Estimación de patrones de circulación superficial en el Golfo de California a partir de imágenes de sensores remotos pasivos.

Abstract

Las corrientes marinas superficiales influyen en la distribución de material suspendido y disuelto, por lo que el estudio de la circulación oceánica como mecanismo de dispersión, es un tópico relevante en la oceanología. Las primeras descripciones de la circulación superficial en el Golfo de California se basaron en reportes de deriva de embarcaciones, posteriormente a partir de datos hidrográficos, con mediciones lagrangianas y más recientemente interpretando imágenes de satélite y con el desarrollo de modelos hidrodinámicos. Este trabajo examina el potencial de las estimaciones de velocidad superficial utilizando un método de seguimiento de rasgos aplicado a imágenes de temperatura superficial del mar para generar campos vectoriales de alta resolución espacial. De manera complementaria, se analizaron imágenes de color del mar con la finalidad de detectar estructuras de mesoescala. Con este propósito se desarrolló un algoritmo de reconocimiento de patrones entre pares de sub-imágenes correspondientes a regiones comunes en escenas secuenciales, lo que permitió inferir las velocidades de desplazamiento de múltiples sub-imágenes. Para implementar este algoritmo se conformó una base de datos de 360 imágenes de temperatura superficial del mar. Los valores de temperatura corresponden a datos diarios (2009-2010) de 6 satélites, interpolados a 1 km de resolución espacial para eliminar la cobertura de nubes. Adicionalmente se procesaron ~5500 imágenes (2004-2008) de color del mar MODIS/Aqua, a las que se aplicaron algoritmos para estimar la distribución relativa de material suspendido total (MST), con resolución espacial de 500 m. Como resultado del algoritmo de seguimiento de rasgos se obtienen en promedio ~18,000 vectores por cada par de escenas de temperatura superficial. A partir de estos datos se calculan los promedios mensuales de dirección y velocidad por ubicación geográfica, generando una malla de alta resolución espacial con la que es posible trazar trayectorias de transporte advectivo. Las trayectorias trazadas reproducen algunos de los patrones de circulación descritos por otros autores que utilizan modelos numéricos y las velocidades son del mismo orden de magnitud. Comparadas con algunos desplazamientos de boyas de deriva, las velocidades estimadas con el método de seguimiento de rasgos son aproximadamente 30% menores. Los campos vectoriales obtenidos pueden ser incorporados como el estado inicial de modelos numéricos, así como en la simulación de transporte advectivo superficial de partículas. Las estructuras detectadas con las imágenes MODIS son más evidentes durante los periodos de mayor escorrentía desde las cuencas de drenaje, revelando plumas de MST que alcanzan extensiones de hasta 44,000 km2, filamentos que cruzan el golfo de Este a Oeste, así como giros ciclónicos y anticiclónicos del orden de 10 a 100 km de diámetro. Estas observaciones son soportadas con datos de trayectorias de boyas de deriva rastreadas por satélite.