Variabilidad espacial y temporal de variables físico-químicas en la Laguna de Rocha.

Abstract

Las lagunas costeras de apertura y cierre intermitente (ICOLL) son un tipo particular de estuario que se caracteriza por su conexión intermitente con el mar. Esta conexión se da a través de uno o varios canales que se abren en la barra de arena que separa ambos cuerpos de agua. La Laguna de Rocha forma parte de un sistema de lagunas salobres ubicadas en la costa atlántica de Uruguay, que son clasificadas como ICOLLs. La conexión entre la laguna y el océano se da a través de un único canal, el cual en general, se abre de forma artificial, para evitar la inundación de las comunidades pesqueras que viven en sus márgenes y mejorar las condiciones de pesca. Desde 2019, dichas aperturas artificiales son reguladas mediante un protocolo (Conde et al. 2019). La Laguna posee una elevada productividad biológica y biodiversidad, así como un importante número de servicios ecosistémicos. En 2015, pasó a formar parte del Sistema Nacional de Áreas Protegidas y en 2016 fue declarada sitio RAMSAR. La barra de la Laguna de Rocha y su conexión con el océano juegan un rol clave en el funcionamiento de la laguna, por lo que es deseable conocer el efecto que ésta puede tener a largo plazo en la calidad del agua dentro de la misma. En este trabajo se desarrolló un modelo numérico bidimensional multiescala de la Laguna de Rocha que permite representar la hidrodinámica dentro de la laguna así como la formación, evolución y cierre del canal de conexión sin incurrir en las complejidades y altos costos computacionales de un modelo morfodinámico convencional. El modelo, implementado en TELEMAC-2D, se compone de un modelo hidrodinámico bidimensional de la laguna y la zona costera adyacente acoplado a un modelo hidro-morfodinámico simplificado del canal de conexión, el cual fue modelado como subrutina. Con el objetivo de modelar la calidad de aguas se incluyó la modelación de salinidad y temperatura dentro de la laguna. El modelo fue utilizado para comparar el comportamiento de la laguna a largo plazo bajo diferentes escenarios de políticas de apertura. Los resultados obtenidos permiten concluir que el escenario de nivel de apertura influye no solo en el número de aperturas anuales sino también en la distribución anual y campos de las diferentes variables estudiadas. Por una parte, este trabajo deja en evidencia la necesidad de continuar con mediciones continuas en la laguna y campañas de medición durante las aperturas de la misma para validar el modelo. Por otra parte, los resultados obtenidos permiten afirmar que el modelo hidro-morfodinámico simplificado puede ser implementado en matlab, incorporando los datos de caudal como condición de borde del modelo 2D sin perjuicio de los resultados. Una posible línea de trabajo que se plantea es la implementación del modelo para el estudio del efecto del cambio climático en la laguna mediante la definición de escenarios futuros. Este modelo constituye un precedente en el desarrollo de una herramienta numérica de bajo costo computacional que permite simular el comportamiento hidrodinámico y de la salinidad y temperatura dentro de la laguna de cierre y apertura intermitente.

Intermittently Closed/Open Lakes and Lagoons (ICOLLs) are a particularly dynammic form of estuaries characterized by periodic entrance closure to the ocean (McSweeney et al. 2017).The connection occurs when the sand barrier between the lagoon and the ocean breaches, naturally or atificially. This is the case of the Rocha Lagoon, located in the Atlantic Coast of Uruguay. The lagoon is connected to the ocean through a single channel that opens and ckises practically every year. In 2019, a protocol was developed in order to regulate artificial openings of the lagoon (Conde et al. 2019). Later, Teixeira and Solari (2020) analyzed how the possible opening protocols affect water levels in the lagoon and exchanges with the ocean in the mid to long term. However, no studies have dealt with the effect of opening protocols on the spatial distribution and temporal behavior of salinity and temperature inside the lagoon. Evidence suggests that the ecological conditions and water quality of the lagoons are affected by the physical, chemical and biological exchanges that depend on the connection with the ocean, having direct implications for species inhabiting the lagoon, species connectivity and fishing capacity (Mahanty et al., 2016). In the last decade, the Rocha Lagoon was declared a protected area due to its high biodiversity and productivity (e.g.: Ramsar site, MaB Biosphere Reserve, National System of Protected Areas - SNAP). In this work, a two-dimensional, multi scalar numerical model was developed to simulate the lagoon hydrodynamic, salinity and temperature variation; it is composed by a depth integrated numerical model that was coupled with a simplified, physical-based model for the hydro- and morpho-dynamic of the inlet. The model was implemented in TELEMAC-2D, incorporating the simulation of the formation, evolution and close of the inlet channel as a subroutine. The model was used to compare the long-term behavior of the lagoon under different opening policy scenarios. The spatial distribution of salinity and water temperature was analyzed by means and standard deviation fields, and time series were compared with measured data in two stations. The results revealed that the opening level has significant importance not only in management of floods, but also in physical variables as salinity and temperature, that affects the functioning of the entire ecosystem. The results obtained allow us to conclude that the opening level scenario influences not only the number of annual openings but also the annual distribution and fields of several of the different variables studied. This work highlights the need to continue with continuous measurements in the lagoon and measurement campaigns during lagoon openings to validate the model. A possible line of work is the implementation of the model to study the effect of climate change on the lagoon by defining future scenarios. This model constitutes a precedent in the development of a low computational cost numerical tool to simulate the hydrodynamic, salinity and temperature behavior within the lagoon during intermittent closure and opening.