CHAPTER FOUR RESEARCH METHODOLOGY
4.3 Towards a Methodology: Netnography
Objetivo Específico Nº Activ. Porcentaje de
Avance
Estudio integrado del afloramiento costero frente a Perú 25 52 %
ACTIVIDADES PREVISTAS POR IMARPE SEGÚN OBJETIVO ESPECÍFICO
Metas previstas según Objetivo Específico Indicador
Meta Anual (*) Avance acum al 2° trim Grado de Avance al 2° trim (%) 1-Caracterizar el viento como principal forzante del afloramiento
costero en la zona central de Perú (Callao- Pisco) y determinar la magnitud y variabilidad de índices del afloramiento costero.
Acción Informe/tablas/
gráficos 4 2 50
2-Determinar las condiciones oceanográficas frente a Callao (bimestral) y Pisco (semestral) con énfasis el gradiente costa océano. Acción Cruceros EFC/CRIO KOSMOS- experimento. Informe/tablas/ gráficos 6 3 4 3 3 2 50 100 50 3- Caracterizar la variabilidad costa-océano y temporal de las
condiciones químicas, productividad, Zona de Mínima de Oxígeno y procesos asociados a lo largo de la costa de Perú, con énfasis frente a Callao y Pisco.
Acción Informe/tablas/
gráficos 4 2 50
4- Determinar la estructura espacio- temporal de la comunidad fitoplanctónica y los factores que la condicionan.
Acción Informe/tablas/
gráficos 4 2 50
5. Estudiar la variabilidad de las comunidades de zooplancton en relación a la dinámica del afloramiento costero tanto costa- océano como temporalmente a través de indicadores
Acción Informe/tablas/
gráficos 4 2 50
6. Determinar el estado y la variabilidad del ecosistema bentónica en relación al afloramiento costero y la ZMO a través de indicadores del macrobentos, meiobentos, foraminíferos bentónicos y calidad de la materia orgánica
Acción Informe/tablas/
gráficos 4 2 50
7. Analizar la interacción bento-pelágica a través del intercambio de carbono (flujos de MO, pellets) e interacción del sedimento con la columna de agua (composición del agua intersticial) frente a la costa centro-sur de Perú.
Acción Informe/tablas/
gráficos 4 2 50
8. Estudiar el impacto del afloramiento costero en los diferentes componentes del ecosistema a través de experimentos de mesocosmos en condiciones de diferente N/P y oxígeno
2 1 50
8. Elaboración de informes de resultados trimestrales, I sem y anual, tesis maestría, Publicaciones
Informe Manuscrito Tesis Publicación 6 2 3 3 1 parcial 1parcial 50 40 30 RESULTADOS
El año presentó en sus inicios el desarrollo de un Niño costero (comunicado ENFEN 04-2017), con la profundización de la isoterma de 15°C y el predominio en la costa de salinidades mayores a 35,1 (Figura 1) evidenciando la presencia de Aguas Subtropicales Superficiales (ASS). Este Niño progresó de categoría débil a moderado con impactos muy significativos tanto en la zona central como en el norte del país. A partir de mayo las condiciones comienzan a normalizarse observándose la presencia de una columna con aguas frías (15-17°C) y menores salinidades.
En el caso del oxígeno el cambio no es evidente desde la iso-oxígena de 0.5 mL/L y 1 mL/L que se mantiene en los primeros 20 m y sólo parece observarse una ligera oxigenación como lo muestra la iso-oxígena de 0.1 mL/L. En este escenario se desarrolló el experimento KOSMOS Perú 2017 entre febrero y mayo. En junio se observó la profundización de la oxiclina y de la ZMO (0,5 mL/L) dando cierta oxigenación en la columna de agua frente a Callao
32
Figura 1. Series de temperaturas (°C), anomalías térmicas, salinidad (ups), oxígeno (mL/L) en el Punto Fijo Callao 12° S (8 mn de la
costa) desde el 2016 hasta JUNIO 2017. AFIOQG, LHQM, IMARPE
.
1. Caracterizar los forzantes del afloramiento costero en la zona central de Perú (Callao- Pisco) y determinar la magnitud y variabilidad del índice de afloramiento costero.
Información satelital de la velocidad del viento costero e índices asociados A partir de marzo Callao y Pisco presentó un incremento en la intensidad de los vientos alcanzando valores mayores a 6 m/s y anomalías positivas de hasta 2 m/s en abril para posteriormente mantenerse como vientos moderados, entre 3.0 y 7.0 m/s (Figura 2), y anomalías entre -2.0 y +0.5 m/s. En relación a la persistencia de vientos favorables al afloramiento (>de 5 días con velocidades mayores a 4 m/s) entre abril y junio se observa la ocurrencia en porcentajes entre 60 y 80 y en el caso de Pisco hasta el 100% indicando la reactivación del afloramiento costero (Figura 2).
Figura 2. Velocidad del viento y cálculo del índice de afloramiento sobre la franja costera a 40 km frente a Callao y Pisco, para el periodo de enero 2013 y julio 2017, análisis de la persistencia de viento favorable al afloramiento y porcentaje para el período de estudio (información satelital ASCAT procesado por Lab. Costero de Santa Rosa/Lab. Hidro-Física Marina, IMARPE)
33 A partir de la información de vientos frente a Callao y Pisco se actualizaron los productos derivados del viento para caracterizar la dinámica del afloramiento costero en la zona centro-sur del Perú: i) índice de turbulencia (m3/s3), ii) índice de transporte Ekman (m3/s) e iii) índice de afloramiento (m3/s/100 m). Las series de tiempo del índice de afloramiento tanto para Callao como para Pisco se presenta en la figura 2. A partir de abril 2017 si bien se observa cierto incremento del índice de afloramiento frente a Callao y Pisco, los valores en promedio fueron moderados, < 120 m3/s/100m, por debajo del valor climatológico y anomalías negativas <-50 m3/s/100m).
2 y 3-Determinar las condiciones oceanográficas y la variabilidad de las condiciones químicas frente a Callao (bimestral) y Pisco (semestral) con énfasis el gradiente costa océano
Condiciones de temperatura y salinidad La prospección realizada en junio de 2017 muestra la presencia de un núcleo de aguas salinas (> 35,1) con temperaturas mayores a 20°C que indican la presencia de Aguas Subtropicales Superficiales (ASS) que se proyectan hacia las 20 mn y alcanza los 80 m en la parte oceánica y hacia la costa estuvo por encima de los 50 m. La isoterma de 15°C se presenta profundizada en toda la transecta (>60 metros) alcanzando los 100 m en la parte oceánica. Las ASS en febrero y marzo se observaron mucho más pegadas a la costa, alcanzando en la estación 7 temperaturas de hasta 26,9°C, lo cual respondió al Niño Costero 2017 que se presentó hasta el mes de mayo (comunicado ENFEN n°10-2017). En junio por dentro de las 20 mn se observa cierta mezcla efecto del afloramiento de ACF muy costero.
Las condiciones físicas indican una tendencia a la reactivación del afloramiento posterior al evento costero El Niño, lo cual se asocia con cierta reactivación de los vientos y el incremento del índice de afloramiento costero aunque manifestándose muy replegado hacia la costa.
Condiciones químicas y ZMO En junio 2017 se presentaron bajas concentraciones de oxígeno disuelto (< 3,00 mL/L) cercanas a la costa y dentro de las 20 mn asociado con el afloramiento costero y la influencia de las ACF. Hacia la parte oceánica se observa una masa de agua más oxigenada con valores de oxígeno disuelto (>5,00 mL/L) lo cual coincide con la presencia de las ASS. La ZMO (< 0,50 mL/L) se observa superficial en la costa desde los 20 m alcanzando los 60 m en la parte oceánica. Existe un acoplamiento importante entre la oxiclina y la ZMO y una leve profundización en la estación 2. Si bien la ZMO mantiene un patrón similar al observado en febrero, bajo condiciones de El Niño Costero, en junio se observa cierto desacople con la isoterma de 15°C que se encuentra muy profundizada.
Por su parte, las condiciones de pH en junio indican la presencia de ASS con valores mayores a 8,00 por fuera de las 20 mn y la profundización de aguas con valores de pH < 7.8 por debajo de los 60 m en toda la transecta. Por dentro de las 20 mn se observa cierta mezcla con ACF efecto de un afloramiento muy costero. En febrero toda la capa superficial mostró el ingreso de las ASS con valores de pH >8.1. Mientras en la costa encontramos ACF por encima de los 20 m a partir de las 30 mn se profundizan observándose por debajo de los 80 m con valores de pH< 7.9.
Productividad y distribución de los nutrientes Con respecto a la clorofila, análisis de imágenes satelitales indican para el segundo trimestre valores por debajo del promedio climatológico con excepción de Callao y Pisco donde se observan núcleos de altas concentraciones y anomalías positivas (> 4 mg/m3) en mayo y en junio aunque con el sesgo de una alta nubosidad en este último período. La serie de clorofila-a (g/L) para la estación 2 (8 mn) nos muestra para el año 2017 bajas concentraciones, predominando concentraciones < 2g/L, al igual que lo observado en el 2016. En relación a los nutrientes los resultados frente a Callao en junio indican la presencia de dos masas de aguas con diferentes propiedades. Las ASS por fuera de las 20 mn con bajas concentraciones de silicatos (<5,0 M) y Nitratos (< 10 M) que se incrementan hacia la costa y en profundidad. En relación a los fosfatos se observan bajos valores en los primeros 20 m, aunque sin ser un elemento limitante. A diferencia de febrero, en junio se observa la influencia del afloramiento que incrementa los valores de nutrientes por dentro de las 20 mn.
Durante el 2017, a diferencia de otros años no se observa subsuperficialmente déficit de nitratos, que puede resultar de procesos como la desnitrificación o anammox, lo cual se evidencia en los bajos nitritos encontrados en febrero y junio de 2017, con la excepción de núcleos que se observan cerca de los sedimentos.
4 y 5- Determinar la estructura espacio- temporal de la comunidad planctónica, fitoplancton y zooplancton en relación a la dinámica del afloramiento costero.
Fitoplancton El análisis cualitativo de muestras fitoplanctónicas indica la presencia de Protoperidinium obtusum, indicador de ACF hasta las 10 mn, asociados a TSM comprendidas entre 17,9 y 18,0 °C, área donde destacó el microfitoplancton (Tabla 1). A las 15 mn se determinó codominancia con el microzooplancton, el cual predominó hasta las 50 mn, en un rango de TSM entre 18,1 y 21,1 °C. La flora planctónica estuvo caracterizada por diatomeas de fases iniciales e intermedias de la sucesión, destacando la presencia abundante de Chaetoceros spp, Coscinodiscus
perforatus y Thalassionema nitzschioides y los dinoflagelados de distribución cosmopolita: Ceratium furca, C. dens
y Protoperidinium depressum. A partir de las 30 mn fue evidente la presencia de dinoflagelados de aguas cálidas, siendo los más frecuentes: Ceratium macroceros, C.
massiliense, C. gibberum, Dinophysis mitra, D. doriphorum y Goniodoma polyedricum.
Tabla 1. Indicadores Biológicos de Fitoplancton, durante Prospección Línea Callao
34 Zooplancton En relación al análisis cualitativo de zooplancton se determinó la presencia del copépodo Centropages brachiatus especie asociada a Aguas Costeras Frías (ACF) que se observó hasta las 8 mn y por fuera especies indicadoras de Aguas Subtropicales Superficiales (ASS) como Acartia danae y Calocalanus pavo. Estas especies en los muestreos de abril se localizaron dispersos tanto en estaciones cercanas a la costa como alejadas. En esta oportunidad cabe mencionar la presencia del indicador de Aguas Ecuatoriales Superficiales (AES) como el copépodo C. furcatos reportado en abril a 30 y 50 mn de la costa, evidenciando en abril la presencia principalmente de aguas de mezcla.
7. Analizar la interacción Bento-pelágica a través del intercambio de carbono (flujos de MO, pellets) e interacción del sedimento con la columna de agua (composición del agua intersticial) frente a la costa centro- sur de Perú.
Caracterización biogeoquímica del ambiente bentónico Las condiciones biogeoquímicas de los sedimentos indican durante el año 2017 un ambiente rico en materia orgánica (MO) cuyo porcentaje se incrementa desde la costa hacia la estación 5 (E5), ubicada a 30 mn sobre el talud. El porcentaje de MO varía entre 12% en la costa y 28% en la E5. Los carbonatos por su parte presentaron mayores concentraciones en la costa 19% alcanzando valores de 16% en la estación del talud. Tanto en enero como en febrero de 2017 se
caracterizaron por un intenso olor H2S indicando condiciones reducidas. El patrón de distribución de la MO y carbonatos se mantuvieron. Los análisis de H2S indican bajas concentraciones intersticiales con valores M a partir de las 2 mn y hacia el talud, presentándose un ligero incremento en profundidad. Entre el 05 y el 29 de mayo se realizó un crucero de investigación en el Buque de Investigación Científica alemán R/V Meteor, El área de estudio abarcó una transecta de estaciones frente a la zona de Callao, entre los 12.2°S y 12.5°S de latitud y entre los 77.2°W y 77.8°W de Longitud estando los resultados obtenidos enmarcados en el proyecto afloramiento Callao. El objetivo principal fue la cuantificación del acoplamiento bento-pelágico bajo condiciones ambientales variables, valiéndose de experimentos de simulación de flujo de nutrientes y metales traza bajo condiciones redox variables en el agua de fondo (Figura 3).
Figura 3. Distribución vertical de parámetros biogeoquímicos en el agua intersticial
Las mediciones de oxígeno que se realizaron indican condiciones entre anóxicas y subóxicas y los experimentos de flujos de silicatos y fosfatos muestran valores positivos indicando flujos desde el sedimento hacia la columna de agua, mientras los nitratos tuvieron un comportamiento inverso, debido posiblemente a la reducción del nitrato a nitrito y principalmente de nitrato a amonio por el proceso de DNRA (Dissimilatory Reduction of Nitritate of Ammonium). Por su parte las mediciones biogeoquímicas en el agua intersticial (fosfatos, silicatos, nitritos, nitratos, amonio, sulfuros y alcalinidad total presentaron un incremento en la concentración en función de la profundidad del sedimento. No se encontraron nitratos ni nitritos, por el contrario, se encontró la presencia de amonio y sulfuros que sugieren que bajo estas condiciones anóxicas los nitratos y posiblemente los sulfatos han sido utilizados para oxidar la materia orgánica del sedimento.
Componentes bentónicos La variabilidad de la estructura comunitaria del bentos costero entre los años 2013 y 2017 se presenta en la figura 4. En el 2016 las densidades y biomasas fueron significativamente mayores a los años anteriores (> 2000 ind. /m2); el incremento en la diversidad de especies tuvo un rango entre 5 y 11, duplicando prácticamente los valores observados hasta mediados de 2015. Entre diciembre y febrero de este año 2017 la abundancia nuevamente alcanzando valores de 280 ind/m2. En el caso de Thioploca spp., en el 2016 se observó una clara tendencia a disminuir, hubo cierto incrmento en julio y a finales de 2016 y en el primer trimestre de 2017 la biomasa de Thioploca spp. alcanzó los valores más bajos observados en los últimos tres años.
Figura 4. Variación de parámetros comunitarios del bentos frente a Callao, 94 m. E2: a) Densidad y N° de especies; b) biomasa de macrofauna; c) biomasa de Thioploca spp. y porcentaje de vainas con tricomas. LBM, AFIOB.
35 Con respecto al análisis específico de la macrofauna, entre los años 2013 y 2017 se observa la alternancia de dominancia de las especies de poliquetos Magelona phyllisae (azul) y Paraprionospio pinnata (rojo). M. phyllisae fue dominante en el año 2013 para posteriormente alternar con P. pinnata que se mantuvo durante el 2014, 2015 y 2016 hasta a fines de 2016 e inicios de 2017 en que M. phyllisae nuevamente aparece como el grupo más representativo. Este comportamiento costero (E2) tambien es observado en la estación oceánica (E5).
En relación a los formaníferos durante el crucero Meteor se observaron las especies más abundantes Bolivina seminuda, Bolivina costata, Cassidulina sp., Bolivina plicata, Uvigerina striata además de Bolivina spissa y Cancris inflatus las cuales caracterizan el área de estudio donde alternan grupos tectinaceos y calcareos. Bolivina costata (costa) y B. seminuda y B. tenuata (talud) se han reportado como dominantes en los últimos años.
+ Experimento KOSMOS PERU 2017
Entre los meses de marzo y abril se realizaron los muestreos correspondientes al proyecto KOSMOS Perú 2017 en las 8 plataformas de experimentación o mesocosmos instaladas en el cabezo norte de la Is. San Lorenzo.
Resultados preliminares A fin de poder mantener las condiciones subóxicas en el fondo los experimentos tuvieron la adición de sales con lo cual se logró mantener la estratificación y las condiciones asociadas con la ZMO. En la figura 5 se observan las diferentes variables, temperatura, salinidad, densidad y oxígeno en cada una de las plataformas antes y después de la adición de las sales.
Figura 5. Perfiles de CTD realizados en cada una de las plataformas a dos tiempos del experimento previo y posterior a la adición de sales (gentileza K. Schulz).
La figura 6 muestra los perfiles de clorofila-a y el desarrollo de máximos de clorofila lo cuales se corroboró estaban asociados con el dinoflagelado Akashiwo sanguínea responsable de la generación de mareas rojas en el área de estudio.
Figura 6. Perfiles de clorofila-a para los diferentes muestreos en los mesocosmos (gentileza K. Schulz).