Anàlisi experimental de la dinàmica estuariana de la Badia dels Alfacs

Abstract

La Badia dels Alfacs, situada al Delta de l’Ebre, es comporta com un estuari per l’aportació d’aigua dolça que rep dels canals de desguàs provinent dels arrossars que cobreixen una gran part de la plana deltaica durant els mesos d’estiu. Així, la badia té una dinàmica molt diferenciada entre els mesos de conreu de l’arròs i de mesures ecològiques per afavorir la fauna aquàtica, en els quals els canals es troben oberts (abril-gener) i de gener a abril, en el que els canals quasi no aporten aigua dolça. Això provoca forts gradients de salinitat que afecten de manera significativa a la hidrodinàmica de la badia. A més, es tracta d’un espai de mitilicultura (especialització de l’aqüicultura en la cria del musclo) amb un valor econòmic afegit. La qualitat de l’aigua afecta de forma significativa a la producció. Aquesta està influenciada tant per la càrrega de nutrients que aporta l’aigua dolça com per la hidrodinàmica de la badia. Unes condicions de temperatures extremes o un escenari d’hipòxia poden afectar a la producció. Per entendre els processos d’oxigenació de la badia cal estudiar globalment la seva hidrodinàmica. Així, en el present treball es fa un estudi de la hidrodinàmica estuariana a partir de dades experimentals de temperatura, salinitat i oxigen dissolt del projecte MESTRAL, no només amb el fi d’entendre millor els processos que es duen a terme dins de la badia durant els mesos de canals oberts i tancats, sinó també, d’analitzar com afecten aquests en el cultiu de musclos. Es disposen de dades de cinc campanyes, realitzades al Juny del 2012, al Juliol del 2013, al Setembre del 2013, al Maig del 2014 i al Febrer del 2014. Per a l’anàlisi de les dades s’empra una base de dades oceanogràfica (Ocean Data View) i per a la presentació dels resultats, s’utilitzen dues campanyes, la del Juny 2012 per al cas de canal obert i la de Febrer 2014 per al cas de canal tancat. Els resultats mostren com durant els mesos de canals tancats les distribucions són bastant homogènies, en canvi, en la època de canals oberts es produeix una estratificació en la columna d’aigua (tant en temperatura com en salinitat i densitat) i l’aigua superficial presenta una salinitat inferior degut a l’aportació d’aigua dolça. El model de caixes mostra uns fluxos advectius importants durant els mesos d’estiu, i inferiors durant l’hivern. En canvi, el flux difusiu pren molta més importància durant els mesos de canals tancats. La distribució d’oxigen dissolt indica que es donen valors molt pròxims a la hipòxia durant els mesos de canals oberts, en canvi, durant els mesos de canals tancat els valors d’oxigen dissolt son més elevats. Tot i així, el temps de residència indica que l’aigua tarda més en renovar-se durant els mesos de canals tancats. Així, els resultats indiquen que el flux difusiu pren més importància que el temps de renovació en els processos d’oxigenació. Els baixos valors d’oxigen dissolt durant els mesos de canals obert són deguts a que, tot i que el temps de residència és inferior, les bactèries tenen una gran activitat durant aquesta època, oxidant tota la matèria orgànica (provinent dels canals i per l’excés de fitoplàncton durant els mesos d’estiu), pel que el consum d’oxigen és molt elevat. A causa de la terbolesa de l’aigua provocada per la presència de matèria orgànica, per l’estratificació en la columna d’aigua i pel poc flux difusiu vertical, les capes més profundes arriben a valors molt baixos d’oxigen dissolt.

Alfacs Bay, located in the Ebro Delta, behaves as an estuary because of the fresh water inputs from the irrigation channels of the rice fields that cover the most of the delta plain during the summer months. This causes high gradients of salinity that affect significantly the bay hydrodynamics. So, the bay has a differentiated dynamic during the months of rice crop and ecological measures addressed to favour aquatic fauna, when the channels are open (AprilJanuary) and from February to April, when channels discharge much less fresh water. Moreover, it is a place with mussel production with and economic added value. The quality of water affects significantly the production. It is influenced by the nutrients load from the fresh water and by the bay hydrodynamics. Extremes conditions of temperature or a hypoxic scenario can affect productivity. In order to understand the oxygenation processes of the bay it is necessary to study their hydrodynamics. In the present work, a study of the hydrodynamics of the bay is done from experimental data of temperature, salinity and dissolved oxygen from the MESTRAL project, not only with the objective of understanding better the processes that take place within the bay during the months of open and closed channels but also analyzing how this processes affect the mussels growing. Data from five field campaigns are available, done in June 2012, July 2013, September 2013, May 2014 and February 2014. For the data analysis an oceanographic data base is used (Ocean Data View) and for the presentation of the results, two campaigns are used, June 2012 for the open channels case and February 2014 for the closed channels case. The results show that during the months of closed channels the distributions are quite homogeneous, however, in the open channels period a stratification in the water column is produced (both for temperature and for salinity and density) and the superficial water present lower salinities because of the fresh water inputs. The box model shows an important advective flux during the summer months, and a lower during the winter. On the other hand, the diffusive flux becomes more important during the months of closed channels. The dissolved oxygen distribution indicates that values very closed to hypoxia are given during the months of open channels, but during the months of closed channels the dissolved oxygen values are higher. However, the renewal time indicates that water needs more time to remove during the months of closed channels. So, the results indicate that the diffusive flux is more important than the renewal time in the oxygenation processes. The low values of dissolved oxygen during the open channels months are due to, even that the renewal time is lower, the bacteria have a high activity during this period, oxidizing organic matter (from the channels and because of the phytoplankton exceed during the summer months), so the oxygen consumption is very high. Because of the water turbidity caused by the organic matter presence, the stratification of the water column and the low vertical diffusive flux, the lower layers of the bay present very low values of dissolved oxygen.