ESTUDIO DE LA DINÁMICA HIDRO-SEDIMENTOLÓGICA DEL RÍO DE LA PLATA: OBSERVACIÓN Y MODELACIÓN NUMÉRICA DE LOS SEDIMENTOS FINOS

SIMIONATO, C. G.; MOREIRA, D.; RE, M.; FOSSATI, M.

Proyecto Freplata - Ed. Buschi

Lugar: Buenos Aires; Año: 2011 p. 109

978-92-990052-9-3

Para encarar la gestión medioambiental del Río de la Plata de modo eficiente, se debe involucrar a la ciencias, , en particular en lo vinculado con los procesos hidro-sedimentológicos. Esto se debe a que los sedimentos intervienen en los procesos de erosión costera y avance del Delta del Paraná, el mantenimiento y dragado de los puertos y vías navegables, la deposición y puesta en biodisponibilidad de los contaminantes y en los ciclos biológicos de los peces y el fitoplancton, con los consecuentes impactos en las pesquerías. Muchos de estos procesos aún no son bien entendidos. La comprensión de la dinámica hidro-sedimentológica, a su vez, está fuertemente condicionada por la disponibilidad de observaciones in situ, requiriéndose de las mismas para la caracterización de los procesos físicos (que, para los sedimentos, dependen específicamente del sitio en cuestión) y para la calibración y validación de los modelos numéricos que representan esos procesos.   La problemática de la dinámica hidro-sedimentológica en el Río de la Plata a la escala de cuenca fue abordada por el Proyecto FREPLATA con la colaboración del IFREMER (Instituto Francés para la Explotación del Mar, Francia) y financiamiento del Fondo Francés para el Medioambiente Global (Proyecto FREPLATA-FFEM). Las tareas de recolección de datos iniciadas en 2009 se prolongaron hasta fines de 2010 comprendiendo la instalación de dos estaciones fijas y una boya oceanográfica, la realización de siete campañas oceanográficas específicas, la adquisición y calibración de imágenes satelitales diarias de material en suspensión y clorofila-a de alta resolución, y experimentos de laboratorio, con la contribución científico-técnica de Instituciones de los países de la cuenca. Éstas son el CIMA (Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera, CONICET-UBA, Argentina), el INIDEP (Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero, Argentina), el INA (Instituto Nacional del Agua, Argentina), el IMFIA (Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental, UdelaR, Uruguay), el SHN (Servicio de Hidrografía Naval, Argentina) y el SOHMA (Servicio Oceanográfico, Hidrológico y Meteorológico de la Armada, Uruguay). Este plan fue complementado por un programa de capacitación de recursos humanos, incorporando al proyecto jóvenes universitarios recién graduados y mediante el dictado de cursos en la Universidad de Buenos Aires por reconocidos especialistas franceses, propendiendo a atacar el problema de la escasez de recursos humanos formados en la temática y contribuyendo a la instalación de capacidades científico-técnicas a nivel regional. Se llevaron a cabo tareas de modelado numérico, incluyendo la instalación del modelo hidro-sedimentológico MARS-3D (Model for Applications at Regional Scale) de IFREMER en el CIMA/CONICET-UBA, el INA y el IMFIA/UdelaR, y su implementación mediante un conjunto de modelos regionales anidados de alta resolución.   Este trabajo resume los avances realizados en el marco del Proyecto. Más allá de la formación de recursos humanos, la instalación de nuevas capacidades al nivel del estado del arte en instituciones de la región y la adquisición de un conjunto de datos excepcional, los resultados de la aplicación del modelo numérico al estudio de la dinámica hidrosedimentológica del Río de la Plata ha contribuido significativamente a mejorar el conocimiento de los procesos que ocurren en este importante sistema costero. Los resultados más relevantes, relacionados con la dinámica de los sedimentos son:   1.         Los datos in situ permitieron, por primera vez, estudiar la variabilidad temporal de numerosos parámetros oceanográficos en la región y su co-variabilidad. Dichos parámetros y la turbidez exhiben gran variabilidad en todas las escalas de tiempo observadas, desde la estacional a la sub-anual (intra-estacional, sinóptica atmosférica y diurna). La asociación de esta gran variabilidad con la de la atmósfera sugiere que este sistema responde rápida e intensamente a cambios en sus forzantes. En este sentido, es esperable que en otras escalas no observadas en este conjunto de datos (escala inter-anual o mayores) se produzcan cambios importantes, cuyo estudio sólo será posible a través de un monitoreo continuo a lo largo de varios años.   2.         Los resultados del análisis de las imágenes satelitales de material inorgánico en suspensión en superficie indican que su concentración es máxima a lo largo de la costa argentina del Río de la Plata Superior y Medio, lo que está vinculado con la mayor carga de sedimentos del río Paraná respecto del Uruguay y con las corrientes de marea más intensas. La concentración de sedimentos exhibe un máximo en invierno y un mínimo en verano, que estaría relacionado con el período de aporte de sedimentos desde los tributarios y 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 material inorgánico suspendido se reduce drásticamente aguas abajo de la Barra del Indio, en asociación con la región del frente de salinidad, probablemente influido por los procesos de floculación y consecuente decantación que ocurren en esa región.   3.         Los resultados del análisis de las imágenes de clorofila-a sugieren que esta variable está condicionada por los sedimentos y estrechamente ligada con la hidrodinámica. En efecto, en la zona de la Barra del Indio, la reducción de la concentración de material inorgánico es acompañada por un marcado incremento de la concentración de clorofila-a, lo cual se vincula con la mayor disponibilidad de luz. Las concentraciones de clorofila-a y material inorgánico 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 del estuario exterior. Esto parece vincularse con el desplazamiento medio de la pluma de agua dulce a lo largo de esas estaciones, que se mueven 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. Una explicación posible es que en este estuario 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. Al mismo tiempo, durante esta estación y en todo el Río de la Plata, la concentración de material inorgánico en suspensión también disminuye, constituyendo un factor favorable adicional.   4.         En relación con la dinámica de los sedimentos, la interpretación de los datos disponibles muestra que las texturas de sedimentos de fondo predominantes son consistentes con la hidrodinámica de los corredores de flujo y la concentración de sedimentos en suspensión.   5.         Una metodología para la obtención de series temporales diarias de descarga sólida para material fino y grueso en los ríos Paraná de las Palmas y Paraná Guazú que se basa en datos continuamente accesibles, lo que la torna de gran utilidad para estudios de gestión del recurso a través de. simulaciones numéricas simplificadas de la dinámica sedimentológica forzada por la descarga continental, el viento local y la marea astronómica.   6.         La comparación de las soluciones numéricas obtenidas con los datos recogidos durante las campañas oceanográficas muestra que el modelo reproduce adecuadamente el orden de magnitud y el rango de variabilidad exhibido por las observaciones.   7.         La comparación de la solución numérica con observaciones satelitales MODIS indica que, con el grado de desarrollo alcanzado durante el proyecto, el modelo reproduce razonablemente las zonas de máxima concentración de sedimentos suspendidos en el Río de la Plata Superior, en las proximidades y el norte de Punta Piedras, y en Punta Rasa. A lo largo de la costa norte, entre Colonia y Montevideo, y a lo largo de la costa sur, en proximidades de Buenos Aires, el modelo subestima la concentración de sedimentos. La inclusión de olas, aún no consideradas en las simulaciones, incrementará la resuspensión de los sedimentos en las zonas someras del Río de la Plata, dando lugar a un aumento generalizado de la concentración.   8.         El análisis de las simulaciones permitió hacer inferencias acerca de los procesos físicos que determinan la dinámica sedimentológica en el Río de la Plata. En este sentido, se concluye que éste puede dividirse en cuatro regiones fundamentales en términos de dichos procesos:   a.         En el Río de la Plata Superior la dinámica está dominada por la deposición de sedimentos provenientes de los tributarios y, en menor medida, por la marea. En esta región el viento impacta como tercer forzante en orden de magnitud, advectando el sedimento junto con el agua.   b.         En el Río de la Plata Medio la concentración de los sedimentos en suspensión se reduce significativamente, como consecuencia de que los sedimentos decantan mayoritariamente en la región precedente.   c.         En proximidades y al norte de Punta Piedras, en condiciones hidro-meteorológicas moderadas, los sedimentos son resuspendidos por efectos de la marea, que incrementa su magnitud significativamente hacia la Punta. En cambio, durante las grandes tormentas esta región probablemente se rellene, de modo de conducir al relativo equilibrio morfológico observado en la naturaleza. En esta zona se observa una fuerte vinculación entre la concentración de los sedimentos suspendidos y los ciclos de sicigias y cuadraturas de la marea.   d.         En la región comprendida entre Punta Piedras y Montevideo y la Barra del Indio, en condiciones hidro-meteorológicas moderadas se produce la deposición del sedimento resuspendido en la zona anterior. Aquí el efecto del viento es máximo y el de la marea mínimo. Durante las grandes tormentas, se resuspende el material depositado, generando erosión del fondo.   A futuro pueden avizorarse numerosos temas de interés científico-práctico a explorar, para los cuales las tareas desarrolladas en el marco del Proyecto servirán de base. En particular, temas de gran importancia por su impacto socio-económico y ambiental son el modelado de los procesos biogeoquímicos (interrelaciones entre el sistema físico, químico y los organismos que habitan el mismo) y el modelado operacional. El sistema de monitoreo hidro-sedimentológico proporcionado por los instrumentos adquiridos durante el Proyecto FREPLATA-FFEM y los modelos numéricos que resultan de estas investigaciones servirán de base a la generación de un programa de monitoreo y alerta ambiental y calidad de agua, clave como parte del Plan de Acción Estratégica propuesto por FREPLATA.   Teniendo en cuenta la importancia ecológica, social y económica de la Cuenca del Plata, y que las limitaciones en las observaciones adquiridas (tanto en cantidad, como en calidad, como en período observado) condicionarán a futuro de modo inexorable la calidad y profundidad de la investigación científica que puede realizarse con los mismos y el grado de impacto sobre los distintos sectores productivos y/o campos de aplicación, se recomienda el mantenimiento de las estaciones de observación medioambiental instaladas en el Río de la Plata en el marco del Proyecto FREPLATA-FFEM durante un período de tiempo inicial de no menos de tres años. Sería deseable, durante ese período, prever los mecanismos para el mantenimiento de dichas estaciones durante por lo menos los próximos 10 años, para el monitoreo de la variabilidad climática y el cambio climático y propender al desarrollo de un sistema de modelado operacional en la región.