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Boletín de Investigaciones Marinas y Costeras - INVEMAR

versión impresa ISSN 0122-9761

Bol. Invest. Mar. Cost. vol.50  supl.1 Santa Marta dic. 2021  Epub 13-Dic-2021

https://doi.org/10.25268/bimc.invemar.2021.50.suplesp.950 

Artículos de Investigación

Flujos de sedimento glaciomarino en pequeñas bahías de la costa de Danco, península Antártica

Cristian Rodrigo1  * 
http://orcid.org/0000-0003-3523-9698

Andrés Varas-Gómez2 

César Grisales3 

Diana Quintana-Saavedra4 

Ricardo Molares5 

1Geología, Facultad de Ingeniería, Universidad Andrés Bello. Viña del Mar, Chile. cristian.rodrigo@unab.cl

2Instituto de Fomento Pesquero, Departamento de Oceanografía y Medio Ambiente, Valparaíso, Chile. andres.varas@ifop.cl

3Comisión Colombiana del Océano (CCO), Bogotá, Colombia.

4Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas, Dirección General Marítima. Cartagena de Indias, Colombia. diana.quintana@dimar.mil.co

5Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas, Dirección General Marítima. Cartagena de Indias, Colombia


ABSTRACT

Global atmospheric warming and rising ocean temperatures can contribute to the acceleration of glacier melting and influence the generation and physical characteristics of sediment flows in bays and fjords of the Antarctic Peninsula. During the First Scientific Expedition of Colombia to the Antarctic, carried out between January and February 2015, hydrographic variables (temperature, salinity, pressure and turbidity) were measured in the water column, from very close to the main glacier front towards the offshore, on 5 bays of the Danco Coast, Western Antarctic Peninsula. Glacimarine sediment plumes from the tidewater glacier were identified in all bays, however, with varying spatial extensions as well as the concentration of sediments, being those of the central area of the Danco Coast, the most extensive and concentrated. By comparison with previous years, in this work higher average particle concentrations were recorded. The greater flow of glaciomarine sediments could be associated with greater glacial melting, among other possible factors.

KEYWORDS: Glacimarine environment; Sediment plume; Turbidity; Oceanographic Variable; Tidewater Glacier.

RESUMEN

El calentamiento atmosférico global y el aumento de las temperaturas oceánicas pueden contribuir a la aceleración del derretimiento de los glaciares e influir en la generación y en las características físicas de flujos de sedimentos en bahías y fiordos de la península Antártica. Durante la Primera Expedición Científica de Colombia a la Antártica, llevada a cabo entre enero y febrero de 2015, se midieron variables hidrográficas (temperatura, salinidad, presión y turbidez) en la columna de agua, desde muy cerca del frente glaciar principal hacia costa afuera, en cinco bahías de la costa de Danco, península Antártica occidental. Se identificaron plumas de sedimento glaciomarino provenientes del glaciar de marea en todas las bahías; sin embargo, con extensiones espaciales variables así también en la concentración de sedimentos, siendo aquellas de la zona central de la costa de Danco, las más extensas y concentradas. Por comparación con años anteriores, en este trabajo se registró en promedio mayores concentraciones de partículas. El mayor flujo de sedimentos glaciomarinos se podría asociar con un mayor derretimiento glaciar, entre otros posibles factores.

PALABRAS CLAVES: Ambiente glaciomarino; Plumas de sedimentos; Turbidez; Variables oceanográficas; Glaciar de marea.

INTRODUCCIÓN

Las fluctuaciones climáticas durante los períodos de calentamiento atmosférico y oceánico han alterado los patrones dinámicos de los glaciares y, como resultado, se han observado pérdidas significativas de las reservas de hielo a pequeña y gran escala en los ambientes glaciomarinos de la península Antártica durante los últimos años (Hogg et al., 2017). La región de la península Antártica es considerada una zona sensible ante el cambio climático (Turner et al., 2005) y se espera que los efectos de esos cambios sean más notables. La costa de Danco corresponde a una zona de transición entre un clima subpolar a uno polar (Griffith y Anderson, 1989; Anderson y Domack, 1991), por lo que se podría esperar una mayor sensibilidad ante los cambios. La estacionalidad de la península Antártica subpolar modula el derretimiento de los glaciares, siendo primavera-verano cuandose observan las tasas más altas de derretimiento y, con ello, una mayor descarga de sedimentos en la zona costera, situación contraria al período de otoño-invierno (Domack e Ishman, 1993; Domack y McClennen, 1996). Por lo tanto, un avance de la zona subpolar hacia el sur podría tener un impacto sobre el comportamiento glaciar de la zona de transición y polar, y en la producción de sedimentos glaciomarinos.

La formación de agua de origen glacial que se mueve y se extiende fuera de la costa transportando sedimentos, se conoce como “pluma de sedimentos” y se caracteriza por ser un cuerpo de agua fría, en ocasiones de alta densidad (Domack e Ishman, 1993; Domack y Williams, 1990; Domack et al., 1994). La importancia de estas plumas es que contribuyen a elucidar la dinámica glaciomarina costera y, a su vez, dan pistas sobre la evolución climática de la región (Domack e Ishman, 1993; Yoo et al., 2015), considerando también que una mayor concentración de partículas puede asociarse a un mayor derretimiento glacial (Yoo et al., 2015; Rodrigo et al., 2016). Además, el agua cargada con sedimentos puede afectar la productividad biológica marina y los organismos bentónicos del fondo (Dierssen et al., 2002; Marín et al., 2013). Por lo tanto, en este trabajo se pretende contribuir al estudio del comportamiento glaciar moderno bajo un ambiente de cambio climático acelerado, a través de la identificación y caracterización de las plumas de sedimentos que provienen de los glaciares de marea, complementando así el estudio de Rodrigo et al. (2016) asociado a pequeñas bahías y fiordos de la costa de Danco.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio

La costa de Danco está ubicada en el costado occidental de la península Antártica, entre las bahías de Guesalaga y Flandres (Figura 1) (según cartas SHOA N°15300 y 15400). En esta costa se localizan una serie de fiordos que conforman bahías de gran tamaño como: Hughes, Charlotte, Wilhelmina, Andvord y Flandres, pero además se encuentran otras menores, que pueden ser parte de las mayores o presentarse aisladas. Son de interés para este trabajo: Duarte, Eckener, Frei (Recess), Wilhelmina (bahía pequeña central sin nombre) y Paraíso (Paradise) (Figura 1), donde un glaciar principal toma contacto con el agua de mar (glaciar de marea).

Figura 1 Área de estudio y la costa de Danco en la península Antártica. En los recuadros y nombres con letras negritas, las bahías estudiadas en este trabajo. Con estrellas se indican las posiciones de las estaciones oceanográficas realizadas durante la Primera Expedición Científica de Colombia a la Antártica, entre enero y febrero de 2015. 

Las aguas de las bahías de la costa de Danco están conectadas con las del estrecho de Gerlaché. A modo general, el estrecho recibe aguas de dos sectores principalmente: desde el mar de Bellingshausen y desde el estrecho de Bransfield. Desde el sector sur, es decir por el mar de Bellingshausen, ingresa agua que es relativamente cálida y menos salina con respecto al estrecho y, desde el sector norte, hay un aporte de aguas que fluyen desde el mar de Weddell, que son modificadas en el estrecho de Bransfield; estas son frías y más salinas con respecto a las de Gerlaché (Sangrá et al., 2011). Los flujos superficiales predominantes del estrecho de Gerlaché se asemejan bastante a los patrones de flujo del Bransfield, en el cual, ambos están compuestos por: un flujo en dirección norte hacia las islas Shetland del Sur, un flujo menor en dirección oeste, y un flujo en dirección noreste hacia el margen continental de la península Antártica (Zhou et al., 2002). Sería este último el que tendría una mayor influencia sobre las bahías y fiordos de la costa de Danco. Sin embargo, los patrones de circulación superficial y profunda del sector del estrecho de Gerlaché son complejos, esto es principalmente debido a la geomorfología que existe (islas, canales, fiordos, bahías, sill y pasos someros entre otros); pero es posible identificar dos tipos de circulación: una barotrópica en superficie y otra baroclínica que se da entre 200 y400 m de profundidad (García et al., 2002; Sangrá et al., 2011). Luego, la típica columna de agua del estrecho consiste en una capa superficial compuesta por Aguas Transicionales Zonal con Influencia del Mar de Bellingshausen (TBW) y por una capa profunda (alcanzando el fondo) llamada Aguas Transicionales Zonal con Influencia del Mar de Weddell (TWW). Esta última es condicionada por intrusiones del Agua Circumpolar Profunda (CDW) la cual podría esperarse que penetre desde el oeste. Además, se espera que TBW posea aguas más frías y dulces que el estrecho de Bransfield, debido a la influencia de agua dulce que ingresa desde los glaciares locales (García et al., 2002). De manera ocasional, en el sector suroeste del estrecho de Gerlaché son detectadas propiedades características del Agua Superficial Antártica (AASW); sin embargo, esta posee menor salinidad que su análoga situada en el este del Mar de Bellingshausen.

Adquisición de datos y procesamiento

Durante la Primera Expedición Científica de Colombia a la Antártica, efectuada entre el 17 de enero y el 1 de febrero de 2015 a bordo del buque de la Armada de Colombia ARC “20 de Julio”, se procedió a efectuar mediciones hidrográficas (temperatura, salinidad, presión y turbidez), ingresando a cinco bahías de la costa de Danco, península Antártica (Figura 1) con una embarcación menor del buque (bote tipo Defender), intentando aproximarse lo más posible el frente del glaciar principal de cada bahía (Tabla 1). Las mediciones se efectuaron con un perfilador SBE 19 Plus V2 CTD-T, hasta una profundidad máxima de ~100 m.

Tabla 1 Ubicación geográfica de las estaciones oceanográficas en las bahías, durante la Primera Expedición Científica Antártica de Colombia, 2015. 

Las mediciones de turbidez se obtuvieron mediante un sensor ECO NTU (0-1000 NTU) con una sensibilidad de 0,02 NTU. Para comparar y discutir estos resultados con otros trabajos que utilizaron metodologías diferentes para determinar la concentración de partículas, los valores de NTU se transformaron a mg/l de acuerdo con el procedimiento descrito en Rodrigo et al. (2016), quienes usaron muestras de agua obtenidas durante este crucero. La ecuación resultante de dicha metodología se muestra a continuación:

Donde, TSS: Concentración de sólidos suspendidos totales en mg/l; NTU: Unidades de turbidez nefelométrica.

Los datos hidrográficos y de turbidez en la columna de agua anómalos, se eliminaron manualmente. Para determinar la marea durante las mediciones se utilizó el Tide Model Driver 1.2 (TMD) (Padman, 2005), corroborado con mediciones in situ de un mareógrafo instalado en la base Gabriel González Videla en bahía Paraíso (Molares, 2015).

RESULTADOS

Características oceanográficas de las bahías Ensenada Duarte

Las mediciones hidrográficas fueron realizadas durante la marea vaciante. Se encontró que los valores superficiales de temperatura oscilaron entre un mínimo de -0,3 °C en el sector intermedio de la sección y un máximo de 0,5 °C, en el sector más cercano y lejano a la bahía (Figura 2a). Estos sectores superficiales más fríos también se asociaron a menores valores de salinidad (Figura 2b). Las temperaturas más altas (entre 0,3 °C y 0,5 °C) se ubicaron en una capa superficial hasta los ~20 m de profundidad y se asociaron a bajos valores de salinidad (< 33,5) y densidad (< 1027,5 kg/m3) (Figura 2a,b,c). Por otra parte, temperaturas superficiales más frías (entre -0,3 °C y -0,5 °C) se encontraron entre las estaciones C y E, donde justo se encuentra la entrada de un canal en la costa norte (Figura 2 mapa). La distribución de temperaturas entre 20 y40 m de profundidad siguió un patrón distinto al nivel superficial, caracterizándose por presentar menores temperaturas en las cercanías del frente glaciar (entre -0,3 y -0,2 °C), mientras que las mayores temperaturas se observaron en el sector más lejano a la bahía (entre -0,2 y 0,1 °C). Bajo 40 m de profundidad las variables de densidad y salinidad aumentaron gradualmente, sin embargo, altos valores de turbidez se observaron en las estaciones más próximas al frente del glaciar (entre estaciones A y D, figura 2d), de los cuales sus máximos (> 1 NTU) se localizaron muy cerca del glaciar, formando una pluma turbia que se interestratificó generando una capa nefeloide intermedia entre 60 y 80 m de profundidad.

Figura 2 Secciones oceanográficas para la bahía Duarte. a. temperatura vs. profundidad. b. salinidad vs. profundidad. c. densidad vs. profundidad. d. turbidez vs. profundidad. Se indica además la localización e identificación de las estaciones oceanográficas en el mapa del costado izquierdo inferior y las variaciones del nivel del mar durante el período de mediciones (entre barras rojas), al costado derecho inferior. 

Eckener

Las mediciones hidrográficas fueron realizadas durante la marea vaciante-bajamar. Se encontró que los valores superficiales de temperatura oscilaron entre un mínimo de 1,8 °C, en las cercanías del glaciar (estación A), y un máximo de 2,8 °C en el sector más lejano a la bahía (Figura 3a). Estas se asociaron a bajos valores de salinidad (< 34) y de densidad (< 1027,5 kg/m3) (Figura 3b, 3c), que presentaron un gradiente inclinado con menores valores hacia la estación A, que también se asociaron a mayores valores de turbidez (> 0,5 NTU). La distribución de temperatura bajo el nivel de 20 m tuvo un patrón similar al nivel superficial, caracterizándose por presentar menores temperaturas en las cercanías del glaciar (entre -0,1 y 0,2 °C), estando su núcleo entre 60 y 80 m de profundidad. La distribución de turbidez mostró distintos despegues de capas nefeloides intermedias (entre 40 y 80 m) que se correlacionaron también con despegues de agua de menor temperatura procedentes del frente glaciar (figura 3d).

Figura 3 Secciones oceanográficas para la bahía Eckener. a. temperatura vs. profundidad. b. salinidad vs. profundidad. c. densidad vs. profundidad. d. turbidez vs. profundidad. Se indica además la localización e identificación de las estaciones oceanográficas en el mapa del costado izquierdo inferior y las variaciones del nivel del mar durante el período de mediciones (entre barras rojas), al costado derecho inferior. 

Bahía Frei

Las mediciones hidrográficas fueron realizadas durante la marea pleamar-vaciante. Se encontró que los valores superficiales de temperatura oscilaron entre un mínimo de 0,7 °C en las cercanías de la costa y un máximo de 2,3 °C en el sector más lejano al frente del glaciar (Figura 4a). Las temperaturas más altas (entre 1,5 °C y 2,3 °C) se distribuyeron con una forma de lengua, señalando un ingreso de aguas superficiales más cálidas desde el estrecho hacia el glaciar (entre las estaciones B y F). Por otra parte, temperaturas más frías (entre 0,7 °C y 1,2 °C) se encontraron entre las estaciones A y B, indicando un flujo de aguas desde el glaciar, correlacionándose con menores valores de salinidad y densidad (< 34) y de densidad (< 1027,5 kg/m3) (Figura 3b, 3c), pero con núcleos aún menores, posiblemente asociado a aportes de agua superficial de otros glaciares. La distribución de temperaturas entre el nivel de 20 a 80 m de profundidad, siguió un patrón similar al superficial, caracterizándose por presentar menores temperaturas al interior de la bahía (entre -0,2 y 0,1 °C). Estas bajas temperaturas se asociaron a altos valores de turbidez que muestra la pluma procedente de la descarga glaciar, principalmente, entre 30 y 60 m de profundidad (Figura 4d). Esta pluma tuvo una inclinación ascendente y alcanzó máximos a ~40 m de profundidad (> 0,7 NTU), extendiéndose desde la estación A a la D.

Figura 4 Secciones oceanográficas para la bahía Frei. a. temperatura vs. profundidad. b. salinidad vs. profundidad. c. densidad vs. profundidad. d. turbidez vs. profundidad. Se indica además la localización e identificación de las estaciones oceanográficas en el mapa del costado izquierdo inferior y las variaciones del nivel del mar durante el período de mediciones (entre barras rojas), al costado derecho inferior. 

Bahía Wilhelmina

Las mediciones hidrográficas fueron realizadas durante la marea llenante. Se encontró que los valores superficiales de temperatura oscilaron entre un mínimo de 0,5 °C al interior de la bahía y un máximo de 1,7 °C en el sector más lejano (Figura 5a). Las temperaturas más frías (entre 0,5 °C y 1 °C) se encontraron más cercanas al frente del glaciar (estaciones A y B), contrario a la salinidad cuyos valores más altos se encontraron fuera de la bahía (~33,8) (estación E, figura 5b), así también para la densidad en superficie (figura 5c), pero con núcleos menores en la parte central de la sección (< 1027,5 kg/m3) (estación C). En general, cerca del frente del glaciar, las isohalinas se presentaron inclinadas, indicando la tendencia de que el agua menos salina del fondo tiende hacia superficie.

Los valores superficiales de turbidez presentaron un máximo de 0,4 NTU en las cercanías del frente glaciar. La distribución de turbidez mostró una surgencia de aguas más turbias desde el glaciar, extendiéndose hasta la estación B, donde se registraron los valores más altos de todas las bahías estudiadas (> 2.5 NTU) y con una distribución vertical homogénea (Figura 5d). Otros dos despegues se produjeron de capas nefeloides intermedias a partir de la surgencia principal con menores valores de turbidez: entre 20 a 40 m y entre 70 y 90 m de profundidad, en estación C. En la estación D también se observó un núcleo más turbio subsuperficial, el cual se puede asociar a la influencia de otros glaciares de la bahía.

Figura 5 Secciones oceanográficas para la bahía Wilhelmina. a.temperatura vs. profundidad. b. salinidad vs. profundidad. c. densidad vs. profundidad. d. turbidez vs. profundidad. Se indica además la localización e identificación de las estaciones oceanográficas en el mapa del costado izquierdo inferior y las variaciones del nivel del mar durante el período de mediciones (entre barras rojas), al costado derecho inferior. 

Bahía Paraíso

Las mediciones hidrográficas fueron realizadas durante la marea llenante. Se encontró que los valores superficiales de temperatura oscilaron entre un mínimo de 0,2 °C en la parte sur de la bahía (estación A, más cercano al glaciar de Oscar Cove) y un máximo de 1,2 °C en el sector norte (estación E) (Figura 6a). Las temperaturas más altas (entre 0,9 °C y 1,2 °C) se distribuyeron en superficie desde la estación E a la B, que se asociaron también a menores salinidades y densidades (figura 3b,c). En el sector de la estación A, durante las mediciones, el agua de mar en superficie estaba casi completamente cubierto por pedazos de hielo, lo que podría explicar las bajas temperaturas en superficie, sin embargo, esta situación no se correlacionó con valores más altos de turbidez (figura 6d), sino que en subsuperficie. Es así que la distribución de turbidez mostró una capa nefeloide subsuperficial procedente de la pluma de descarga del glaciar de Oscar Cove (> 0,3 NTU). En el sector más lejano a la bahía, desde ~50 m y hacia mayores profundidades, se evidenció turbidez con valores homogéneos (< 0,2 NTU) en todas las estaciones.

Figura 6 Secciones oceanográficas para la bahía Paraíso. a. temperatura vs. profundidad. b. salinidad vs. profundidad. c. densidad vs. profundidad. d. turbidez vs. profundidad. Se indica además la localización e identificación de las estaciones oceanográficas en el mapa del costado izquierdo inferior y las variaciones del nivel del mar durante el período de mediciones (entre barras rojas), al costado derecho inferior. B* y C*: estaciones sin datos de turbidez. 

Diagramas T-S

La figura 7, muestra los diagramas de temperatura-salinidad (T-S) para las bahías estudiadas. Aunque los patrones de la distribución de los datos T-S son relativamente parecidos, existieron algunas diferencias. Bahía Duarte presentó las menores temperaturas y salinidades superficiales, pero éstas últimas fueron similares a las de bahía Frei. También el patrón de esta última bahía fue más parecido a Wilhelmina. Todas las bahías presentaron valores similares de salinidad para las aguas más profundas, sin embargo, sus temperaturas fueron algo distintas. Los patrones de Eckener y Paraíso fueron los más distintos a las demás, posiblemente por influencia más directa de las aguas del estrecho Gerlaché para la primera y, para la segunda, influencia de la formación/derremitiento de hielo marino. En todas las bahías, excepto en bahía Eckener, se encontró la influencia del Agua Transicional Zonal con Influencia del Mar de Bellingshausen superficial (TBW), según valores de referencia de García et al. (2002), aunque según rangos T-S presentados por Huneke et al. (2013). Eckener podría tener también una influencia menor de TBW.

Figura 7 Diagramas de Temperatura y Salinidad (T-S). Se indica el Agua Transicional Zonal con Influencia del Mar de Bellingshausen superficial (TBW). a. bahía Duarte. b. bahía Eckener. c. bahía Frei. d. bahía Wilhelmina. e. bahía Paraíso. 

DISCUSIÓN

Los resultados de este trabajo confirman y coinciden con los encontrados por Rodrigo et al. (2016) en cuanto a las presencia y características de las plumas de sedimento en bahías y fiordos de la costa de Danco, las cuales fueron identificables por sus altos valores en la concentración de partículas y por su asociación con lenguas de agua fría. Las plumas de sedimento en la costa de Danco fueron un fenómeno común y permanente para el período de las mediciones, e independientes de las características del tamaño de las bahías-fiordos y glaciares (Rodrigo et al., 2016), sin embargo, los valores de concentración de partículas obtenidas en este trabajo fueron un poco menor (en promedio 2,9 mg/l) a los obtenidos por Domack y Williams (1990) y Domack e Ishman (1993), que obtuvieron datos de los fiordos mayores de la costa de Danco (en promedio 3,0 mg/l), pero con valores máximos muy altos (> 7,0 mg/l) (Tabla 2), lo cual es consistente con la complejidad de esas bahías o fiordos donde convergen varios glaciares de marea de mayores proporciones con, posiblemente, mayores flujos subglaciales y a través de grietas, incluyendo también una mayor concentración de icebergs más grandes que pueden llevar una mayor carga de sedimentos (Domack e Ishman, 1993). Por otro lado, los mayores valores de concentración de partículas medidas de la región se encuentran en la isla King George (islas Shetland del Sur), lo cual está de acuerdo con el tipo de ambiente glaciomarino asociado a un clima subpolar, que produciría un mayor flujo sedimentario desde los glaciares de marea (Anderson y Domack, 1991; Powell y Domack, 2002). Yoo et al. (2015) encontraron estructuras similares de las plumas de sedimentos con las de este trabajo, y las asoció directamente a derretimiento glaciar, pero a diferencia de nuestra área de estudio que corresponde a un clima seco, en King George la descarga de agua derretida puede estar afectada por agua de lluvias, además es observable el escurrimiento de agua en tierra a través de arroyos que llevan sedimentos al mar y pequeñas cascadas desde algunos glaciares.

Tabla 2 Comparación entre valores de concentración de partículas obtenidas en distintas bahías antárticas. 

Aunque cabe la posibilidad de que las comparaciones de los valores de las concentraciones no estén del todo correctos debido al error de cada método de conversión de unidades, los distintos tipos de instrumentos, técnicas de determinación de la cantidad de partículas y diferencias en los períodos de medición, se encuentra que las tendencias concuerdan con las características de los distintos tipos de ambientes glaciomarinos. Quizás sólo la comparación con los resultados obtenidos por Rodrigo et al. (2016) son más confiables ya que se utilizó el mismo tipo de instrumento y metodología. En general, en este trabajo, se obtuvieron mayores valores promedios de concentración de partículas que los de Rodrigo et al. (2016) (Tabla 2). También, comparando la variabilidad temporal de bahía Frei, que fue la única bahía en donde se realizaron mediciones por tres años consecutivos, se observó que los valores de concentración de partículas fueron aumentando en el tiempo (máximo en 2013: 3,4 mg/l; en 2014: 4,7 mg/l y en 2015: 5,3 mg/l) (Tabla 2), aunque para este trabajo (2015), hubo condiciones de marea vaciante que pudo ayudar a aumentar el flujo sedimentario (Figura 8), como fue demostrado por Yoon et al. (2015) y Rodrigo et al. (2016). Otras hipótesis que pudieron contribuir a la variabilidad de las características de flujo sedimentario hacia la bahía son: cambios en la dinámica de la cuenca de drenaje glaciar debido a la desaparición de una de parte de la plataforma de hielo Larsen B en 2002 (e.g. Rignot et al., 2004), o más directamente por un mayor derretimiento glaciar local (Powell y Domack, 2002; Pichlmaier et al., 2004) debido a la intrusión de aguas más cálidas provenientes del estrecho de Gerlaché. Tampoco se descarta la influencia de otros fenómenos a otras escalas que pudieran hacer variar la temperatura en el aire y en el mar, como un evento El Niño-Oscilación del Sur (Meridith et al., 2008; Rahaman et al., 2019) y cambios en la fase del Modo Anular del Sur (Marshall, 2003, 2007). Sin embargo, la estructura térmica en la bahía Frei no pareció haber cambiado mucho, manteniéndose los patrones de distribución espacial y valores de temperatura, por lo cual, la respuesta marina local pudiera ser más lenta ante los cambios océano-atmósfera regionales y sus teleconexiones. De todos modos, Yoon et al. (2015) observaron que la respuesta del derretimiento glaciar es sensible y relativamente rápida con fenómenos meteorológicos a corto plazo como las ya mencionadas lluvias y con la variabilidad estacional, por consiguiente, fenómenos climáticos a otras escalas podrían afectar el comportamiento glaciar, situación aún no bien comprendida por la falta de los estudios correspondientes.

Por otro lado, se mantuvieron las características térmicas generales de las bahías si son agrupadas latitudinalmente en norte, centro y sur. En el sector norte, donde se localizan las bahías Guesalaga y Duarte, las temperaturas fueron en general más frías (Figura 9a) y menos salinas, lo que podría asociarse a una influencia de aguas transicionales zonales del mar de Weddell (TWW) (García et al., 2002; Sangrá et al., 2011), pero los diagramas T-S no mostraron esta influencia directamente, por lo que también podría deberse a una mayor generación de agua derretida fría desde los glaciares, por encontrarse esta zona más cercana al clima subpolar (Anderson y Domack, 1991). Por otro lado, mayores temperaturas superficiales fueron encontradas en las bahías centrales (Figura 9b), especialmente desde su parte media a distal desde el frente glaciar, pero presentaron un flujo sedimentario de fondo mucho más frío. Esto podría asociarse a un mayor aporte de agua derretida subglacial que formó una pluma fría y cargada de sedimentos. No está claro qué pudiera causar este mayor derretimiento en la zona central de la costa de Danco, pero como fue mencionado anteriormente podría pensarse en un factor dinámico asociado con la pérdida de plataformas de hielo del lado del mar de Weddell o intrusiones de masas de agua más cálida provenientes del mar de Bellingshausen, lo cual es posible debido a la identificación del agua TBW. Durante el crucero de la Primera Expedición Científica de Colombia a la Antártica, fue posible determinar la distribución de temperatura superficial del mar del estrecho de Gerlaché (Molares, 2015, 2016) y se observó una diferencia de ~1,25 °C entre el sector norte-sur y el central, también descrito por Giraldo et al. (2019). Aunque Eckener pertenece al sector central, fueron distintas sus características oceanográficas a las demás bahías y tuvo una estructura similar a las del sur (Figura 9c), pero por supuesto, no en los rangos de los valores de temperatura. Esto pudo haber ocurrido por la influencia directa de las aguas del estrecho y su aislamiento relativo, como sucede en bahía Paraíso.

Figura 8 Esquema representativo de las estructuras de las plumas de sedimento, donde la escala de grises (barra inferior) indica los valores de concentración de turbidez (NTU) y la línea segmentada representa la estación oceanográfica más lejana en cada bahía. Se agregan resultados de Rodrigo et al. (2016) para comparación. Los esquemas son agrupados según el tipo de marea dominante durante las mediciones. 

Figura 9 Esquema representativo de la estructura térmica del ambiente glaciomarino de las bahías, donde la escala de grises (barra superior) indica los valores de temperatura (°C) y la línea segmentada representa la estación oceanográfica más lejana en cada bahía. Se agregan resultados de Rodrigo et al. (2016) para comparación. 

A pesar de que Yoo et al. (2015) y Rodrigo et al. (2016) mostraron un modelo para el flujo de sedimento proveniente de los frentes glaciares basado en dos plumas principales: una superficial menos salina, y otra más profunda con un núcleo más concentrado de partículas de sedimento; los resultados de este estudio, mostraron algunas diferencias (Figura 8), como mayores concentraciones de partículas y extensiones espaciales de las plumas, ya sea en la horizontal (hasta 6 km) y en la vertical (a veces casi toda la columna de agua). De todos modos, el núcleo más concentrado de las plumas comenzó a perder concentración más rápidamente una vez que salió de la bahía, posiblemente afectado por otros sistemas de corrientes o de circulación (Trusel et al., 2010), incluyendo el efecto del viento fuera de la bahía.

En relación con los cambios espaciales verticales, es notorio el caso de Wilhelmina y Frei (este estudio, 2015) (Figura 8), donde se observó que la descarga de agua glacial ascendió alcanzando la superficie en Wilhelmina y quedando interestratificada cerca la superficie de Frei. Según el modelo de Mugford y Dowdeswell (2011), este tipo de comportamiento del flujo de partículas se asocia a un mayor aporte sedimentario subglacialmente, en este caso, con valores superiores a 6,5 mg/l (1 NTU), donde la pluma viajó desde la base del frente del glaciar, manteniendo una cierta distancia con el mismo y a medida que ascendió, la fuerza de boyantez dominó cada vez más y de esta forma, la trayectoria hacia superficie resultó curvada hacia arriba. Una vez en superficie, esta se extendió con las corrientes superficiales (Figura 10). Es así como, a medida que la pluma asciende y se estratifica, se produce una caída de partículas sedimentarias hacia el fondo que se desprenden de la misma, creando depósitos sedimentarios y estratigrafía de subfondo característica (Powell y Domack, 2002). De la observación de los resultados obtenidos por Rodrigo et al. (2016) y este trabajo, en general, el modelo para la zona de la costa de Danco sería el de la figura 10a, considerando un bajo flujo subglacial de sedimentos y agua, no obstante, en la zona central del área de estudio, existe un mayor flujo de sedimento subglacial que permitiría ser descrito por el modelo de flujo de descarga media (Figura 10b) o el de flujo con descarga alta (Figura 10c). Por otro lado, hay que considerar que anteriormente (Griffith y Anderson, 1989; Domack y Williams, 1990; DaSilva et al., 1997) se pensaba que las plumas de sedimentos por derretimiento glacial eran raras, sin embargo, este trabajo y otros recientes (Yoo et al., 2015; Rodrigo et al., 2016) demuestran lo contrario, donde posiblemente su rol dentro de los procesos sedimentarios glaciomarinos recientes de la región de la península Antártica, vaya adquiriendo mayor importancia en la medida que la producción sedimentaria sea mayor, la cual se correlaciona directamente con el cambio climático.

Figura 10.  Modelos del flujo de sedimento subglacial en el ambiente glaciomarino de fiordos-bahías, basados en Mugford y Dowdeswell (2011), y Powell y Domack (2002). a. para flujos con baja descarga de agua y sedimentos. b. para fujos con moderada descarga de agua y alta de sedimentos. c. para flujos de alta descarga 

Finalmente, se desprende que los flujos sedimentarios provenientes de los frentes de los glaciares en las bahías pequeñas de la costa de Danco, tienen una extensión espacial variable, así también su concentración de sedimentos, que dependerá principalmente del mayor o menor derretimiento glaciar, que aportarán mayor contenido de partículas subglacialmente que por otros mecanismos. Sobre las causas del derretimiento glaciar, es materia de estudios adicionales, pero podría estar asociado a calentamiento atmosférico e intrusiones de masas de agua más cálidas, sin descartar fenómenos de ajustes dinámicos de los glaciares sobre la península Antártica.

AGRADECIMIENTOS

Se agradece al Programa Antártico Colombiano, al Capitán Camilo Segovia, oficiales y tripulación del buque ARC “20 de Julio”, así como los investigadores y técnicos por su apoyo y camaradería durante la Primera Expedición Científica de Colombia a la Antártica. Además, CR agradece al Instituto Antártico Chileno (INACH) y al Dr. José Retamales por las gestiones de contacto, así como el financiamiento parcial del proyecto FONDECYT N°11121522 de Chile. También se agradece al editor y al revisor anónimo, que contribuyeron a mejorar el manuscrito.

REFERENCIAS

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Recibido: 28 de Septiembre de 2019; Aprobado: 26 de Octubre de 2020

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