Análisis del nivel del mar en seis puertos del Golfo de México

An¶alisis del nivel del mar en seis puertos del Golfo de M¶exico
a trav¶es de un m¶etodo alternativo
Norma S¶anchez-Santill¶an*, Ren¶e Gardu~
no L¶opez** y Pilar Negrete Redondo*
Depto. El Hombre y su Ambiente, UAM-Xochimilco*
Depto. Climatolog¶³a. Centro de Ciencias de la Atm¶osfera, UNAM**
e-mail: [email protected]
el nivel medio del mar debido tanto a movimientos verticales de la tierra como a cambios eust¶aticos, es decir, cambios reales del nivel oce¶
anico generados por una alteraci¶
on en el volumen del agua
en los oc¶eanos del mundo. Los movimientos verticales provocados por los movimientos de la tierra se conocen como movimientos isost¶
aticos, dentro de los
que se encuentran los procesos de sedimentaci¶on, los
procesos tect¶
onicos e incluso las actividades antropog¶enicas como la extracci¶
on de aguas subterr¶aneas
o de petr¶
oleo.
Recibido: 6 de julio de 2005.
Aceptado: 23 de septiembre de 2005.
Resumen
En la presente contribuci¶on se hace una estimaci¶
on
de la tendencia del nivel medio del mar en seis puertos del Golfo de M¶exico durante el per¶³odo de 19521990, a partir de los valores de predicci¶on de mareas
(¶
ultimo a~
no de publicaci¶on de los calendarios de mareas por el Instituto de Geof¶³sica, UNAM), que complementan las observaciones hechas de nivel medio
del mar. Se determina que hay una tendencia de incremento, aunque con diferente intensidad en todos
los puertos analizados. Se estima un aumento promedio para los puertos del Golfo de 0.359 pies en los
u
¶ltimos 40 a~
nos.
Asimismo, el nivel eust¶
atico del mar se debe a numerosos factores, como las diferencias en la presi¶on atmosf¶erica, los vientos, las corrientes oce¶
anicas y la
densidad del agua marina, en donde cada uno por
separado o en conjunto, contribuyen con el cambio del nivel del mar respecto a un punto georeferenciado en tierra. En escalas temporales de d¶ecadas, los factores clim¶
aticos m¶
as importantes son la
expansi¶
on t¶ermica de los oc¶eanos y la fusi¶
on del hielo tanto de los casquetes polares como del permafrost (Anisimov & Nelson, 1997).
Abstract
In this contribution a tendency estimation was done about the sea level in six ports from the Gulf
of M¶exico during the period 1952-1990, based on
the sea predicted recorder, which completed the observation made at sea level. A tendency to increase was determined, although with di®erent intensities in all the ports analyzed. Likewise, the increase average was 0.359 feet in the last 40-years.
Existen posibles fuentes de error sistem¶
atico que son
comunes a la totalidad de los estudios acerca de las
mediciones del nivel medio del mar. En primer lugar, todos hacen uso del conjunto de registros sobre el nivel medio del mar, procedentes de los bancos del Consejo Internacional de Uniones Cient¶³¯cas que cuenta con 1,300 estaciones mareogr¶a¯cas
distribuidas alrededor del mundo. Cabe se~
nalar que
s¶
olo 850 de ¶estas proporcionan informaci¶
on adecuada para efectuar an¶
alisis matem¶
aticos donde se aplican las series temporales, como las funciones emp¶³ricas ortogonales y u
¶nicamente 420 de ellas alcanzan o superan los veinte a~
nos de observaci¶
on continua. En segundo lugar, los registros mareogr¶a¯cos
contienen numerosas se~
nales adem¶
as de las tenden-
Palabras clave: nivel medio del mar, nivel eust¶
atico, pleamar, bajamar.
Key words: sea level rise, eustatic level, high tide,
low tide.
Introducci¶
on
Los cambios en el nivel del mar se producen por distintas causas, sin embargo, todas tienen en com¶
un
la forma de cuanti¯carse, a partir del uso de los mare¶
ografos que miden las variaciones con respecto de
una determinada cota, registrando as¶³ el cambio en
21
22
cias seculares; las primeras se derivan fundamentalmente de los intensos forzamientos interanuales tanto de car¶
acter meteorol¶ogico como oceanogr¶a¯co sobre el nivel del mar. En la pr¶actica, la variabilidad es
tal, que solamente pueden calcularse tendencias precisas partiendo de per¶³odos de registro de 15 a 20
a~
nos como m¶
aximo, lo que reduce signi¯cativamente la extensi¶
on de los conjuntos de datos disponibles para el an¶
alisis.
La fuente de error m¶as importante, se debe quiz¶
aa
las di¯cultades que existen para eliminar de los registros del movimiento vertical de la masas continentales, es decir, los procesos isost¶aticos; que, junto con los procesos eust¶aticos naturales o derivados de la acci¶
on del hombre podr¶³an estar generando una sumersi¶
on general que, si no se tiene en cuenta, podr¶³a introducir un error positivo en cualquier
tendencia secular mundial del nivel medio del mar.
El estudio de las caracter¶³sticas de las oscilaciones
del nivel del mar en diferentes escalas de tiempo
posee un gran valor tanto desde el punto de vista
cient¶³¯co, como desde la perspectiva socioecon¶
omica para M¶exico, al contar con doce puertos de altura en el litoral Pac¶³¯co y ocho en el Golfo de M¶exico. Raz¶
on por la cual es importante determinar tanto las particularidades del nivel del mar como el comportamiento de ¶este en condiciones an¶omalas como
lo ser¶³a durante un evento de El Ni~
no. S¶olo as¶³ se pueden concebir de manera ¶optima, todos aquellos proyectos de obras costeras y mar¶³timas, cuyas estructuras de forma estable o eventual se ver¶an afectadas por las oscilaciones del nivel del mar; de ah¶³ que
en el presente trabajo se hace un an¶alisis del comportamiento del nivel medio del mar en seis puertos de altura localizados en el Golfo de M¶exico (Fig.
1, p¶
ag. 23), durante el per¶³odo de 1950-1990.
Material y m¶
etodo
Se recopilaron los registros del nivel medio del mar
de las estaciones mareogr¶a¯cas de seis puertos de
altura del Golfo de M¶exico (Geof¶³sica, 1950-1990)
(Tabla 1, p¶
ag. 23).
ContactoS 57, 21{27(2005)
mareas del Instituto de Geof¶³sica de la UNAM durante el periodo 1950-1990, posteriormente se calcul¶
o la sumatoria algebraica de la bajamar (B), debido a que en muchos casos los valores de ¶esta fueron negativos; a continuaci¶
on se calcul¶
o la sumatoria aritm¶etica de la pleamar (P). A partir de ambos
valores se determin¶
o el promedio y se sustituy¶o en
la ecuaci¶
on (P-B)/2. Posteriormente, se promediaron los bancos de referencia de la estaci¶
on a calcular,
dicho promedio result¶
o m¶
as ¯able debido a que cada sexenio existen modi¯caciones en la cota por cambios en la ubicaci¶
on de los bancos de referencia en los
diferentes puertos como consecuencia de las pol¶³ticas sexenales de la administraci¶
on de los mismos, lo
que trae como consecuencia un grado de error variable; dicho valor promedio se sustituy¶
o en la siguiente
ecuaci¶
on:
Nivel medio del mar =
promedio pleamar + promedio bajamar
+
2
promedio de los bancos + nivel de referencia
Una vez completadas las series de datos se determin¶
o la tendencia del nivel medio del mar a partir de un an¶
alisis de regresi¶
on a lo largo del per¶³odo,
de acuerdo con Daniel (1996) y con la ¯nalidad de establecer un patr¶
on de comportamiento a lo largo del
intervalo temporal estudiado.
Resultados
Los promedios de los planos de referencia estimados y cotas de los seis bancos georeferenciados con
respecto al nivel del mar durante los per¶³odos analizados para cada puerto se muestran en la tabla 2
(p¶
ag. 23).
A partir de los valores recopilados de los planos de referencia, de los bancos y de los bancos georeferenciados se estimaron los valores faltantes del nivel del
mar y de ah¶³, los promedios (Tabla 3, p¶
ag 24).
El puerto de Tampico correspondi¶
o a la localidad con
mayor n¶
umero de datos ausentes de nivel medio del
mar, con un d¶e¯cit de 38 %, mientras que, el Puerto de Veracruz result¶
o ser el puerto con menor cantidad de registros ausentes del nivel medio del mar;
Tuxpam de Rodr¶³guez Cano, Alvarado y Coatzacoalcos registraron una d¶e¯cit promedio de 28 % de datos a lo largo de 35 a~
nos.
Debido a que los registros no son continuos se sigui¶
o el criterio propuesto por Warrick et al., (1993),
para completar las series, el cual se basa en el empleo de los valores de predicci¶on as¶³ como su georeferencia a partir de los bancos de nivel y el plano de referencia.
Una vez completadas las series de valores del nivel
medio del mar para las seis localidades portuarias se
estim¶
o el an¶
alisis de tendencia (Fig. 2a, 2b, 2c, 2d,
2e y 2f, p¶
ag. 24)
Los niveles de pleamar y bajamar fueron tomados
de aqu¶ellos descritos en las tablas de predicci¶
on de
Los an¶
alisis de regresi¶
on lineal para el nivel medio
del mar en los seis puertos analizados en el Golfo de
An¶
alisis del nivel del mar. . .
Norma S¶
anchez, Ren¶e Gardu~
no y Pilar Negrete.
23
Figura 1. Localizaci¶
on geogr¶
a¯ca de los puertos del Golfo de M¶exico.
Tabla 1. Situaci¶
on geogr¶
a¯ca y per¶³odo de estudio de siete puertos del Golfo de M¶exico.
Puerto
Tampico
Tuxpam de R. C.
Alvarado
Coatzacoalcos
Veracruz
Cd. del Carmen
Estado
Tamaulipas
Veracruz
Veracruz
Veracruz
Veracruz
Campeche
Latitud Norte
22± 13'
21± 00'
18± 47'
18± 09'
19± 12'
18± 38'
Longitud Oeste
97± 51'
97± 20'
90± 46'
94± 25'
96± 08'
91± 59'
Per¶³odo (a~
nos)
1961-1990
1958-1990
1955-1990
1952-1990
1953-1990
1955-1990
Tabla 2. Promedio de los Plano de Referencia, Bancos y Promedio de Bancos de seis puertos del Golfo de M¶exico,
expresados en pies, durante el per¶³odo 1952-1990.
Localidad
Plano de
Referencia
Tampico
1.0
Tuxpam
1.0
Alvarado
0.9
Coatzacoalcos
1.0
Puerto de Veracruz 1.1
Cd. del Carmen
1.0
Banco
1
4.355
4.492
4.872
13.512
6.925
4.492
Banco
2
6.005
4.688
5.054
13.721
7.458
4.688
Banco
3
5.106
4.717
6.649
21.068
7.957
4.717
Banco
4
5.577
4.791
10.12
13.165
6.37
4.791
Banco
5
9.051
4.908
7.495
8.561
7.026
4.908
Banco
6
9.051
4.362
4.137
10.63
6.03
4.362
Banco
7
3.966
Promedio
de Bancos
5.84
4.704
6.309
13.896
7.149
4.704
24
ContactoS 57, 21{27(2005)
Tabla 3. N¶
umero de registros estimados a partir del m¶etodo de Warrick et al., (1993), en los seis puertos del Golfo de
M¶exico durante el per¶³odo 1952-1990.
Puerto
Tampico
Tuxpam de R. C.
Alvarado
Coatzacoalcos
Veracruz
Cd. Carmen
Valores faltantes
138 de 363
111 de 396
113 de 418
132 de 471
5 de 500
51 de 425
% que representa
38
28
27
28
1
12
Figura 2. a) Tendencia del nivel medio del mar en Tampico, Tamaulipas durante el per¶³odo 1961-1990. b) Tendencia
del nivel medio del mar en Tuxpam de Rodr¶³guez Cano, Veracruz durante el per¶³odo 1958-1990. c) Tendencia del
nivel medio del mar en Alvarado, Veracruz durante el per¶³odo 1955-1990. d) Tendencia del nivel medio del mar en
Coatzacoalcos, Veracruz durante el per¶³odo 1952-1990. e) Tendencia del nivel medio del mar en el Puerto de Veracruz
durante el per¶³odo 1953-1990. f) Tendencia del nivel medio del mar en Ciudad del Carmen, Campeche durante el
per¶³odo 1955-1990.
An¶
alisis del nivel del mar. . .
Norma S¶
anchez, Ren¶e Gardu~
no y Pilar Negrete.
M¶exico mostraron una tendencia de incremento aunque con diferente intensidad durante el estudio (Tabla 4, p¶
ag 26). Destacan Tuxpam de Rodr¶³guez Cano y Tampico, ambos situados en la porci¶on m¶
as nororiental del Golfo, por ser los puertos con mayor aumento en el nivel medio del mar; respecto a la tasa
de variabilidad a lo largo del per¶³odo analizado, fueron dichos puertos registraron la menor tasa. Mientras que, Veracruz, Alvarado, Coatzacoalcos y Cd.
del Carmen la variabilidad fue intensa. Destaca Alvarado por tener la pendiente menos acentuada de
incremento.
Discusi¶
on:
Cabe se~
nalar que en todas las localidades el incremento super¶o lo pronosticado para este siglo, que era
de entre 0.32 y 0.65 (1.0 a 2.0 mm), seg¶
un lo se~
nalan
Aubrey (1985); Pirazolli (2000); Barnett (1988); Ekman (1999); van der Veen (1988); Gornitz (2000) y
Olermans (1989).
La falta de datos continuos en las mediciones del nivel medio del mar, adem¶as de la severa oscilaci¶
on
que se reporta entre los bancos de nivel y el plano de georeferencia, aunado a la carencia de un factor de correcci¶on de los movimientos verticales de
las masas continentales, generaron una incertidumbre importante en lo que se re¯ere a los validez de
los resultados. Es importante destacar que este error
es sistem¶
atico.
En el caso del Golfo de M¶exico los cambios en el nivel medio del mar, estimados en las zonas costeras pueden, en parte, deberse a las rupturas entre
el balance de la distribuci¶on de materia y energ¶³a de
los geosistemas °uvio-marinos, que son de car¶
acter
antr¶
opico y tienen que ver con las obras de ingenier¶³a
hidr¶
aulica, represas y canales de derivaci¶on para riego, obras de contenci¶on para el control de avenidas y
desv¶³os en los escurrimientos de las corrientes °uviales; de acuerdo con Ortiz & M¶endez (1995) ocasionan un problema a~
nadido, ya que al quedar controlado el escurrimiento con las obras hidr¶aulicas, se retienen los sedimentos r¶³o arriba, qued¶andose ¶estos en
la cuenca sedimentaria de la planicie deltaica sin llegar ¯nalmente al mar.
Las modi¯caciones en los vol¶
umenes y trayectorias
de las descargas °uviales inducidas por el hombre,
en las acciones de represamiento de r¶³os, han ocasionado, indudablemente, alteraciones en la din¶
amica estacional del ciclo hidrol¶ogico; asimismo, la falta de registros hist¶oricos en los aforos de las descargas en una amplia escala tanto temporal como espacial, impiden determinar los cambios ocurridos en la
regi¶
on del Golfo de M¶exico.
El incremento en el nivel medio del mar tambi¶en
podr¶³a estar asociado a los ciclos registrados en los
25
vol¶
umenes de precipitaci¶
on pluvial, tal y como los
se~
nalan Campbell (1983); Stravisi & Ferraro (1986).
Por su parte, D¶³az & Kiladis (1983), atribuyen las oscilaciones en el nivel medio del mar a las anomal¶³as
de la temperatura super¯cial del oc¶eano, resultantes tanto de la in°uencia t¶ermica de la atm¶osfera durante los meses invernales, como de la precipitaci¶
on. Por su parte, Rodas & Hern¶
andez (1994),
se~
nalan que hay valores extremos del nivel medio
del mar que pueden ser utilizados en el estudio de
la in°uencia de los fen¶
omenos atmosf¶ericos en escala sin¶
optica, pero s¶
olo en calidad de indicador relativo, ya que tambi¶en est¶
an impl¶³citas oscilaciones de
otro origen, como son las mareas. De acuerdo a Ritter et al., (1983), la tensi¶
on aportada por el viento sobre grandes ¶
areas oce¶
anicas puede producir oscilaciones de forma irregular y ser responsable de las variaciones en el nivel medio del mar.
Otro elemento que in°uye en la oscilaci¶
on del nivel medio del mar es el viento; en algunas regiones, como la costa noreste de Brasil, se han observado incrementos de entre 30 y 40 cm, reportados por Signorini & Miranda (1983). En este sentido Veronis & Stommel (1956), se~
nalan que los cambios de la tensi¶
on super¯cial del viento constituyen una respuesta a las oscilaciones de la presi¶on y
la temperatura.
Se conoce poco acerca de la variabilidad en el almacenamiento e intercambio o transferencia de calor debido a la diversidad de escalas espaciales y temporales que se necesitar¶³a determinar para entenderla y
modelarla, en donde se incluir¶³an las correspondientes a d¶³as, estaciones, a~
nos y otras de mayor magnitud temporal, mientras que, desde el punto de vista espacial involucrar¶³an, desde las peque~
nas turbulencias hasta las ondas de Kelvin. Versstraete (1988);
D'Asaro (1982) y Munekage, et al., (1982) sugieren
que el contenido de calor y de sal en los oc¶eanos generan la expansi¶
on y contracci¶
on de la columna de
agua como resultado de los cambios en las estructuras termales y halinas; en este mismo sentido Palumbo & Mazzarella (1982), proponen una hip¶otesis hidrost¶
atica basada en los ciclos estacionales de
la presi¶
on atmosf¶erica, con la consecuente estacionalidad t¶ermica del oc¶eano y su repercusi¶
on en las oscilaciones del nivel medio del mar. Es decir, si la masa de agua se mantiene constante, el volumen de los
oc¶eanos y consecuentemente, el nivel del mar, variar¶
a de acuerdo a los cambios en la densidad del
agua; esta u
¶ltima propiedad est¶
a inversamente relacionada con la temperatura, por lo que la densidad disminuye a medida que los oc¶eanos se calientan y estos u
¶ltimos se expanden, lo que aumenta el
nivel del mar debido a cambios en su volumen. Las
alteraciones de salinidad pueden ocasionar marca-
26
ContactoS 57, 21{27(2005)
Tabla 4. Tasas de incremento anual en el nivel medio del mar en pies, en seis puertos del Golfo de M¶exico durante el
per¶³odo de 1961 a 1990.
Puerto
Per¶³odo
analizado
(a~
nos)
Tampico
Tuxpam de R. C.
Alvarado
Coatzacoalcos
Veracruz
Cd. del Carmen
38
32
35
38
37
34
Valor
inicial de
referencia
(pies)
5.937
4.116
5.151
6.326
4.722
5.091
Valor
¯nal de
referencia
(pies)
6.525
4.855
5.207
6.593
4.903
5.416
das variaciones regionales en la densidad y el volumen del agua del mar, aunque este efecto es relativamente poco importante a escala mundial.
Finalmente, a pesar de que los resultados apuntan
hacia un incremento del nivel medio del mar, no se
pueden se~
nalar las causas que han provocado dicho
aumento.
Conclusiones
² Todos los puertos del Golfo de M¶exico mostraron un incremento en el nivel medio del mar promedio de 0.359 pies, durante los u
¶ltimos 40 a~
nos
² Tuxpam de Rodr¶³guez Cano y Tampico registraron los mayores incrementos con 0.739 y 0.588
pies, respectivamente.
Incremento
total
(pies)
Pendiente
b
(pies/a~
no)
0.588
0.739
0.056
0.267
0.181
0.325
0.020
0.023
0.001
0.007
0.004
0.009
Tasa anual
de
incremento
(pies)
0.015
0.02
0.0016
0.007
0.004
0.009
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² La mayor variabilidad en el comportamiento del
nivel medio del mar correspondi¶o a Veracruz,
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cs