Variabilidad espacio-temporal de metales traza en el golfo de Cádiz y el mar de Alborán y su transporte a través del estrecho de Gibraltar

Abstract

El objetivo del presente trabajo es estudiar la variabilidad en la distribución de metales traza en superficie entre el golfo de Cádiz y el mar de Alborán a través del estrecho de Gibraltar, con el fin de determinar si los cambios en el esquema de circulación superficial de la zona de estudio, provocados por el forzamiento del viento, podrían afectar a dicha distribución, favoreciendo o impidiendo el transporte de metales traza hacia el mar de Alborán. Para ello se ha estudiado la distribución de la concentración de distintos metales traza en superficie, obtenidas en diferentes campañas oceanográficas, así como de la temperatura, salinidad y concentración de fluorescencia y nutrientes. Para analizar el efecto de la variabilidad de la concentración de metales en la productividad, se ha estudiado la relación entre metales y fluorescencia. Dicha productividad ha sido también evaluada con imágenes de satélite de concentración de clorofila-a. Además, se ha estudiado la variabilidad de la circulación superficial con respecto al viento a 10 m, así como de otras variables hidrodinámicas, como la velocidad de la corriente superficial y la altura de la superficie del mar. Estas variables proceden de datos del reanálisis atmosférico ERA5, del modelo hidrodinámico SAMPA y del sistema de antenas de radar de alta frecuencia situado en el Estrecho. Los resultados indican que la concentración de metales traza presenta un gradiente desde el golfo de Cádiz hasta Alborán y, desde el borde costero hacia mar adentro. Asimismo, se ha identificado que estos metales están condicionados tanto por la variabilidad atmosférica, como por la propia circulación superficial. Concretamente, están influenciados por la dinámica del área del cabo Trafalgar, que además de contribuir al transporte de material entre el golfo de Cádiz y Alborán, podría actuar como zona de retención de metales, como se deduce de los altos tiempos de residencia que presentan las masas de agua. De esta forma, en presencia de intensos y persistentes vientos de levante, que afectan a la orientación e intensidad del flujo de entrada de agua atlántica, se dificulta la conexión entre ambas regiones, provocando una disminución de metales en Alborán. Bajo estas condiciones, la concentración de metales en el noroeste de Alborán se ve modificada por la presencia de estructuras submesoescalares, pues los metales pueden quedar retenidos en ellas y ser acumulados o retirados por organismos fitoplantónicos, provocando un aumento de la producción primaria

The objective of the present work is to study the variability in the surface distribution of trace metals between the Gulf of Cadiz and the Alboran Sea through the Strait of Gibraltar in order to determine whether changes in the surface circulation pattern caused by wind forcing, could affect this distribution through favoring or impeding the transport of trace metals to the Alboran Sea. The distribution of trace metal concentrations at the sea surface obtained in different oceanographic campaigns has been studied along with the distribution of temperature, salinity and the concentration of fluorescence and nutrients. In addition, the possible relationship between the presence of these metals and fluorescence has been analyzed to determine the effect that the trace metals concentration variability can have on productivity. This has also been addressed through remote sensing images of chlorophyll-a. Furthermore, to study the surface circulation variations related to atmospheric forcing, wind speed at 10m, and other hydrodynamic variables such as surface current velocity and sea surface height, have been used. These variables have been retrieved from the ERA5 reanalysis (ECMW, European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), the SAMPA hydrodynamic model and the Strait of Gibraltar high frequency radar antenna system. The results of this work indicate that the concentration of trace metals presents an offshore decreasing gradient as well as a dimisinhing gradient from the Gulf of Cadiz to the Alboran Sea. Likewise, it has been identified that these trace metal concentrations are conditioned by winds and ocean surface circulation variations. Specifically, they are strongly influenced by the processes associated with Cape Trafalgar, because, apart from favoring or hampering the connection between the Gulf of Cadiz and the Alboran Sea, the high residence time that water masses have in that region could cause a retention of trace metals there. In this way, intense and persistent easterly winds cause changes in the orientation and intensity of the Atlantic inflow, thus hampering the connection between the Gulf of Cadiz and the Alboran Sea. As a result, the trace metals concentration diminishes in the Alboran Sea. However, under these same conditions, the trace metals concentration in the northwestern Alboran Sea is affected by the presence of submesoscale structures, which can act as a retention mechanism, hence inducing their accummulation or removal by phytoplanctonic organisms and leading to an increase in primary production.