Conexión de procesos hidrológicos e hidrodinámicos entre el Golfo de Cádiz y el Mar de Alborán

Abstract

La presente Tesis estudia dos procesos que son cruciales para comprender la respuesta de los productores primarios al forzamiento físico en el sistema golfo de Cádiz – estrecho de Gibraltar – mar de Alborán: (i) La dinámica de los aportes continentales de los ríos que descargan al golfo de Cádiz, que transportan, entre otros componentes, nutrientes que a su vez contribuyen de forma importante al crecimiento del fitoplancton en la franja costera del Golfo y estrecho de Gibraltar. (ii) Los procesos de mezcla vertical inducidos por las ondas internas generadas en el umbral de Camarinal, prestando especial atención a las mezclas verticales que se producen en el mar de Alborán y que pueden jugar un papel significativo en el suministro de nutrientes a la capa superior, ayudando por lo tanto al sostenimiento del fitoplancton en esta región. En cuanto a los aportes continentales del río Guadalquivir, la evolución de la pluma de turbidez hacia el estrecho de Gibraltar precisa que imperen condiciones de vientos con componente norte, noroeste u oeste. Por el contrario, el desarrollo de la pluma hacia el oeste precisa de vientos con componente este, sur o sureste. Por otra parte, como la mayor parte de las precipitaciones en la cuenca del Guadalquivir ocurren en coincidencia con vientos de componente oeste, los momentos de máxima descarga en la desembocadura del río ocurren bajo condiciones que favorecen el transporte por la franja costera de las sustancias inmersas en la pluma y otras propiedades asociadas a ella, hacia el estrecho de Gibraltar y mar de Alborán. En cuanto a los procesos de mezcla vertical inducidos por las ondas internas, se ha encontrado un mecanismo para la ocurrencia de mezcla vertical dentro de la picnoclina, en el que es esencial la implicación de modos baroclinos de orden superior (hasta el modo 9). La presencia de estos modos baroclinos de orden superior confieren una regularidad importante en la presencia de ondas internas en la región de Alborán, regularidad que se traspasa a los procesos de mezcla inducidos por estas ondas. Además, la pequeña escala vertical (unos 20 m) y horizontal (unos 100 m) de estos modos baroclinos requieren que los modelos numéricos, destinados a simular procesos de mezcla vertical en estas regiones, tengan una resolución espacial lo suficientemente alta para que permita resolver las longitudes de onda implicadas.

The present thesis concerns the study of two processes that are crucial to understand the response of primary producers to physical forcing in the Gulf of Cadiz - Gibraltar Strait - Alborán Sea system: (i) The dynamics of the continental inputs of the rivers that discharge to the Gulf of Cadiz, which transport, among other components, nutrients that in turn contribute in a significant way to phytoplankton growth in the coastal margin of the Gulf and Strait of Gibraltar. (ii) The vertical mixing processes induced by internal waves generated at Camarinal Sill, paying particular attention to the vertical mixing that occurs in the Alborán Sea and which may play a significant role in the nutrient supply to the upper layer, thus helping to sustain phytoplankton growth in this region. Regarding the continental contributions of the Guadalquivir river, the evolution of the turbidity plume to the Strait of Gibraltar requires that conditions of winds with north, northwest or west component prevail. On the contrary, the development of the plume to the west needs winds with east, south or southeast component. On the other hand, since most of the rainfall in the Guadalquivir basin occurs in coincidence with winds of a westerly component, the moments of maximum discharge at the mouth of the river occur under conditions that favor the transport along the coastal margin of the substances immersed in the plume and other properties associated with it, the Straits of Gibraltar and Alborán Sea. Concerning the vertical mixing processes induced by the internal waves, a mechanism has been found for the occurrence of vertical mixing within the pycnocline, in which the implication of higher order baroclinic modes (up to mode 9) is essential. The presence of these higher order baroclinic modes confers an important regularity to the internal waves passages by the Alborán region, which is transferred to the mixing processes induced by these waves. In addition, the small vertical scale (about 20 m) and horizontal (about 100 m) of these baroclinic modes require that the numerical models intended to simulate vertical mixing processes in these regions, have a high enough spatial resolution to allow for solving the involved wavelengths.