Caracterización de la hidrodinámica del Mar Menor y los flujos de intercambio con el Mediterráneo mediante datos in situ y modelado numérico

Abstract

[SPA] La explotación no sostenible de los servicios que ofrecen a la sociedad las lagunas costeras como el Mar Menor, ha supuesto en muchas ocasiones la alteración de su estructura y funcionamiento. Conocer su hidrodinámica y los mecanismos de intercambio de agua con el mar abierto equivale a comprender en buena medida los procesos biológicos, químicos y ecológicos que en ellas tienen lugar, siendo éste el primer paso para su gestión integrada. Sin embargo, y hasta la fecha, no se dispone de un estudio sistemático de las variables hidrodinámicas del conjunto de la laguna y su sistema de canales de comunicación con el Mediterráneo. En el presente estudio se fondearon 6 sensores de presión y 6 correntímetros doppler distribuidos en el Mar Menor, Mar Mediterráneo y los 3 canales de comunicación entre los años 2010 y 2012. El objetivo de estos fondeos fue doble, de un lado, tener series temporales mayores de un año que permitieran conocer la variabilidad estacional de la hidrodinámica lagunar y, de otro, validar el modelo hidrodinámico implementado (ROMS - Regional Ocean Model System) para el Mar Menor. El principal forzante de las variaciones del nivel del mar en el la laguna es el efecto barométrico inverso en el Mar Mediterráneo. Los vientos provocan un desnivel del agua en el interior del Mar Menor de hasta 10 cm. Las corrientes superficiales se orientan en la dirección del viento, mientras que en profundidad las corrientes cercanas a la costa discurren mayoritariamente paralelas a ésta, dónde se incrementa su velocidad. En contraposición, se genera una corriente en sentido contrario al viento derivada de los gradientes de presión horizontales (contracorriente) y verticales (corriente de fondo). El sistema de corrientes internas de la laguna comprende tanto giros, a diferentes escalas y profundidades, como frentes. El intercambio de agua se produce por gradiente de presión horizontal en los canales. En Las Encañizadas se produce por viento y desnivel entre los dos mares, ejerciendo un papel determinante las zonas inundables, con un flujo neto medio diario de 0.30 Hm3/d en dirección al Mediterráneo. El Estacio responde a la marea y el efecto de barómetro invertido, sin apenas verse influido por el viento. Su flujo neto medio diario es de 0.19 Hm3/d en dirección al Mediterráneo. Por la morfología y orientación vientos y marea. El flujo neto medio diario es de 0.43 Hm3/d en dirección de entrada al Mar Menor. Los tres canales ejercen una contribución interdependiente al intercambio de agua. La tasa de renovación del agua es heterogénea en la laguna. El tiempo de residencia del agua de la denominada cubeta Norte y el litoral interior de la Manga se sitúa en torno a los 3-4 meses de media, el de la cubeta sur se sitúa en torno a los 6 meses de media, mientras que en el fondo puede ser superior a los 8 meses. La mayor tasa de renovación se produce en otoño-invierno donde se producen cambios de presión atmosférica bruscos con fuertes episodios de viento.

[ENG]The unsustainable exploitation of coastal lagoons benefits to society has often changed its structure and functioning. Knowing the hydrodynamics of the coastal lagoons and its water exchange mechanisms with the open sea is paramount to understand their physical, chemical and ecological settings, thus being the first step for its integrated management. In the Mar Menor, however, there is no a systematic study of the lagoon hydrodynamics as a whole including its communication channels. Six pressure sensors and six Acoustic Doppler Currents Profilers (ADCP) were deployed in the Mar Menor, Mediterranean Sea and in the three channels between 2010 and 2012. A time series spanning longer than a year provides a record of the seasonal variability of the lagoon hydrodynamics and, on the other hand, was used to validate the hydrodynamic model implemented (ROMS - Regional Ocean Model System). The inverse barometric effect of the Mediterranean Sea is the main forcing factor of the lagoon sea level variations. The winds can produce different elevation between the extremes of the lagoon of up to 10 cm. The surface currents are mainly due to winds, while in depth the currents are oriented mainly parallel to the coast, where their speed increases. In contrast, an off-wind current derived from the horizontal (counter-current) and vertical (bottom-stream) pressure gradients is generated. The system of internal currents of the lagoon comprises both gyres, at different scales and depths, and fronts. The water exchange is produced by horizontal pressure gradient in the channels. Winds and horizontal pressure gradient between the Mar Menor and the Mediterranean Sea are major forcing factor in Las Encañizadas. Wet/dry areas play a key role in the water exchange trough this channel system, with a mean daily net flow of 0.30 Hm3 /d towards the Mediterranean. The Estacio channel, responding to tides and inverted barometer effect, is hardly affected by winds. Its average daily net flow is 0.19 Hm3 /d towards the Mediterranean. Due to the morphology and orientation of the Marchamalo channel, the forcing is a combination of inverted barometer, winds and tide. The average daily net flow is 0.43 Hm3 /d towards the Mar Menor. The three channels have an interdependent contribution to the water exchange producing a heterogeneous water renewal rate in the lagoon. The residence time of the water in the surface northern part and the interior coast of La Manga is about 3-4 months on average, the one at the southern part is around 6 months on average, while at the bottom layer can be higher than 8 months. The highest renewal rate occurs in autumn-winter where abrupt atmospheric pressure changes when strong wind events occur