ANALES DEL CENTRO DE CIENCIAS DEL MAR Y LIMNOLOGÍA


LOS PRIMEROS ESTUDIOS SOBRE LA CIRCULACIÓN Y EL FLUJO NETO DE AGUA A TRAVÉS DE LA LAGUNA DE TÉRMINOS, CAMPECHE

Trabajo presentado en el VI Congreso Nacional de Oceanografía, Ensenada B. California, México, 10 al 13 de abril, 1978. Recibido el 15 de enero de 1978 y aceptado para su publicación el 21 de febrero de 1980.

MANUEL MANCILLA PERAZA,

MARIO VARGAS FLORES

Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Ciencias de Mar y Limnología. Contribución 158 del Centro de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM.

RESUMEN

La Laguna de Términos se comunica con el mar abierto, mediante dos bocas situadas cerca de los dos extremos de la misma y que se mantienen abiertas permanentemente. Existe un flujo neto de aguas marinas entrando por una de las bocas y saliendo por la otra, un hecho de fundamental importancia para el régimen hidrológico de la laguna. Con el propósito de observar la circulación de las aguas dentro de la laguna y correlacionarla con el viento local, la circulación litoral y la marca, en febrero-marzo de 1977, se. llevaron a cabo registros continuos de la corriente, dentro de la laguna y en el mar abierto adyacente, así como del viento y de la marea. En el presente trabajo se exponen los resultados de esta campaña, entre los cuales se destacan: 1) El flujo neto a través de la laguna, tiene el sentido este-oeste; 2) Durante la campaña, el flujo fue de 1,370 m³/s en promedio. Comparativamente, el Río Candelaria tuvo un gasto promedio de 22 m³/s (1.6%); 3) Vientos del sector sur (ESE) inducen una circulación ciclónica del agua lagunar, sobrepuesta al flujo neto de este a oeste, entre ambas bocas; 4) Los "nortes" elevan el nivel de las aguas dentro de la laguna, mientras que el viento del ESE lo baja; 5) La variación diurna de la corriente dentro de la laguna, se debe, por una parte a la fuerza del viento y por otra a la componente armónica 01 de la marca. Las respuestas de la corriente de período más largo (de 3 a 4 días) coinciden con los "nortes".


ABSTRACT

The Terminos Lagoon is connected to open sea through two permanent inlets located near its cast-west extremes. A fact of basic importance for the hydrologic regime of the lagoon is the existence of a net flux of marine water entering through one inlet and leaving the lagoon through the other. In order to determine the circulation in the lagoon and its correlation with local wind, tides and the nearshore circulation, during February and March, 1977, records were taken of the following parameters: tides, winds and currents inside the lagoon as well as off the open shore. The results of this study are presented, among which the most outstanding are: 1) The net flux in the lagoon is from east to west; 2) During the observation period the average net flux was 1,350 m³/s; 3) ESE winds induce a cyclonic circulation inside the lagoon; 4) Northerly winds rise the water level inside the lagoon while ESE winds depress it; 5) The diurnal variation of current is caused by winds and the diurnal tidal constituent 01. Current responses of long period (3 or 4 days) coincide with northerly winds ("nortes").


Este trabajo es una parte integral del Proyecto "Investigaciones sobre el Régimen Hidrológico de la Laguna de Términos y Áreas Marítimas Adyacentes", que desarrolla el Laboratorio de Oceanografía Física, del Centro de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM, Emilsson y Mancilla (1977). Siendo esta laguna un gran vaso de agua semicerrado y comunicado con el mar por dos bocas; los objetivos del presente estudio son: despejar la incógnita acerca del flujo neto de las aguas dentro de ella y establecer su correlación con diferentes parámetros.

La Laguna de Términos, se localiza en la porción SE, de la Bahía de Campeche. Está comunicada con el mar por dos bocas de cerca de 3 kilómetros de anchura y un máximo de 12 metros de profundidad: su forma se asemeja a una elipse con su eje mayor de 70 kms, y el menor de 25 kms, con una profundidad máxima de 4.4 metros cerca del centro (Fig. 1)

La región presenta un clima tropical con lluvia principalmente de mayo a octubre. La precipitación media anual es 1,378 mm y la temperatura media anual de 27ºC. Los vientos reinantes soplan del SE; en invierno, sin embargo ocurren a menudo los "nortes", vientos fuertes de relativamente corta duración (1 a 2 días).

El aporte de agua dulce a la laguna se hace principalmente a través de 4 ríos de los cuales el Candelaria, es el más importante. Con un escurrmiento medio anual de 15,777 millones de m³ , este río desemboca en la porción este de la laguna. El río Chumpán desemboca en la parte sur y aporta un promedio anual de 1,368 millones de m³ . Dos ramales del río Usumacinta, el río del Este, que tiene acceso a la laguna a través de la Boca de Atasta y el río Palizada desembocan en las porciones oeste y suroeste de la laguna, respectivamente. De estos ríos no existe aforo.

El tipo de mareas es "mixto diurno" con una amplitud media de 0.4 metros. La onda de marea penetra por ambas bocas produciéndose un encuentro de ambas ramas en el interior de la laguna. La influencia de los componentes K1 y 01 en la marea es preponderante (Grivel, 1969; Grivel y Arce, 1977).


PLANTEAMIENTO

En base a una primer campaña de reconocimiento del área, se planteó la hipótesis de existencia de un flujo neto de las aguas marinas entrando por una boca y saliendo por la otra; lo que vendría a ser un factor importante para entender el régimen hidrológico de la laguna, siendo por eso su evaluación muy importante para el propósito del proyecto global. Por otra parte, y en virtud de la existencia de las dos bocas, la onda de marea al avanzar hacia el interior de la laguna produce una configuración compleja de nodos y encuentros en su interior. En virtud de esta peculiaridad de la marea, era necesario escoger lugares dentro del área abierta de la laguna en donde la perturbación por la corriente de marea fuera mínima, lo que debía suceder en el encuentro principal entre las dos ramas de la onda. Para localizar la zona de encuentro, en mayo de 1976 se instalaron 6 mareógrafos de presión dentro de la zona en donde consideraciones teóricas hacían suponer la existencia del encuentro. Los registros obtenidos fueron comparados con los del mareógrafo instalado en el Puerto de Ciudad del Carmen, pudiendo así deducir el retraso de la onda de marea y localizar la zona de encuentro (Fig. 2).

Partiendo de la hipótesis de que el flujo neto de agua a través de la sección transversal de la laguna obedece a los efectos producidos por a) el régimen de viento local; b) la circulación litoral y c) la marea, se decidió el registro simultaneo de estos factores para poder establecer una eventual correlación entre este flujo, de un lado, y dichos factores del otro.





Fig. 1. Laguna de Términos, batimetría, ubicación de registradores y sección de correntomería (A-A')









Fig. 2. Zona de encuentro de las dos ramas de la onda de marca.









TABLA 1 INSTRUMENTOS USADOS Y REGISTROS OBTENIDOS DURANTE LA CAMPAÑA CILAT-1






RECOLECCIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS

La campaña de medición simultánea (CILAT-1) se efectuó durante los meses de febrero y marzo de 1977. La figura 1 señala la localización de los instrumentos instalados, la tabla 1 presenta los instrumentos usados y los registros obtenidos y en la figura 3 se hace un bosquejo de las instalaciones.

Los correntógrafos marca Aanderaa se instalaron en la sección escogida entre Isla del Cayo y Punta Cedros (puntos C1, C2 y C3) ; a dos metros del fondo, sobre un tubo sujetado a una cruz de madera y anclada en sus extremos con bloques de concreto.

El correntógrafo marca Interocean se instaló en mar abierto (punto C4) a cinco kilómetros al norte de Punta Bajamita, sobre la isobata de siete metros. Este instrumento fue suspendido de dos boyas sumergidas, quedando a 3.5 metros del fondo, sujetado por un muerto, conectado a su vez a otro muerto de una boya emergida. Desafortunadamente, accidentes con barcos camaroneros interrumpieron su registro en dos ocasiones.

Los mareógrafos de presión (puntos M1, M2, M3, M4, M5 y M6) se instalaron Entre ambas bocas con intervalos de seis a ocho kilómetros entre sí, se sujetaron a un tubo clavado en el fondo, en una profundidad de 1.30 metros.





Fig. 3. Una presentación esquemática de las instalaciones de la Campaña CILAT-1.





En cada una de las bocas se encontraba instalado un mareógrafo tipo flotador: el M7 en el muelle de Puerto Real y el M8 en el muelle fiscal de Cd. del Carmen, Campeche; este último mantenido por el Instituto de Geofísica de la UNAM, en funcionamiento permanente.

El anemógrafo marca Wilh-Lambrech (punto VI), se instaló en la Estación de Investigaciones Marinas "El Carmen", sobre una torre de 8.5 metros de altura.

El procedimiento de los registros fue integrado al Sistema de Adquisición y Manejo de Datos Oceanográficos (SAMDO) del Centro de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM.


RESULTADOS

FLUJO NETO DE LAS AGUAS

Como se podrá ver en la figura 4 el flujo neto de las aguas a través de la sección escogida en el interior de la laguna es predominante hacia el oeste; siendo mas notable en la porción norte de la sección que en la porción sur. Durante la campaña el flujo neto promedio fue de 1,370 m³/seg, el flujo máximo hacia el oeste fue de 3,840 m³/seg, comparativamente, el río Candelaria tuvo un gasto medio de 22 m³/seg, que representa el 1.6% del flujo total a través de la sección.





Fig. 4. a) Isopleta de la componente longitudinal de la corriente a través de la sección de correntometría. Nota: valores positivos indican corriente al este y valores negativos corriente al oeste en cm/seg. b) Flujo medio diario en la sección y c)Componente paralela (AP) a la costa, de la corriente litoral.






LA CORRIENTE LITORAL

Aunque el registro de corriente en el mar abierto se vio interrumpido, debido al doble accidente del correntógrafo, podemos reafirmar una correlación de igual sentido entre el flujo a través de la sección y la corriente litoral; esta corriente alcanzó valores de 50 cm/seg hacia el este, con viento "norte".


VIENTO Y CIRCULACIÓN DE LAS AGUAS

Por la época de la operación, los vientos reinantes correspondieron al sector sur (ESE) y los dominantes al sector norte, con "nortes" de hasta 12.5 m/seg (Fig. 5).

En la figura 6, se hace una correlación entre los valores promedio diario de corrientes y viento, en donde se puede apreciar, la existencia de una circulación ciclónica de las aguas, sobrepuesta al flujo neto de este a oeste entre las dos bocas de la laguna, favorecido especialmente por vientos del ESE.





Fig. 5. Frecuencia y velocidad media del viento por sector de dirección.









Fig. 6. Valores promedio diario de viento en el punto VI y corriente en los puntos C1, C2 y C3.





Los registros fueron sometidos a un análisis espectral utilizando técnicas descritas por Bloomfield (1976). No ocurre siempre una respuesta clara de la corriente a la fuerza proporcionada por el viento, sin embargo, con determinadas frecuencias del viento, sí existe una coincidencia. En la figura 7, que muestra los espectros del viento y corriente, correspondientes a 512 horas (21.3 días) de registro se manifiesta esa correlación entre las frecuencias 0.004-0.016 c.p.h. (10.4-2.6 días de período) alcanzando el espectro del viento un máximo en la frecuencia de 0.012 c.p.h. (período de 3.5 días) que coincide con la frecuencia de los "nortes". Otra correlación importante se encuentra entre las frecuencias 0.043-0.055 c.p.h. (18.2-23.3 horas de período). En el espectro de corriente, destaca un máximo en la frecuencia de 0.039 c.p.h. (período de 25.6 horas) , correlacionado a un mínimo de densidad en el espectro de viento; muy cercano al período de 25.8 horas de la componente armónica lunar principal (01), que es la principal constituyente de la marea en Cd. del Carmen (Grivel, 1969).


MAREAS

Las dos ramas de onda de marea que penetran a la laguna por ambas bocas se encuentran en la porción media lagunar en la línea entre Isla del Cayo y Punta Cedros.





Fig. 7. Espectros de potencia: a) De viento en el punto VI. b) De corriente en el punto CI.





Los "nortes" causan grandes variaciones del nivel medio del agua en la laguna en forma de ondas de largo período (S.R.H., 1976), lo que ocasiona inundaciones en las márgenes de la laguna. Esta correlación se puede ver en la figura 8 en donde la componente del viento normal a la costa (NNW) coincide estrechamente con las elevaciones del nivel de las aguas en la laguna y la componente del viento paralelo a la costa (ENE) coincide con las depresiones de la misma.

Se puede observar que el viento SE baja el nivel del agua en la laguna y favorece el flujo de agua hacia el oeste; mientras que, el "norte", introduce agua en la laguna, aumentando su nivel.


TEMPERATURA DEL AGUA

En la figura 9 se muestra una clara disminución de la temperatura cuando sopla el "norte", debido a la proximidad del frente frío. La secuencia horaria de temperatura muestra que el valor mínimo del día ocurre cerca de las 8 horas y el máximo cerca de las 17 horas, con un rango diario promedio de 1 °C. El rango de variación ocasionado por el "norte" es de 3°C.


SALINIDAD

Las variaciones en la salinidad en la laguna parecen estar de acuerdo a la dirección del flujo de las aguas, existe coincidencia de valores máximos de sal cuando el flujo es hacia el oeste (Fig. 9).





Fig. 8. a)Componente del viento perpendicular a la costa. B) Componente del viento paralelo a la costa. C) Variación de la altura de marea en el punto M4. d) Variación del nivel medio de las aguas en el punto M4.









Fig. 9.a) Variación de la salinidad en el punto C1. b) Variación de la temperatura en el punto C1. c) Variación de la temperatura en el punto C2. d) Variación de la temperatura en el punto C3. e) Variación diurna de la temperatura en el punto C1.







Agradecimientos

A Ingvar Emilsson, experto de la UNESCO, por la completa asesoría en la realización de este trabajo. A Agustín Fernández E., por su valiosa colaboración durante la campaña de medición; al personal del Laboratorio de Oceanografía Física: José Barberán y Miguel Ángel Alatorre por su colaboración en el procesamiento de datos. Así como al personal que labora en la Estación de Investigaciones Marinas "El Carmen", en Cd. del Carmen, Campeche.


LITERATURA

BLOOMFIELD, P.,Fourier Analysis of Time Series: An Introduction. John Wiley and Sons. 1976.

EMILSSON I. M. MANCILLA, Informe Técnico de Oceanografía (mimeografiado).Reporte de dos campañas preliminares y la campaña CILAT 1 del proyecto: Investigaciones sobre el Régimen Hidrológico de la Laguna de Términos y Áreas Marítimas Adyacentes.Centro Cienc. del Mar y Limnol. Univ. Nal. Autón. México.1977.

GRIVEL, P. F. U. R. ARCE, Configuración cotidal en la Laguna de Términos, Camp.(no publicado).Instituto de Geofísica, Univ. Nal. Autón. México1977.

GRIVEL, P. F., Constantes armónicas de 23 estaciones mareográficas instaladas en las Costas de México,An. Inst. Geof., Univ. Nal. Autón. Méx.1969.(1028).14.

S.R. H., Informe Técnico.(mimeografiado).Estudio de la Calidad del Agua en la Laguna de Términos, Campeche. Secretaría de Recursos Hidráulicos1976.

S.R.H.,. Informe Técnico (mimeografiado)Resumen de Aforos de la Dirección de Hidrología.Secretaría de Recursos Hidráulicos1977.






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