Variabilidad estacional e interanual del balance de calor en la capa de mezcla superficial en el mar Caribe

Resumen: El estudio de la dinámica de la capa de mezcla superficial oceánica es importante para entender procesos que afectan el clima global como el intercambio de calor, de gases invernadero, de agua dulce y de otras propiedades relacionadas con la interacción entre la atmósfera y el océano superficial. Las variaciones estacionales e interanuales de la profundidad de la capa de mezcla oceánica (MLD) y del calor almacenado en esta activa capa superficial del mar Caribe han sido investigadas a partir de perfiles de temperatura y salinidad de alta resolución (datos diarios; 0.25o lon/lat) del modelo de reanálisis GLORYS1V2 para el periodo comprendido entre 1992 y 2009. En esta región la MLD es relativamente somera, oscilando entre 10 y 90 m dentro del ciclo anual, con las mayores variaciones espaciales durante la estación seca (diciembre a marzo). Las mayores profundidades de esta capa se observaron al noroeste de la cuenca Caribe mientras que capas más someras fueron persistentes en la costa de Centro y Suramérica. En el mar Caribe la capa isotermal (ILD) se encuentra más profunda que la MLD, en especial al Este de la cuenca en la época seca. Esta diferencia en profundidades ha sido asociada con la presencia de inversiones térmicas subsuperficiales. La capa de barrera (BL) puede alcanzar hasta 60 m de profundidad inhibiendo la mezcla vertical y por ende aislando las propiedades de la MLD del resto de la columna de agua superior. Si bien la BL ha sido asociada generalmente a intensos gradientes de salinidad vertical, en esta región son determinadas por las variaciones de temperatura y salinidad. Espacialmente la MLD es más somera (profunda) al sur (norte) de los 13oN, coincidente con el rotor del esfuerzo del viento, el cual induce surgencias y hundimientos de la capa de Ekman, respectivamente. La magnitud y ubicación de las oscilaciones de la MLD dependen de la intensidad de los vientos zonales y la ubicación del eje del chorro (jet) de bajo nivel del Caribe (CLLJ). Los datos modelados no evidenciaron diferencias marcadas de la estacionalidad de la MLD asociadas con la ocurrencia de eventos El Niño-La Niña (ENSO), observándose una señal cuasi-bienal que influencia esta región a escalas interanuales. El calor contenido en la capa de mezcla osciló entre -285 y 240 W m−2 en la región Caribe, dentro del ciclo anual. Durante la época seca (de lluvias), cuando la MLD es más profunda (somera) la región pierde (gana) más calor. Esto es determinado principalmente por flujos aireagua (entre -140 y 205 W m−2), siendo las ganancias por radiación de onda corta incidente y las pérdidas de calor latente de evaporación los términos predominantes a escalas estacionales e interanuales. La advección aunque menor (un orden de magnitud menor; entre -75 y 90 W m−2) es importante en la época seca cuando los vientos y corrientes superficiales son más intensas. Este término tiende a aportar calor a escalas interanuales (hasta 4 W m−2). El entrainment es el tercer término en importancia entregando calor en la mayor parte de la región durante la época de lluvias (mayo a octubre) y ocasionando pérdidas en la época seca. A escalas interanuales este flujo en promedio le quita calor a esta capa superficial oceánica hasta 2 W m−2. Se observó que aunque la profundidad de la capa de mezcla no mostró oscilaciones asociadas con la ocurrencia de eventos ENSO en la cuenca del Caribe, el calor contenido en esta capa sí está siendo modulado de manera significativa por los eventos El Niño-La Niña con un rezago de 4 meses.Abstract: The study of the oceanic surface mixed layer dynamics plays an important role in the understanding of processes that affect global climate such as the exchanges of heat, gases, freshwater and other related properties between the air-sea interfase. The seasonal and interannual variations of the mixed layer depth (MLD) and the heat stored within this active superficial water layer in the Caribbean Sea have been investigated from temperature and salinity profiles obtained from the high resolution (daily; 0.25o lat/lon data) Mercator reanalysis model data for the 1992-2009 period. In this region the MLD is relatively shallow, oscillating from 10 to 90 m depth during the annual cycle, with the maximum values observed during the dry season (December to March). Spatially, the highest (lowest) depths were found in the northwestern (Central and Southern American coastal region), respectively. In the Caribbean Sea, the isothermal layer depth (ILD) was found to be deeper than the MLD in all seasons, but is more pronounced in the eastern portion during the dry season. These differences in depth have been associated with the presence of subsuperficial temperature inversions. The barrier layer depth (BLD) can reach up to 60 m inhibiting the vertical mixing and hence isolating the MDL from the rest of the upper water column. Previous works have associated this BL with intense salinity vertical gradients, but in the region the temperature and salinity profiles are determinant. Spatial patterns show that the MLD is shallower (deeper) to the south (north) of the latitude 13oN, in agreement with the wind stres curl pattern which induces upwelling and downwelling of the Ekman layer, respectively. The strenght and location of the MLD oscillations depend on the intensity of the zonal winds and the location of the Caribbean Low Level Jet (CLLJ). Modelled data from Mercator shows no significant differences of the MLD annual cycle due to El Niño-La Niña (ENSO) events, but rather a Quasi-Biennial Oscilation (QBO) is observed to influence this region at interannual timescales. The seasonal ocean heat stored within the mixed layer oscillated between -285 y 240Wm−2 in the Caribbean region. During the dry season (rainy season), when the MLD is deep (shallow) the region loses (gains) heat. This is determined by the air-water fluxes (Term 1 between -140 and 205W m−2), being the net short wave radiation the main gain, and the latent heat the main loss at seasonal and interannual timescales. The advection term is less important (an order of magnitude; between -75 y 90 W m−2) but has the highest values during the dry season when the winds and surface currents are more intense. This term tends to provide heat at interannual variability (up to 4Wm−2). The entrainment is the third term in relative importance providing heat to most of the basin during the rainy season and cooling the MLD in the dry season. At interannual timescales this flux reduces the stored heat in average up to 2 W m−2. It was observed that although the mixed layer depth did not show a relationship with ENSO events in the Caribbean basin, the heat stored in this layer is being significant modulated by El Niño-La Niña with a 4 month-lag.Maestrí