km (27o S) desde la costa, dependiendo agua, cuya concentración aumenta a profundida- del ancho del NMCL-a. A la latitud de 27o S, este Variabilidad espacial de condiciones bio-ópticas 55

Isla de Pascua (Weste) a Isla de Pascua (Weste) b CL-a (mg•m)3 CL-a (mg•m)3 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 E47 0 0 E47 E49 -20 -20 E49 -40 -40 E51 E51 -60 -60 E53 -80 E53 -80 E54

profundidad (m)

profundidad (m) -100 E54 -100 E56 E56 E58

Isla Salas y Gómez c Islas Desventuradas d CL-a (mg•m)3 CL-a (mg•m)3 E51 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 E52 0 0 E53 E67 -20 E55 E70 -50 E57 -40 E71 -100 E58 -60

profundidad (m) profundidad (m) E74 E59 -80 -150 E75 E60 -100 E82 -200 E61

e Isla Alejandro Selkirk Isla Robinson Crusoe f CL-a (mg•m)3 CL-a (mg•m)3 0 0,5 1 1,5 2 0 0,5 1 1,5 2 E23 0 0 E26 E27 E28 50 50 E29 E30

E17 profundidad (m) E33 profundidad (m) 100 100 E19 E34 E36 150 E20 150 E39

Fig. 4: Perfiles de concentración de CL-a (mg·m–3) alrededor de las islas durante las expediciones CIMAR 5 y 6: a. Lado este de isla de Pascua b. Lado oeste de isla de Pascua c. Isla Salas y Gómez. (a, b y c registradas entre el 1 al 11 noviembre de 1999). d. Desventuradas e. Isla Alejandro Selkirk e f. Isla Robinson Crusoe ambas del archipiélago Juan Fernández. (d, e y f medidas entre el 3 al 8 de octubre de 2000). Fig. 4: Depth CL-a profiles (mg·m–3) around several islands during the expeditions CIMAR 5 and 6: a. East side of Easter Island b. West side of Easter Island c. Salas y Gómez Island. (a, b and c from 1-11 November 1999). d. Desventuradas e. Alejandro Selkirk Island and f. Robinson Crusoe Island both from Juan Fernández Archipelago. (d, e and f were sampled between 3 - 8 of October 2000). 56 Revista Ciencia y Tecnología del Mar, Vol. 29 (1) - 2006

y = 1,6284x - 0,0236 R2 = 0,6299 10,00 P<0.01 N=32 1,00 in situ 0,10

CL-a CIMAR 5 0,01 CIMAR 6 0,01 0,10 1,00 10,00 CL-a sat

Fig. 5: Relación entre la concentración de CL-a in situ versus CL-a sat en mg·m–3 durante las expediciones del CIMAR 5 y 6 realizadas entre el 15 de octubre al 7 de noviembre de 1999 y 29 de septiembre al 12 de octubre de 2000, respectivamente. Fig. 5: Relationship between the in situ CL-a concentration versus CL-a sat in mg·m–3 during expeditions CIMAR 5 and 6 taken place between the 15 October and the 7 November 1999 and 29 September to the 12 October 2000.

núcleo se produce entre 181 y 345 km de rencias en la topografía del margen costero y a la distancia desde la costa, existiendo una moderada dinámica espacio temporal de remolinos y mean- variabilidad interanual. No obstante esta variación, dros. Este núcleo de CL-a también ha sido obser- la máxima concentración de CL-a de este núcleo vado frente a Concepción y ha sido caracterizado es similar (2,3 y 2,6 mg·m–3 respectivamente). por su alta variabilidad en la distribución de remo- Latitudinalmente también hay una moderada linos y meandros (Cáceres et al., 1991). variabilidad. A latitudes mayores (33o S), la extensión longitudinal del NMCL-a se aleja menos Las dimensiones de éstos eventos oceanográficos de la costa alcanzando hasta los 100 km de se extienden más allá de los 600 km de distancia distancia. La magnitud en CL-a disminuye una desde la costa y su dinámica espacio temporal oscila magnitud (desde 2,6 a 0,7 mg·m–3), sin embargo entre los 200 km y 100-160 días respectivamente. se profundiza 3 veces más (desde 7-10 m en el Estos son factores parecieran estar afectando activa 2000 y 1999 respectivamente a los 27o S, hasta y fuertemente la variabilidad de las condiciones bio- 30 m de profundidad a los 33o S) (Figs. 1a, 2a, ópticas registradas durante este estudio, y no sólo 3a). La variación de la CL-a en profundidad está concordar con las escalas espaciales de la ocurren- afectada por la profundidad de la capa de mezcla cia de los NMCL-a registradas.

(Zm) y de acuerdo a los resultados, Zm debiera ser menor a los 27o S que a los 33o S. Efectivamente las termoclinas parecen estar bien desarrolladas AGRADECIMIENTOS a latitudes menores que medias considerando los resultados indicados por Fuenzalida et al. Este estudio fue financiado por el Comité (2000) y Schneider et al. (2001), durante el Oceanográfico Nacional (CONA) a través de los cruceros CIMAR 5 y 6, respectivamente. CIMAR 5 y 6 Islas Oceánicas. Particularmente agradecemos a Leira Retamal y Bárbara Jacob por el La variabilidad interanual y latitudinal observa- eficiente trabajo a bordo durante los cruceros da durante los dos cruceros, en las distribuciones CIMAR 5 y 6, respectivamente, y a la esforzada así como la extensión de sus márgenes de menor colaboración de los ayudantes de cubierta que concentración de CL-a (i.e. isolíneas ≤0,5 mg·m–3) participaron en los dos cruceros. en los que ocurren los NMCL-a, es coincidente con las escalas espacio temporales indicadas por Los autores desean agradecer también al Hormazábal et al., 2004 y los efectos multiescalas proyecto SeaWiFS (Code 970.2) y al Centro de (Rutllant & Montecino, 2002). De acuerdo a estos Distribución de Archivos Activos (Distributed autores, tales variaciones podrían deberse a dife- Active Archive Center, DAAC, Code 902) del Variabilidad espacial de condiciones bio-ópticas 57

Centro de Vuelo Espacial Goddard (Greenbelt, MD conditions in the upwelling region of northern 20771), por la producción y distribución de datos Chile during the winter and spring 1993. Deep- L3, respectivamente. Ambas actividades son Sea Research 43: 267-289. patrocinadas por la Misión de la NASA al Programa del Planeta Tierra. MOREL, A. 1998. Optical Modeling of the Upper Ocean in Relation to Its Biogenous Matter Content (Case I Waters). J. Geophys. Res. 93: REFERENCIAS 10.749-10.768.

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