INTRODUCCIÓN

Aunque el Golfo de Cádiz (Figura 1) se encuen-tra situado en un lugar estratégico, conectando elocéano Atlántico con el mar Mediterráneo, han sidomuy escasos los estudios oceanográficos que se hanrealizado en la zona, y más concretamente en suplataforma continental. Este desconocimiento difi-culta aproximaciones al uso sostenible de sus recur-sos pesqueros mediante planteamientos de carácterecosistémico. Esta deficiencia de conocimiento seha superado parcialmente en los últimos años conestudios realizados por diferentes instituciones enel area, enfocados principalmente a conocer la oce-anografía física y biológica, y cómo los procesosoceanográficos influyen en el reclutamiento deespecies de interés pesquero (García-Lafuente yRuiz, en prensa y artículos en este monográfico)que son económicamente importantes en la regiónsuratlántica de Andalucía.

Los estudios realizados hasta la fecha en elGolfo de Cádiz, muestran que la cuenca está suje-

ta a numerosos procesos oceanográficos con uncarácter muy dinámico, sobre todo influidos porel régimen zonal de vientos. Algunos de estos tra-bajos están basados en imágenes térmicas quedescriben el patrón de afloramiento producido porel viento en los cabos San Vicente y Santa María(Folkard et al., 1997); así como la existencia deuna contracorriente hacia el oeste en la zona deplataforma (Relvas y Barton, 2002), sobre todocon vientos de levante. Vargas et al. (2003) a tra-vés de un análisis de descomposición en funcio-nes empíricas ortogonales (EOF) sobre imágenessemanales de SST (temperatura superficial delmar), revelan la peculiaridad térmica de esta zonade plataforma, la cual presenta temperaturasmayores en verano y más frías en los meses inver-nales, comparadas ambas con el resto de la cuen-ca. Esta zona aparece también claramente defini-da en otros análisis EOF basados en imágenessemanales de clorofila estimada por el sensor Sea-WiFS (Navarro y Ruiz, 2004).

Revista de Teledetección. 2006. Número Especial: 65-69

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El color oceánico como herramienta para el estudio de fluctuaciones pesqueras: aplicaciónen el Golfo de Cádiz

G. Navarro y J. Ruizgabriel.navarro@icman.csic.es, javier.ruiz@icman.csic.es

Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC)Avda. República Saharaui s/n. Puerto Real. Cádiz

RESUMEN

En el presente trabajo se ejemplifica cómo el uso dedatos recogidos por diferentes radiómetros en órbitaes utlizado para entender la oceanografía física y bio-lógica de la zona de plataforma del Golfo de Cádiz.Se muestra, además, como dicho conocimiento puedeser utilizado para analizar la dinámica de especiesexplotadas bajo aproximaciones que consideran ladinámica del conjunto del ecosistema.

PALABRAS CLAVE: Golfo de Cádiz, SeaWiFS,AVHRR, producción primaria, acoplamiento fisico-biológico, recursos pesqueros.

ABSTRACT

In this work, data collected by several in orbitradiometers have been used to better understand thephysical and biological oceanography in the conti-nental shelf of the Gulf of Cádiz. In addition, it isshown that the generated remote sensing informationcan be applied to analyze the dynamics of fisheriesresources that are exploited in the area under approxi-mations that consider the dynamics of the entireecosystem.

KEY WORDS: Gulf of Cádiz, SeaWiFS, AVHRR,primary production, physical-biological coupling, fis-heries resources.

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Es conocida la importancia que tiene la tempera-tura de la masa de agua para la puesta y desarrollode numerosas especies de interés pesquero, consti-tuyendo un factor que potencialmente regula lasfluctuaciones en el reclutamiento de las mismas.Cambios en la temperatura de la columna de aguaparecen ser uno de los condicionantes que han ori-ginado cambios en las pesquerías pelágicas de lazona durante las últimas décadas (Ruiz et al., enprensa). Además de la temperatura del mar, lahidrodinámica de la zona también afecta al recluta-miento de estas especies. Esta hidrodinámica estáfuertemente controlada por el forzamiento que elrégimen de vientos ejerce sobre las corrientes en lazona de plataforma. Relvas y Barton (2002), deter-minaron que la contracorriente costera hacia eloeste en la plataforma continental se intensifica conlos vientos de levante. En estas condiciones los hue-vos y larvas de boquerón (Engraulis encrasicholus)son advectados hacia el cabo San Vicente (Catalánet al., en prensa), disminuyendo la probabilidad depermanecer en la zona de plataforma entre loscabos Trafalgar y Santa María y disminuyendo elreclutamiento y las capturas futuras (Ruiz et al., enprensa).

Además de estos componentes puramente físi-cos, la información obtenida desde satélites puedeayudar a cuantificar la abundancia de productoresprimarios (fitoplancton) en el ecosistema pelágicoy por lo tanto la cantidad de alimento disponibleen la base de las redes tróficas. Los sensores decolor oceánico nos permiten estimar la cantidadde fitoplancton en el océano a través de la cloro-

fila y calcular la producción primaria por mediode algoritmos empíricos. Especies de interés pes-quero como los clupeidos se alimentan principal-mente de fitoplancton y zooplancton en variasfases de su ciclo de vida (Blaxter y Hunter, 1982),y la cadena alimentaria de estas especies son engeneral cortas, presentando dos o tres componen-tes (Ryther, 1969; Pauly y Christensen, 1995).Esta circunstancia conecta estrechamente la diná-mica de sus primeras fases vitales con la variabi-lidad física y biológica del ecosistema. Esta varia-bilidad en la zona de plataforma del Golfo deCádiz está influenciada por el transporte deEkman asociado al régimen de vientos. Éstos sonfundamentalmente zonales y producen fases deafloramiento (upwelling) durante ponientes yhundimiento (downwelling) durante levantes.Además del efecto de los vientos, la producciónprimaria de la plataforma se ve muy influenciadapor la presencia del río Guadalquivir y de otrosríos de menor caudal que desembocan en lamisma, como son el Guadiana, Piedras y Tinto-Odiel. De ellos es el Guadalquivir el que tiene unaimportancia relevante no sólo en la biología de lazona, sino también en la hidrodinámica, ya que esun motor de la corriente de plataforma (García-Lafuente et al., en prensa) y además es una fuen-te importante de nutrientes y materia orgánica enla zona (Huertas et al., 2005).

El objetivo del presente trabajo es mostrar unejemplo de la utilización de imágenes procedentesde radiómetros para aplicaciones como la gestiónde recursos pesqueros en la cuenca suroeste de laPenínsula Ibérica, donde multitud de factoresambientales y humanos controlan las fluctuacionesanuales de capturas.

MATERIAL Y MÉTODOS

Imágenes térmicas

Las imágenes térmicas (SST) utilizadas en estetrabajo proceden del sensor AVHRR (AdvancedVery High Resolution Radiometer), que se encuen-tra a bordo de los satélites de la serie NOAA (Natio-nal Oceanic and Atmospheric Administra-tion). Lasimágenes fueron obtenidas vía Internet del DLR(Agencia Espacial Alemana), con una resoluciónespacial de 1.1 km (http://isis.dlr.de/). Las imáge-nes utilizadas en este trabajo se corresponden conpromedios mensuales.

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Figura 1. Localización geográfica del Golfo de Cádiz. Lazona de plataforma estudiada viene diferenciada por elárea gris entre Huelva y Cádiz delimitada a través del aná-lisis EOF realizado por Navarro y Ruiz (2004). CSV (caboSan Vicente), CSM (cabo Santa María), Gu (ríoGuadiana), GR (río Guadalquivir), CB (bahía de Cádiz) yCTR (cabo Trafalgar).

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Imágenes SeaWiFS

Las imágenes procesadas del sensor SeaWiFS secorresponden con el nivel L1A (radiancias), y hansido procesadas a nivel L2 (datos geofísicos) y L3(promedios temporales) mediante el software Sea-DAS v4.6 (http://seadas.gsfc.nasa.gov). Las imá-genes L1A fueron suministradas por el GSFC paralas antenas HRPT situadas en las Islas Canarias(HCAN y HMAS) así como en Galicia (HSAN).Se ha utilizado el algoritmo OCv4 para obtener losdatos de concentración de clorofila superficial(CHL). También se utilizó el programa SeaDASv4.6 para proyectar las imágenes a proyecciónMercator. Los promedios mensuales de clorofila yPAR (radiación fotosintéticamente activa) (L3), seformaron por la media aritmética de todas lasescenas disponibles para ese mes píxel a píxel(excluyendo los datos erróneos como nubes, tierra,etc). Los promedios mensuales mantienen la reso-lución espacial de las imágenes diarias, es decir,1.1 km en el nadir y éstos se hacen para disminuirel efecto de las nubes.

Algoritmo de producción primaria

Las tasas de producción primaria (PP) se estima-ron utilizando el modelo VGPM de Behrenfeld yFalkowski (1997) a través de la ecuación:

donde PBopt es la tasa máxima de fijación de car-

bono en la columna de agua (mgC mgChl-1 h-1)calculada a partir de los datos de SST (Behrenfeldy Falkowski, 1997); E0 es la radiación diaria quellega a la superficie del océano (PAR, mol quantam-2 d-1) y puede obtenerse de los datos proceden-tes del sensor SeaWiFS; Z1% es la profundidad dela capa fótica que se calcula a partir de la concen-tración de clorofila superficial (Morel y Berthon,1989); CHL (mgChl m-3) es la concentración declorofila superficial derivada del sensor SeaWiFSy Dirr es el fotoperiodo (en horas) siguiendo laecuación de Platt et al. (1990). El modelo VGPMfue implementado sobre las imágenes mensualesde CHL, PAR y SST, reteniendo la resoluciónespacial de 1.1 km.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La climatología mensual del periodo de estudio(1998-2004) para SST, CHL y PP se presenta en laFigura 2, así como las anomalías mensuales quehan sido calculadas como la diferencia entre el pro-medio mensual y el valor climatológico mensual.

La climatología de SST muestra un patrón esta-cional muy claro, con máximos en verano (23ºC,agosto) y mínimos en los meses de invierno (15ºC,enero). Las anomalías de SST pueden alcanzar el10% del valor promedio durante los diferentes añosde estudio. La plataforma es la zona con menorinercia térmica y mayor rango de variación entreverano e invierno respecto al conjunto de la cuenca(Vargas et al., 2003; Navarro y Ruiz, 2004). Uno delos principales agentes de este rango de variacióntérmica puede tener su origen en el calentamientoque ocurre en las marismas del Guadalquivir duran-te el flujo y reflujo mareal (García-Lafuente et al.,en prensa). En ese calentamiento local del entornoestuárico del Guadalquivir puede tener su orígen lacorriente costera en dirección hacia el oeste delconjunto de la plataforma, corriente asociada a gra-dientes de presión no compensados geostrófica-mente por la proximidad de la costa.

Con respecto a la concentración de clorofila, seobserva que la climatología mensual presenta unpatrón bimodal, con máximos en los meses de prima-vera y en los de otoño. El primero de ellos, de mayorintensidad, se alcanza en los meses de marzo y abril(≈ 4.5 mgChl m-3), mientras que el segundo bloom se

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Figura 2. Serie mensual de climatologías y anomalíaspara la SST (ºC), concentración de clorofila (CHL, mgChlm-3) y producción primaria (PP, gC m-2d-1) en la zona deplataforma.

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produce entre los meses de octubre y noviembre (≈3.8 mgChl m-3). El mínimo anual se produce en elmes de agosto, con una concentración cercana a 2.5mgChl m-3. Las anomalías representan un porcentajealto del valor medio de clorofila (≈ 30%), lo que indi-ca una variabilidad interanual bastante elevada, apa-reciendo al año entre dos y tres máximos. Por último,el patrón mensual de producción primaria presenta unpatrón diferente al de la clorofila superficial, conmáximos en primavera-verano y mínimos en invier-no. Los valores climatológicos oscilan entre 2.2 y 4.5gC m-2 d-1, siendo el máximo de producción primariacoincidente en marzo con el máximo de clorofila.Esto también ocurre en invierno, cuando coincidenlos mínimos de clorofila y producción primaria en elmes de diciembre.

Independientemente del mes en el que nos encon-tremos, la concentración de clorofila y producciónprimaria es mayor en esta zona costera cercana a ladesembocadura del río Guadalquivir con respecto alresto de la cuenca (Navarro y Ruiz, 2004). A modode ejemplo, en la Figura 3 se presenta la imagen cli-

matológica para el mes de junio de SST, CHL y PP.Además, existe una conexión clara entre el regimende vientos y la concentración de clorofila en la zonade plataforma (Navarro y Ruiz, 2004). El viento deponiente se asocia con un descenso de la temperatu-ra y un aumento en la concentración de clorofila, yal contrario ocurre cuando sopla viento de levante(Navarro y Ruiz, 2004). La franja costera identifica-da en la Figura 1 coincide con el área de máximaabundancia de larvas de boquerón en el golfo deCádiz (Ruiz et al., en prensa). Estos máximos ocu-rren durante los meses estivales en los que la estra-tificación de la columna de agua genera condicionesoligotróficas para el conjunto de la cuenca a excep-ción de esta franja costera. Temperaturas cálidas yconcentraciones de clorofila superiores al resto de lacuenca (Figura 3) favorecen la puesta y superviven-cia larvaria de especies de elevado interés económi-co como el boquerón. No es por tanto extraño quelas fases iniciales de la vida de esta especie se con-centren en esta franja costera. No obstante, como lasimágenes de satélite muestran (Relvas y Barton,2002; Vargas et al., 2003; Navarro y Ruiz, 2004), setrata de una zona muy dinámica que es especial-mente sensible a las condiciones meteorológicas. Laconcentración de fases larvarias en esta zona tiene,por tanto, un componente doble que desde nuestravisión humana podríamos calificar como positivo ynegativo. Por un lado, permite un rápido desarrolloen un entorno cálido y con abundante alimento. Porotro, el fuerte dinamismo de la zona impone a estasfases iniciales un entorno inestable que bajo deter-minadas circunstancias meteorológicas puede llevaral fracaso reproductor y a fallos en el reclutamiento.La inestabilidad oceanográfica que registran lossatélites en esta franja de plataforma parece dehecho originar parte del éxito/fracaso de recluta-miento de especies como el boquerón y las fluctua-ciones de capturas de esta especie en el Golfo deCádiz (Ruiz et al., en prensa).

CONCLUSIONES

Este trabajo muestra cómo la puesta del boquerónen los meses de verano coincide tanto temporalcomo espacialmente con una zona de plataformacon temperaturas cálidas y abundandte concentra-ción de productores primarios, circunstancias quefavorecen la supervivencia de las fases larvarias. Elanálisis de imágenes térmicas y de color oceánicotambién muestra que se trata de una zona inestable

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Figura 3. Imagen climatologógica para el mes de junio deSST (ºC), concentración de clorofila (mgChl m-3) y pro-ducción primaria (gC m-2 d-1).

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con importantes fluctuaciones asociadas a eventosmeteorológicos. Esta inestabilidad puede afectar aléxito reproductor de esta especie y estar en el orí-gen de las fluctuaciones que presentan estas pes-querías en el Golfo de Cádiz.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha sido financiado por la Junta deAndalucía y por el Ministerio de Educación y Cien-cia a través de los proyectos CYTMAR99-0643-C03-02 y VEM2004-08579.

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