Estudio de la Dinámica Hidro – Sedimentológica del Río de La Plata: Observación y Modelación Numérica de los Sedimentos Finos. PROYECTO FREPLATA RLA 99/G31. Parte 3

Olas

Considerando la orientación general del Río de la Plata (noroeste-sudeste) y su profundidad, sólo las olas que se propagan desde el sudeste pueden alcanzar el Río de la Plata Interior (Superior y Medio). En general, las olas de período relativamente largo, provenientes de las aguas profundas del Océano Atlántico, se amortiguan y rompen a medida que se propagan hacia el interior. Por lo tanto, se considera que la generación local de olas sobre el Río de la Plata es la causa principal del oleaje en esa zona. Mediciones realizadas en la zona de Costanera Sur de Buenos Aires mostraron que el rango más frecuente de los períodos se encuentra entre los 3 y 4 segundos, siendo poco probables aquellos mayores de 7 segundos.

En cuanto a las alturas significativas, el rango más frecuente es de 0,20 a 0,60 m, siendo improbables olas de más de 1,50 m. En el Río de la Plata Exterior el clima de olas resulta de una combinación de olas de fondo (swell, no relacionadas con vientos locales) y las olas marinas (generadas por vientos locales), con alturas predominantes entre 0,5 y 1,5 m y con periodos de 4 a 6 segundos cuando prevalecen las olas marinas y 10 a 12 segundos, cuando
prevalecen las olas de fondo.

Morfología

El Río de la Plata se encuentra ubicado en la confluencia de dos unidades fisiográficas bien definidas: el Escudo Uruguayo-Brasileño (predominantemente granítico) y la cuenca sedimentaria de la Pampa Argentina (con una profundidad de más de 2000 m de sedimentos finos). En consecuencia, la costa del Río de la Plata presenta características contrastantes. A saber: la costa uruguaya está caracterizada por playas arenosas, barras, cordones litorales y dunas, y la costa argentina es baja, aplanada, pantanosa y con algunos cordones antiguos de playa. La evolución geológica y paleográfica del Río de la Plata está relacionada a los cambios relativos del nivel del mar ocurridos durante el Cuaternario Superior (Figura 18) a lo largo de la Plataforma Continental, involucrando procesos litorales y continentales que modelaron la costa. El lecho del Río de la Plata, dada su gran extensión, presenta una serie de geoformas asociadas a la dinámica de los sedimentos. Estos rasgos geomorfológicos consisten en bancos e islas (que encauzan las descargas fluviales y, al mismo tiempo, atrapan y/o dispersan sedimentos), en cuencas erosivas (que actúan alternativamente como receptores temporarios y como fuentes de aporte de sedimentos) y en canales (que representan las rutas de descargas fluviales). En la cabecera del Río de la Plata, en la transición con el Río Paraná, se ubica el amplio Delta del Paraná, que constituye la principal geoforma del sistema interno.

Sedimentología

Poco se conoce acerca de la dinámica y los flujos de sedimentos a través del Río de la Plata. La descripción básica de la sedimentología de la región fue realizada por diversos autores entre las décadas del ’70 y ‘80. Los sedimentos provienen fundamentalmente del río Paraná (de las Palmas y Guazú), que distribuye sus aguas de modo no homogéneo a lo largo del Río (Figura 14) y del escurrimiento de los pequeños tributarios menores a lo largo de la costa bonaerense. La turbidez en el Río de la Plata resulta de diversos procesos, cuya importancia relativa cambia de una región a otra: la descarga sólida de los ríos tributarios, la resuspensión por olas y corrientes, la resuspensión debida a la actividad antrópica (dragado, pesca de arrastre), los procesos de sedimentación, floculación y decantación. En la zona de la cuña salina, donde se produce el encuentro de las aguas de origen continental con las del mar (Figura 3), se produce el efecto de floculación de los sedimentos en suspensión. En esta región se observa una ZMT (Figura 4). Como resultado de la deposición de sedimentos la proporción de los mismos que llega efectivamente al mar es muy baja y es por eso que en el Río de la Plata los bancos se encuentran en constante proceso de crecimiento. No obstante, hasta el inicio de este proyecto no se había intentado una cuantificación de los
flujos de sedimentos de una a otra área del Río. La turbulencia sobre el fondo, generada por las corrientes de marea, el oleaje y los vientos, puede ser suficiente para mezclar y homogeneizar la columna de agua y, además, resuspende el sedimento. Los materiales en suspensión oscilan alrededor de los 100 mg l-1 pero muestran concentraciones que fluctúan dependiendo principalmente de la variabilidad de los aportes del río Paraná, de la resuspensión local debida a la hidrodinámica y posibles patrones de advección altamente dependientes de las condiciones hidro-meteorológicas. Los principales antecedentes de trabajos sobre la sedimentología basados en observaciones son estudios de imágenes satelitales de la ZMT. Sin embargo, los altísimos niveles de turbidez observados en el Río de la Plata convierten en un desafío la determinación apropiada de los valores de sedimentos inorgánicos en suspensión y clorofila a partir de observaciones de turbidez. La calibración y validación de modelos e imágenes satelitales requiere de gran cantidad de observaciones in situ. Los modelos son herramientas muy útiles que reproducen procesos que de otro modo sólo serían conocidos de la teoría o de extensivas campañas experimentales. Sin embargo, mientras que la hidrodinámica obedece a leyes universales, los procesos sedimentológicos dependen específicamente del lugar. De esta manera, si no se dispone de buenos y abundantes datos de campo es imposible abordar la temática del transporte de los sedimentos finos.

Algunos parámetros hidrodinámicos (por ejemplo, el nivel del mar y la salinidad) han sido monitoreados en el Río de la Plata durante varios años, pero otros parámetros (como ser, las olas y la evolución temporal de los perfiles verticales de sedimentos en suspensión) han recibido poca atención. Por ese motivo, la observación fue uno de los objetivos principales de este Proyecto.

TAREAS DE CAMPO REALIZADAS EN EL MARCO DEL PROYECTO

Los estudios de la dinámica sedimentológica del Río de la Plata y su variabilidad espaciotemporal, requieren de diversos tipos de observaciones hidro-sedimentológicas: turbidez, temperatura, salinidad, corrientes, olas, sedimentos de fondo, material en suspensión y variables meteorológicas. Teniendo en cuenta las implicancias ecológicas de la temática del Proyecto, es importante medir, además, oxígeno y clorofila. Equipos fijos montados en puntos geográficos específicos midiendo con alta frecuencia son útiles para proporcionar información acerca de las escalas temporales de variabilidad, mientras que campañas oceanográficas a lo largo del sistema fluvio-marino son complementarias, aportando información acerca de la distribución espacial y conectando las observaciones de las estaciones fijas entre sí.

Al mismo tiempo, el sensoramiento remoto proporciona la oportunidad de observar con una frecuencia relativamente alta. Aunque las observaciones satelitales de temperatura superficial del mar y turbidez están altamente contaminadas por la presencia de nubes, proveen observaciones con alta resolución espacial, que permiten complementar la vista sinóptica de las variables y analizar su variabilidad espacio-temporal, en la medida que puedan ser adecuadamente calibradas con observaciones in situ. En este sentido, en el marco del Proyecto, se instalaron estaciones fijas de observación en tres sitios del Río de la Plata, se realizaron siete campañas oceanográficas con muestreos en 26 puntos y se procesaron imágenes satelitales MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) y SeaWIFS (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor) diarias de material en suspensión y clorofila-a de alta resolución. Las campañas fueron realizadas con gran frecuencia a lo largo del año a fin de estimar la variabilidad espacial en escala estacional y durante las mismas se realizó la instalación y el mantenimiento de los instrumentos instalados en las estaciones fijas. La Figura 19 muestra los sitios de muestreo; los círculos corresponden a las estaciones fijas, mientras que los cuadrados indican las posiciones de las estaciones oceanográficas.

Los equipos fijos fueron instalados en Pilote Norden a 34° 37’ 40,01’’ S y 57° 55’ 10,56’’ W (círculo amarillo en la Figura 19) y Torre Oyarvide a 35° 6’ 0,00’’ S y 57° 7’ 48,00’’ W (círculo naranja en la Figura 19). Adicionalmente, se instaló una boya oceanográfica, que fue fondeada en la ZMT a 35° 12’ 0,00’’ S y 56° 24’ 0,00’’ W (círculo rojo en la Figura 19).

Las posiciones en las que se realizaron observaciones durante las campañas oceanográficas (cuadrados negros en la Figura 16) fueron seleccionadas a fin de proporcionar una adecuada cobertura del sistema fluvio-marino, especialmente de las regiones en las que se espera que la variabilidad maximice.

Estaciones fijas

En las estaciones fijas de Pilote Norden y Torre Oyarvide se instaló un equipo SMATCH (Sonda Autónoma Multiparámetro con Transmisión y Cloración) (Figura 19). La sonda posee sensores que miden la presión atmosférica, el nivel del agua, la temperatura y la conductividad. Adicionalmente, se instaló un sensor de presión para olas (SP2T) y un sensor de turbidez. Los sensores del SMATCH y el de turbidez fueron programados para medir durante 15 minutos cada hora, mientras que el del SP2T se programó para medir cada un segundo durante 10 minutos y se enciende cada 60 minutos. Se adquirió un conjunto adicional de instrumentos, de modo de permitir la calibración en tierra previa a la instalación, así como el intercambio de equipos, y como modo de garantizar las observaciones a lo largo del período del estudio en caso de falla de alguno de ellos.

Boya oceanográfica

La boya oceanográfica monitorea variables atmosféricas (dirección e intensidad del viento, presión, temperatura del aire, humedad y precipitación) mediante una estación automática Väisälä y variables oceanográficas (temperatura, salinidad, presión, turbidez, oxígeno disuelto, fluorescencia, corrientes y olas) mediante un equipo SMATCH y un Perfilador Acústico Vertical Doppler o ADCP (Figura 21). También cuenta con un panel solar para alimentación y dos baterías que aseguran la autonomía, así como con un GPS (posicionador satelital) que registra la posición geográfica del equipo, un compás magnético que observa su rumbo u orientación y una antena que trasmite los datos vía satélite.

El equipo SMATCH, similar al instalado en las otras estaciones fijas, mide temperatura, salinidad, presión, turbidez, oxígeno disuelto y fluorescencia y fue adquirido por duplicado.

La información de corrientes y olas (procesadas a partir de la velocidad orbital) es adquirida por el ADCP. Éste es un WorkHorse Sentinel (Figura 21) que trabaja a una frecuencia de 1200 KHz. El ADCP fue programado para medir el campo de corrientes en la columna de agua bajo la boya cada 0,5 m (observando hacia abajo) y almacenar la información en dos memorias internas. Estos datos deben ser descargados manualmente durante las campañas. Este instrumento mide, además, la intensidad del eco recibido, la cual se puede calibrar para proporcionar una medida indirecta de la turbidez en la columna de agua.

La boya fue amarrada a dos muertos de 5 toneladas de peso que la mantienen en la zona de interés y evitan que derive debido a la corriente (Figura 22). El uso de dos muertos en lugar de uno tiene como objetivo, además, evitar el excesivo rolido de los instrumentos. El ajuste final de la dirección de observación se realiza utilizando la información provista por el compás magnético.

Campañas oceanográficas

En cada uno de los 26 puntos seleccionados para la realización de estaciones oceanográficas (Figura 19) se muestrearon perfiles de conductividad, temperatura y presión (mediante CTD) y se extrajeron muestras de agua y sedimentos de fondo. Los perfiles CTD fueron realizados con un equipo Seabird 19 Plus (Figura 23) que registra, además de la temperatura, la conductividad y la presión, la fluorescencia (a través de un instrumento Sea Point) y la
turbidez (mediante un OBS3+). El equipo fue programado para medir con una frecuencia de 2 Hz. Las muestras de agua fueron extraídas con una bomba sumergible marca Flygt y los sedimentos de fondo con una draga tipo Van Veen (Figura 23).

Además se realizaron en cada uno de los puntos de muestreo análisis de turbidez con un equipo de mano marca Hach y se practicó el filtrado in situ de muestras de agua para la determinación del contenido de clorofila (Figura 24).

Entre los años 2009 y 2010 se realizaron las siguientes campañas, a bordo de buques de las Armadas Argentina y Uruguaya (Figura 25):

a. Del 23 al 28 de noviembre de 2009 a bordo del “ARA Ciudad de Rosario”;
b. Del 17 al 20 de marzo de 2010 y 8 de abril a bordo del “ARA Ciudad de Rosario” y “ARA Cormorán”, respectivamente.
c. Del 23 al 26 de junio de 2010 a bordo del “ARA Ciudad de Rosario”.
d. Del 23 al 25 y del 26 al 27 de agosto de 2010 a bordo del “ROU Maldonado” “ROU Sirius”, respectivamente.
e. Del 25 al 27 y el 28 de octubre de 2010 a bordo del “ROU Maldonado” y del “ROU Sirius” respectivamente.
f. Del 15 al 17 de diciembre de 2010 a bordo del “ARA Ciudad de Rosario”.

Entre el 30 de septiembre y el 5 de octubre de 2010 se realizó una campaña adicional de alta resolución a bordo del “INIDEP Capitán Cánepa” (Figura 25). Durante la misma se realizaron 18 estaciones CTD en dos transectas perpendiculares al frente de salinidad del Río de la Plata (puntos negros en la Figura 26). Además en 3 puntos intermedios (rojos en la Figura 26) se realizaron perfiles yoyó (subiendo y bajando el instrumento y realizando de esta manera mediciones de la variabilidad del perfil vertical a lo largo del ciclo de marea), con un período de 30 minutos a lo largo de 12 horas. El total de los perfiles realizados fue de 24 en cada uno de los puntos.