Modelación del efecto del Niño y el aumento de nutrientes sobre el crecimiento de microalgas tóxicas en los canales y fiordos del sur de Chile

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I CONGRESO CHILENO DE INGENIERÍA AMBIENTAL EN SISTEMAS
ACUÁTICOS, CChIASA
Modelación del efecto del Niño y el aumento de nutrientes sobre el crecimiento de
microalgas tóxicas en los canales y fiordos del sur de Chile
Carolina Meruane1
Alberto de la Fuente2
RESUMEN EXTENDIDO
La costa del sur Chile en las regiones de Los Lagos y Aysén se ha visto afectada por
problemas de florecimientos de algas nocivas como la marea roja. Estos florecimientos
tienen severas consecuencias sobre el ecosistema acuático y la salud de la población,
debido a que reducen el contenido de oxígeno disuelto en la columna de agua, dañan
mecánicamente las branquias de los peces, y son tóxicas para los peces, bivalvos y el ser
humano (Kirkpatrick et al., 2004). Las floraciones de algas se producen por reproducción
de individuos que se encontraban en estado de latencia (Lembeye G. 2004, 2006), y que
germinan y proliferan rápidamente al encontrar las condiciones apropiadas de temperatura,
salinidad, nutrientes, entre otros (Molinet et al., 2003; Omand et al., 2011). En el caso
particular de la zona de estudio, la marea roja se debe principalmente a la presencia de
dinoflagelados y diatomeas (Suárez B. y Guzmán L. 1999; Seguel et al., 2005) y durante el
verano de 2016, bajo condiciones de El Niño, se desencadenó un florecimiento explosivo
de marea roja, que gatilló una fuerte crisis socio-ambiental (Subpesca, 2016).
El objetivo de este trabajo es modelar la hidrodinámica y calidad de aguas de la costa del
sur de Chile (Fig. 1), para estudiar la respuesta de las diatomeas y los dinoflagelados bajo
condiciones de El Niño y La Niña, y para concentraciones de nutrientes normales y
aumentadas en un orden de magnitud. Para esto, se utilizó el modelo eco-hidrodinámico
tridimensional ELCOM-CAEDYM (Hodges, B. and Dallimore, C. 2010a; Hipsey et al
2010; Trolle et al., 2012), y se modelaron 2 escenarios meteorológicos, el verano de 2011
asociado a La Niña y el verano de 2016 asociado a El Niño, y por cada uno se modeló las
condiciones de nutrientes medias y aumentadas en un orden de magnitud. Se utilizaron los
datos batimétricos y de línea de costa de las cartas del SHOA; los resultados del pronóstico
hidrodinámico global HYCOM como condición de borde oceánica; y el registro de
caudales diarios de la DGA para los afluentes de agua dulce. El tamaño horizontal de la
grilla fue 1x1 km2, con un espaciamiento vertical creciente desde 1 m en superficie hasta 10
m en profundad. El paso de tiempo se fijó en 360s, que satisface la condición de estabilidad
numérica. Finalmente, la condición de borde meteorológica (viento, temperatura, humedad,
radiación solar, etc.) se obtuvo de los re-análisis atmosféricos NCEP-NAR. Los resultados
hidrodinámicos fueron validados mediante la comparación de datos medidos y modelados
1 Modelación Ambiental Spa. Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile.
cmeruane@modelacion.cl
2 Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile. aldelafu@ing.uchile.cl

de perfiles verticales de salinidad y temperatura. Para la implementación de CAEDYM se
utilizó como condición inicial y de borde las concentraciones medias de los monitoreos
históricos de la DIRECTEMAR: PO4=0,02 mg/m3, NO2-NO3=0,25 mg/m3, NH4=0,015
mg/m3, SiO2=4,0 mg/m3.
Figura 1: (a-b) Ubicación de los fiordos australes de Chile (41oS - 46.5oS). (C) Batimetría
y línea de costa cartas batimétricas del SHOA. Los números indican la ubicación de los
principales los ríos: (1) río Maullín (4738 km2), (2) río Petrohué (2.640 km2), (3) río Puelo
(8817 km2), (4) río Yelcho (10979 km2), (5) río Palena (12745 km2), (6) río Cisnes (5047
km2), y (7) río Aysén (11590 km2).
La Figura 2 se presenta una validación de los resultados del módulo hidrodinámico
presentado en Meruane et al. (2013). Se observa un buen ajuste tanto en la temperatura
como en la salinidad, particularmente se reproduce la estructura de dos capas de zona de
fiordos, con una capa de agua dulce en superficie y agua salada en el fondo.

Figura 2: comparación de los datos medidos y modelados de la variación en la estructura
vertical de salinidad y temperatura en el fiordo Aysén (cercano al punto 7 de la Figura 1).
(Fuente: Meruane et al., 2013).
La Figura 3 resume los principales resultados: una diferencia de 2°C en la temperatura
superficial del mar (Fig. 3a y 3b), que se traduce en un aumento de las concentración de
dinoflagelados desde 2,5 hasta 5 mg/m3 (Fig. 3e) durante el episodio del Niño, mientras que
la concentración de diatomeas disminuye un poco (Fig. 3c). Esto se debe a que los
dinoflagelados tienen mayores temperaturas óptimas de crecimiento. Cuando aumenta la
concentración de nutrientes, se observa un aumento en la concentración de dinoflagelados
de 4,0 a 20 mg/m3 y desde 6,0 hasta 22 mg/m3 para La Niña y El Niño, respectivamente
(Fig. 3e y 3f); sin observarse cambios significativos en la concentración de diatomeas (Figs.
3c y 3d).

Se concluye que el efecto del aumento de temperatura del agua durante episodios del Niño
promueve el crecimiento de microalgas tipo dinoflagelados; sin embargo, las
concentraciones de nutrientes resultan ser determinantes en el crecimiento de microalgas
tóxicas.
Figura 3: Resultados asociados a la modelación de los episodios la Niña (verano de 2011,
línea azul) y el Niño (verano de 2016, línea verde). (a) y (b) Condición de borde de
temperatura en las fronteras del dominio obtenidas del modelo global HYCOM
Concentración máxima de diatomeas para el escenario de concentración normal de
nutrientes (c) y aumentada en un orden de magnitud (d). Concentración máxima de
dinoflagelados para el escenario de concentración normal de nutrientes (e) y aumentada en
un orden de magnitud (f).
Referencias
Hipsey, M.R., Antenucci, J.P., and Hamilton, D. 2010b. Computational Aquatic Ecosystem
Dynamics Model: CAEDYM v3.2. CWR Technical Note.
Hodges, B. and Dallimore, C. 2010a. Estuary, Lake and Coastal Ocean Model: ELCOM
v2.2. CWR Technical Note.

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