DINÁMICA DE CORRIENTES 3D Y CONECTIVIDAD EN EL LAGO DE ZIRAHUÉN, MÉXICO

Abstract

El Lago Zirahuén (LaZ) es un lago tropical profundo y ecológicamente todavía uno de los mejores conservados de México. La caracterización hidrodinámica y la conectividad interna son aspectos importantes en varios temas, por ejemplo, en la estimación del flujo de nutrientes en la columna de agua, así como en la determinación de la dispersión de contaminantes o microorganismos con la consecuente evaluación del riesgo de potenciales zonas afectadas. Además, los fenómenos de este tipo están asociados a problemáticas reales vinculadas al deterioro de la calidad del agua del lago. En este trabajo se plantea resolver numéricamente la circulación 3D y la conectividad hidrodinámica interna en el LaZ para los periodos cálido (de verano con estratificación) e invernal (con mezcla vertical) del año, con énfasis en el movimiento vertical. Los datos utilizados incluyen series temporales de observaciones in-situ: campos de temperatura, batimetría, forzamientos meteorológicos, así como trayectorias de boyas a la deriva desplegadas durante algunas expediciones, las cuales además fueron usadas para la validación. El modelo numérico Delft3D-FLOW acoplado con el modelo de partículas Delft3D-PART, calcula las velocidades de las corrientes y múltiples trayectorias de deriva, con lo cual se estima la conectividad al utilizar funciones de densidad de probabilidad lagrangeanas (LPDF, por sus siglas en inglés) para diferentes escalas temporales (? = 1, 3, 7 y 15 días). Esta variable cuantifica y describe la probabilidad de movimiento dentro del LaZ. Como resultados se tienen que el rasgo hidrodinámico más importante es la variabilidad direccional del campo de velocidades superficial en respuesta al esfuerzo del viento. La variabilidad estacional está marcada por la mezcla vertical en invierno y por procesos de estratificación en verano, al formarse la termoclina y las principales capas: epilimnion, metalimnion e hipolimnion. El movimiento horizontal se divide en dos centros de circulación opuestos: ciclónico al norte y anticiclónico al sur, con ligeras diferencias estacionales en extensión, lo cual genera corrientes de borde más intensas causantes del transporte de desechos y otras sustancias a lo largo de la costa. Durante el invierno se desarrollan celdas de circulación verticales que indican la probable penetración de masas de agua desde superficie a capas inferiores, mientras que en el verano el intercambio vertical es inhibido por la estratificación. La conectividad superficial responde principalmente al forzamiento de viento, mientras que la conectividad entre capas es superior y más probable en invierno, pero se evidencia sólo entre epilimnion y metalimnion con probabilidades mayores al 80%. Finalmente, el modelo de conectividad se asocia directamente con patrones dispersivos derivados del movimiento lagrangeano, lo cual permite extender su aplicación a otras regiones y también adaptar el análisis para procesos específicos de interés.