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 4

ANÁLISIS DE DATOS
Recopilación y análisis de datos históricos de sedimentos

En el marco del Proyecto se realizó una importante tarea de recopilación y análisis de toda la información de los antecedente disponibles respecto de la dinámica de sedimentos en el Río de la Plata. Dichos datos fueron procesados, georeferenciados e incorporados a un Sistema de Información Geográfica (GIS).

Sedimentos en suspensión

Trabajos anteriores (décadas del ‘60, ‘70 y ‘80) reportaron, en el Río de la Plata Superior, valores medios de concentración de sedimentos en suspensión que oscilan entre los 60 y los 100 mg l-1, con picos de hasta 600 mg l-1. Secciones verticales de la concentración de material en suspensión en transectas transversales al Río Superior muestran valores de un mismo orden de magnitud, con una mezcla vertical prácticamente completa y un decrecimiento desde la costa argentina a la uruguaya. Secciones en transectas longitudinales muestran que las diferencias de la concentración entre el fondo y la superficie aumentan aguas abajo, sugiriendo una mezcla menor a medida que la distancia a los tributarios aumenta. Se compilaron también mediciones realizadas a lo largo de los canales de navegación del Río de la Plata Superior y Medio de la concentración total de sedimentos en suspensión y diámetro medio del sedimento (d50). Las concentraciones observadas varían entre 10 y 1.000 mg l-1, aumentando sobre el canal Punta Indio. Los valores del d50 varían entre 4 y 8 μm, para el Río de la Plata Superior y entre 3 y 17 μm, para el Río de la Plata Medio. Las observaciones en el Río de la Plata Exterior muestran valores algo mayores a los correspondientes al Río de la Plata Interior, pero también son mayormente de origen fluvial a través de la erosión del sedimento de fondo, siendo el aporte marino prácticamente despreciable. Los antecedentes sugieren que el ingreso de sedimentos al Río de la Plata se produce básicamente por los aportes de sus tributarios. El material en suspensión es limo-arcilloso, con una velocidad de caída pequeña, por lo que su concentración tiene una respuesta lenta a cambios en la velocidad de la corriente o en la batimetría.

Sedimentos de fondo

Los antecedentes también muestran que en el Río de la Plata Superior se pueden diferenciar tres áreas principales (ver panel izquierdo de la Figura 27): i) un área de arenas, que se observa en asociación a la descargas de los tributarios, producto de la deposición de los sedimentos más gruesos generalmente transportados como carga de fondo (casi exclusivamente arena con diámetros medios de 100 a 400 μm), que conforman el frente del delta subfluvial y la región de Playa Honda; ii) un área de limos, que se extiende aguas abajo de la zona de arenas; y iii) un área de fangos (sedimentos predominantemente limosos, sin arena y con poco contenido de arcilla) que se extiende hacia la costa de Buenos Aires. La distribución de sedimentos de fondo del Río de la Plata Exterior (panel derecho de la Figura 27) muestra una presencia importante de arenas, destacándose la existencia de bancos, una franja de arena de playa que bordea la costa uruguaya y porciones menores de mezclas con toscas, conchillas y fangos.

Esquema conceptual de la dinámica general de transporte

En base a los antecedentes disponibles sobre la temática se puede componer un esquema conceptual de la dinámica de sedimentos basado en inferencias a partir de las observaciones.

En el mismo se diferencian tres regiones: i) en el Río de la Plata Superior y Medio la dispersión de los sedimentos estaría determinada por la pérdida de competencia de sus grandes afluentes, las olas y la marea; la deposición asociada da origen al delta, formado por arenas medianas a finas y limos, sin elementos arcillosos; ii) en el Río de la Plata Medio aumenta la concentración de arcillas por la remoción sobre el fondo que ejercen las corrientes de marea; iii) en el Río de la Plata Exterior, la descarga fluvial sólo tiene influencia a lo largo de la costa. Un esquema conceptual propuesto por Nagy et al. (1987), propone una morfología de fondo que resulta de la interacción de los sedimentos con las descargas de agua dulce, la intrusión marina y las características de la marea astronómica y la onda de tormenta (Figura 28).

Análisis de datos satelitales de sedimentos en suspensión y clorofila-a

En el marco del Proyecto, IFREMER se procesó y puso a disposición de las instituciones participantes imágenes SeaWIFS y MODIS diarias de alta resolución espacial (250 m y 1 km) de material en suspensión y clorofila-a. Las imágenes fueron procesadas utilizando el algoritmo OC5 desarrollado por IFREMER para aguas altamente turbias, que permite separar la señal de turbidez original (medida por el satélite) de modo de obtener observaciones de clorofila-a y material inorgánico en suspensión. Hasta ese momento la calibración de las imágenes se realizó utilizando los algoritmos desarrollados para aguas francesas, pero serán recalibradas con los datos in situ obtenidos de las campañas realizadas, en el marco del Proyecto.Por esta razón las conclusiones que se discuten a continuación deben considerarse como tentativas y preliminares. Los datos analizados corresponden al período comprendido entre el 10 de julio de 2002 y el 16 de junio de 2010. Los resultados sugieren que las concentraciones de material inorgánico en suspensión y de clorofila-a en el Río de la Plata se encuentran estrechamente ligadas entre sí y fuertemente vinculadas con la hidrodinámica.

La concentración de sedimentos inorgánicos en suspensión en superficie es máxima a lo largo de la costa argentina en el Río Superior y Medio y en los extremos de la Bahía Samborombón (Figura 28). Esto podría estar vinculado con la mayor descarga sólida del Río Paraná respecto del Uruguay y las mayores corrientes de marea en la región, que actuarían resuspendiendo los sedimentos y aumentando, consecuentemente, su concentración en superficie.

La concentración de sedimentos en suspensión exhibe un máximo en invierno y un mínimo en verano (Figura 30), que podrían relacionarse, además de los ciclos de la descarga sólida, con un aumento de la intensidad media del viento y, consecuentemente, de la altura y frecuencia de las olas, que resuspenden el sedimento. La concentración de sedimentos inorgánicos suspendidos se reduce drásticamente aguas abajo de la Barra del Indio, en asociación con la región del frente de salinidad, como consecuencia de los procesos de deposición que ocurren en esa región. Acompañando esta reducción en la concentración de sedimentos inorgánicos, se observa un marcado incremento de la concentración de clorofila-a (Figura 31), lo cual parece vincularse con la mayor disponibilidad de luz. Las concentraciones de clorofila-a y sedimentos inorgánicos suspendidos aumentan a lo largo de la costa uruguaya del Río de la Plata exterior en invierno y disminuyen en verano, mientras que lo recíproco ocurre a lo largo de la costa argentina (Figura 30 y 31). Esto parece relacionarse con el desplazamiento medio de la pluma de agua dulce a lo largo de esas estaciones, que se mueve hacia el sur en verano y hacia el norte en invierno, en respuesta a la variabilidad del viento. Finalmente, la concentración de clorofila-a en el Río de la Plata, maximiza en verano, mientras que en la Plataforma Continental lo hace en primavera (Figura 31). Una explicación posible es que en este sistema fluvio-marino los nutrientes no constituyen un limitante al desarrollo de algas, sino que más probablemente la temperatura y la cantidad de horas de luz sean los condicionantes principales. En verano, la temperatura es alta, favoreciendo el desarrollo de la vida, y la cantidad de horas de luz aumenta por efectos astronómicos. Concomitantemente, durante esta estación y en todo el Río de la Plata, la concentración de sedimentos inorgánicos también disminuye, constituyendo un factor favorable adicional.

Análisis de datos in situ adquiridos en el marco del proyecto
Análisis del primer año de datos de la boya oceanográfica

La boya oceanográfica instalada en el marco del Proyecto midió datos meteorológicos (ver, por ejemplo, la Figura 32) y una amplia gama de variables oceanográficas. Los datos colectados permitieron, por primera vez, estudiar la variabilidad temporal de los parámetros oceanográficos en la región y su covariabilidad (ver por ejemplo, la Figura 33). Los análisis realizados muestran una gran variabilidad de dichos parámetros y de la turbidez en la región en todas las escalas de tiempo observadas, desde la estacional a la sub-anual. El impacto de la variabilidad atmosférica sobre las características de las aguas en la región es evidente. Los resultados confirman en gran medida las hipótesis acerca de la dinámica estuarina presentadas por diversos autores, sobre la base de análisis de otros conjuntos de datos menos completos y de simulaciones numéricas. Los estudios preliminares deben ser exhaustivamente evaluados y complementados con el análisis de las observaciones de olas y corrientes colectadas con el ADCP. Se espera continuar con estos estudios a partir del 2011.

La gran variabilidad observada y la asociación con la variabilidad atmosférica sugieren que el Río de la Plata responde rápida e intensamente a cambios en su forzante. En este sentido, es esperable que en otras escalas no observadas en este conjunto de datos (inter-anual o mayores) se produzcan cambios importantes, cuyo estudio sólo es posible a través de un monitoreo continuo a lo largo de varios años.

Datos de los sensores SMATCH en las estaciones fijas

Los instrumentos colocados en las estaciones de Pilote Norden y Torre Oyarvide, registraron datos de temperatura, conductividad (salinidad), turbidez, presión (para olas) y presión atmosférica. Como ejemplo de los resultados preliminares, las figuras 34 y 35 muestran las variables observadas durante el período comprendido entre el 24 de agosto y el 26 de octubre de 2010 en Torre Oyarvide. Se observa gran variabilidad del nivel del mar sobre el sensor de presión, con ciclos semidiurnos y diurnos, debidos a las diferentes componentes de marea, así como variabilidad de más baja frecuencia, asociada al forzante atmosférico. La salinidad tiende a ser baja durante la mayor parte del período observado, con valores próximos a cero. Sin embargo, ocurren eventos aislados en los que la salinidad aumenta a lo largo de algunos días u horas alcanzando valores de hasta 10 PSU. Durante estos eventos se observan simultáneamente aumentos en el nivel del mar, descensos de la temperatura y aumento de la turbidez, lo que sugiere que los eventos observados se vinculan con intrusión de agua marina más fría y/o mezcla producida por efecto del viento.

Análisis de las muestras de sedimentos de fondo y en suspensión colectadas durante las campañas

Los análisis de laboratorio de las muestras de sedimento de fondo (ver, por ejemplo, la Figura 37) y en suspensión (ver, por ejemplo, la Figura 38) colectadas durante las campañas oceanográficas permitieron realizar una caracterización de la distribución espacial de sedimento en el Río de la Plata. La composición del sedimento de fondo muestra una predominancia de los limos, principalmente en la zona superior y media, en relación a las arcillas y a las arenas, siendo estas últimas las de menor porcentaje. En la zona exterior el porcentaje de arcilla aumenta. En las estaciones ubicadas sobre la costa uruguaya en la zona exterior se observa un pequeño porcentaje de grava.

Las muestras de sedimento en suspensión adquiridas en todas las campañas muestran una predominancia de limos respecto de las arcillas en la zona superior y media, con un aumento del porcentaje de arcillas en la zona exterior. Estos resultados sugieren que las arcillas que ingresan al sistema permanecen en suspensión y alcanzan la zona exterior, mientras que los limos decantan en la zona interior. Además, la resuspensión de arcilla (más predominante en el fondo) en la zona exterior podría estar favoreciendo la distribución observada. La concentración de sedimentos en suspensión muestra, a profundidad media, valores relativamente homogéneos, del orden de 50 mg l-1, en la zona superior, con cierta variabilidad entre las campañas. En la región media las concentraciones son mayores que en la región superior; además se observa menor concentración en la porción norte (hacia la costa uruguaya) que en la porción sur (hacia la costa argentina). En la región de la Barra del Indio se observa, en general, un aumento de las concentraciones; los valores más bajos de concentración se registran sobre la costa uruguaya. En la zona exterior del Río de la Plata se observan concentraciones mayores en el fondo que en la superficie, lo que indica una variación en la vertical de la concentración, posiblemente asociada a eventos de resuspensión.