Resumen de la tesis que presenta Giovanni Durante Barajas como requisito parcial para la obtención
del grado de Doctor en Ciencias en Oceanografía Física
On the flow through the Gulf of Mexico and its relationships with the Loop Current structure and variability
Resumen aprobado por:
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Dr. Julio Sheinbaum Pardo
Director de tesis
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Resumen en español
El Golfo de México (GoM) es una de las cuencas semi-cerradas más energéticas del océano global. Su circulación está dominada por la Corriente del Lazo (CL), que conecta el flujo de entrada proveniente del Caribe a través del Canal de Yucatán con la salida por el Estrecho de la Florida, formando parte del giro subtropical del Atlántico Norte. A pesar de décadas de investigación, los mecanismos físicos que acoplan la variabilidad de estos pasajes con la evolución y desprendimiento de remolinos de la CL permanecen parcialmente comprendidos. Esta tesis aborda cómo la variabilidad del flujo de entrada y salida regula la estructura, dinámica y transformaciones termo-halinas del sistema de la CL. El estudio integra observaciones de largo plazo de los anclajes Canek en Yucatán y Florida, datos hidrográficos y simulaciones numéricas de alta resolución. Se desarrolló una metodología para generar una base de datos de velocidades mapeada objetivamente y con estimación formal de incertidumbre (Capítulo 3), utilizada para analizar la co-variabilidad de los flujos de frontera (Capítulo 4) y los procesos submesoescalares que inducen transformaciones locales de masas de agua (Capítulo 5). En la Capítulo 3, utilizamos un esquema de mapeo objetivo con conservación de volumen para combinar más de una década de datos. Los resultados del mapeo fueron evaluados con validación cruzada. Además, el transporte de volumen mostró robustez ante pruebas de sensibilidad. La Capítulo IV, utilizamos el Análisis de Covarianza Máxima (ACM), para identificar los principales modos acoplados entre los flujos de Yucatán y Florida y el campo geostrófico de la CL. El primer modo Yucatán--CL (82% de la covarianza) vincula los desplazamientos laterales del núcleo de la Corriente de Yucatán con los ciclos de extensión--retracción de la CL, mostrando una respuesta aguas abajo de 30--60 días. El análisis Florida--CL revela que las fases extendidas de la CL coinciden con un ensanchamiento y desplazamiento norte del núcleo de la Corriente de Florida, mientras que las fases retraídas se asocian a chorros más someros y adyacentes a la plataforma. Un segundo modo relaciona la intensidad de la CL con el transporte total en Florida. En la Capítulo V, observaciones y una simulación NEMO de 900 m de resolución muestran que las Aguas de tipo Común del Golfo se forman in situ en el Canal de Yucatán durante separaciones de la Corriente de Yucatán, mediante compresión frontal submeso-escalar. El seguimiento lagrangiano confirma su origen local y confinamiento, mientras que simulaciones más gruesas no reproducen esta transformación, destacando la importancia de los procesos submesoescalares. En conjunto, la tesis demuestra que las corrientes de Yucatán, del Lazo y de Florida, forman un sistema dinámicamente interconectado, donde la geometría del flujo de entrada, los ajustes internos y la modulación del flujo de salida determinan la variabilidad de la Corriente del Lazo. Estos resultados aportan nuevos elementos para la asimilación de datos y un marco físico que integra transporte, estructura y transformación dentro del GoM.
Palabras clave: Corriente del Lazo, Corriente de Yucatán, Corriente de Florida, Canal de Yucatán, Golfo de México
Resumen en inglés
The Gulf of Mexico (GoM) is one of the most dynamically energetic semi-enclosed basins in the world ocean. Its circulation is dominated by the Loop Current (LC), which connects the Caribbean inflow through the Yucatan Channel with the outflow through the Florida Straits, forming part of the North Atlantic subtropical gyre. Despite decades of research, the physical mechanisms that couple variability at these boundary passages with LC evolution and ring-shedding remain incompletely understood. This thesis addresses the central question of how fluctuations in the inflow and outflow regulate the structure, dynamics, and water-mass transformations of the LC system. The study integrates long-term mooring observations from the Canek arrays in the Yucatan Channel and the Florida Straits, hydrographic surveys, and high-resolution numerical simulations. A comprehensive workflow was developed to create an uncertainty-quantified, objectively mapped velocity database (Chapter 3), subsequently used to analyze Gulf-wide boundary current co-variability (Chapter 4) and to investigate submesoscale frontal processes driving local water-mass transformation (Chapter 5). In Chapter 3, a volume-conserving objective mapping scheme was implemented to merge ~11 years of velocity records into a consistent daily gridded product. Cross-validation experiments confirmed reconstruction fidelity, while sensitivity tests showed that transport estimates remain robust even under reduced sampling. Chapter 4 employs Maximum Covariance Analysis (MCA) to identify the main coupled modes between the Yucatan and Florida flows and the LC geostrophic field. The first Yucatan--LC mode (82% of squared covariance) links lateral displacements of the Yucatan Current core with the LC extension--retraction cycle. Lagged analyses show that these perturbations propagate northwestward, indicating a 30--60 day downstream response. The Florida--LC analysis reveals that LC extensions coincide with northward shifts and broadening of the Florida Current, while retractions correspond to shallower, slope-attached jets. A secondary barotropic mode links LC intensity and total Florida Current transport. Chapter 5 combines mooring data and a 900 m-resolution NEMO simulation to examine the formation of Gulf Common Water--type waters within the Yucatan Channel. The results show that low-salinity anomalies previously interpreted as upwelling features actually form in situ through submesoscale frontal compression during Yucatan Current separations. Lagrangian backtracking confirms local origin and confinement, while model experiments at coarser resolution fail to reproduce these transformations, underscoring the importance of submesoscale processes. Altogether, the thesis demonstrates that Gulf boundary currents form a dynamically interconnected system wherein inflow geometry, internal adjustment, and outflow modulation jointly determine LC variability. The findings provide new observational constraints for data-assimilative modeling and a physical framework linking transport, structure, and transformation across the GoM.
Palabras clave: Loop Current, Yucatan Current, Florida Current, Yucatan Channel, Gulf of Mexico