¿Por qué cambia el color del agua en Galveston? Un científico local expone los hechos

Mientras admiraba algunos paisajes al óleo sobre lienzo en ArtWalk, algo me llamó la atención: el color del agua de nuestra Costa del Golfo siempre ha estado cambiando.

Me detuve ante una pintura de una tarde de verano al atardecer, con agua plateada reflejando el brillo de una imponente nube blanca en el horizonte. Otras pinturas mostraban grandes barcos o pequeñas embarcaciones flotando en aguas de diferentes colores, desde el verde esmeralda hasta el azul profundo o un marrón turbio. Y, por supuesto, innumerables pinturas del amanecer en galerías de arte por toda la ciudad colorearon el agua en varios tonos de amarillo, naranja y rojo.

Las pinturas de paisajes locales siempre han representado una amplia gama de acuarelas en esta parte del mundo. El pintor marino y paisajista Julius Stockfleth nos dejó más de 200 pinturas sobre temas de Texas, muchas de las cuales retratan escenas costeras en un estilo realista y muestran una amplia gama de acuarelas. Vivió en Galveston de 1885 a 1907.

Aparentemente, la naturaleza dinámica y temperamental del cambio de color de nuestras aguas siempre ha sido parte de la vida a lo largo de la costa de Texas.

Lo que vi en las pinturas confirmó lo que he observado durante años de paseos matutinos y vespertinos por la playa en la isla de Galveston. Las condiciones y los colores del agua cambian rápidamente aquí, a veces varias veces en una sola caminata. Estas conclusiones me llevaron a investigar la ciencia detrás de las condiciones dinámicas del agua en esta parte del mundo.

En su estado natural, el agua es clara. Las superficies de agua actúan como un espejo, reflejando el paisaje o "paisaje celeste" cerca del horizonte. Cuando el agua mayoritariamente clara refleja un cielo azul, el agua misma aparece como un color azul intenso. Las nubes brillantes que se reflejan en el agua a menudo aparecen blancas o en varios tonos de gris.

Dos de los principales actores que cambian el color del agua de su estado claro a una alternativa más oscura son los sedimentos y la materia orgánica. Los materiales orgánicos, como el fitoplancton, a menudo dan al agua varios tonos de verde. Los sedimentos a menudo dan al agua un color más oscuro, que va desde el negro turbio hasta el marrón café o tonos más claros de marrón o amarillo.

Este artículo explica las diversas fuentes de sedimentos y material orgánico a lo largo de la costa superior de Texas y las complejas interacciones en la región debido a las corrientes de agua y los fenómenos climáticos extremos. Un tema importante de este artículo es que el cambio de acuarela a lo largo de la costa superior de Texas es un fenómeno natural que ha ocurrido a lo largo de la historia de esta región.

La costa superior del Golfo observa una sorprendente cantidad de días de aguas azules. Mucha gente se sorprende al ver fotografías de aguas de color azul intenso o al escuchar historias de personas que ven sus pies en aguas que les llegan hasta la cintura en lugares como Galveston.

La claridad del agua tiende a mejorar durante días consecutivos con vientos ligeros en el entorno costero. Las velocidades más bajas del viento se traducen en aguas más tranquilas, lo que permite que gran parte del sedimento de la columna de agua caiga al fondo marino. Las velocidades del viento en la superficie como ésta suelen ser localizadas e incluso cuando hace buen tiempo pueden aumentar en una zona pequeña cerca de tormentas eléctricas.

A escala regional, varios factores influyen en un patrón estacional que produce el mayor número de días de agua azul a finales del verano y el otoño. Una razón se relaciona con la dirección del viento en esta región. Más adelante en el verano, a menudo se instala un viento persistente del sur en el Golfo Occidental. Este viento ayuda a dirigir un pulso de agua que se mueve de sur a norte a lo largo de la costa de Texas, trayendo agua más azul y más salina, según el profesor de investigación y oceanógrafo Piers Chapman (Chapman 2021).

El agua que se mueve "hacia arriba" de la costa de esta manera bloquea el avance de agua menos salada con una mayor carga de sedimentos que se acerca a la costa superior de Texas desde Luisiana. Como resultado, las imágenes satelitales a veces muestran un marcado contraste entre el agua azul que se mueve hacia el norte a lo largo de la costa de Texas y el agua más marrón al sur de Luisiana.

Otoño También es una época favorable para los días de aguas azules en la región porque la cantidad de sedimentos vertidos por los ríos suele disminuir sustancialmente durante esa época del año. En octubre, por ejemplo, las tormentas primaverales y el deshielo han quedado muy atrás, y las fuertes lluvias de la temporada de clima tropical están llegando a su fin.

La mayor parte de la enorme cuenca del río Misisipi recibe la máxima precipitación en verano. Gran parte del valle del río Ohio y el valle medio del río Mississippi observan el clima más húmedo primavera, y partes del valle inferior del río Misisipi observan los meses más húmedos en invierno. Pero muy pocos sitios en esta enorme cuenca hidrográfica observan sus meses más húmedos en otoño, a excepción de unos pocos sitios cerca de la frontera entre Texas y Luisiana.

Cody Davis, guía de Green Tide Surf Fishing, señaló que el agua azul de finales del verano y el otoño puede durar mucho tiempo si los vientos permanecen suaves. Observó que a veces también se ve agua azul con viento terrestre desde el sureste si la carga reciente de sedimentos del río Mississippi ha sido baja. Añadió que esto es más común durante los meses de otoño.

Las fuertes lluvias arrastran el suelo a los ríos. Estos ríos descargan grandes cantidades de sedimentos en océanos, bahías y golfos, reduciendo la claridad del agua y oscureciéndola. Al menos seis ríos importantes descargan sedimentos lo suficientemente cerca de la costa superior de Texas como para cambiar el color del agua en esa región. Incluyen los ríos Mississippi y Atchafalaya en Luisiana, el río Sabine (incluido Neches) a lo largo de la frontera entre Luisiana y Texas, y los ríos Trinity, Brazos y Colorado en Texas.

Las tremendas tormentas e inundaciones que observamos a lo largo de la Costa del Golfo aumentan en ocasiones la carga de sedimentos de los ríos. Las inundaciones más graves causan una cantidad desproporcionada de impactos en la región, incluidas pérdidas de vidas y pérdidas financieras, al tiempo que descargan enormes cantidades de sedimentos.

El huracán Harvey (2017) es un ejemplo reciente de una tormenta que causó graves pérdidas durante días de lluvias torrenciales en el sureste de Texas. Nederland, una pequeña comunidad cerca de Port Arthur, observó 60,58" de pulgadas de lluvia durante Harvey, estableciendo el récord nacional de una sola tormenta para la mayor cantidad de lluvia observada por un ciclón tropical (Blake y Zelinsky 2018).

Además de las 68 vidas perdidas (Blake y Zelinsky 2018) y unas pérdidas estimadas en 125 mil millones de dólares (Centro Nacional de Huracanes 2018), Harvey descargó una enorme cantidad de sedimentos en las aguas costeras. La tormenta descargó el equivalente a 18 años de carga de sedimentos en la Bahía de Galveston y empujó una columna de sedimentos que se extendió por 34 millas hacia el Golfo desde la desembocadura de la Bahía de Galveston (Du y Clay 2019).

El río Misisipi descarga una cantidad sustancial de sedimentos en el Golfo debido a que su cuenca hidrográfica es muy extensa e incluye muchas áreas que observan grandes cantidades de nieve derretida en la primavera. Esta cuenca se extiende desde las Montañas Rocosas hasta los Apalaches, incluidas casi todas las Grandes Llanuras. La combinación de nieve derretida y fuertes lluvias primaverales provoca un aumento sustancial del río Mississippi cada año, especialmente de marzo a mayo.

El paisaje diseñado a lo largo del sistema del río Mississippi ha aumentado la cantidad de sedimentos vertidos en el Golfo con el tiempo. Durante generaciones, el río se desbordaba cada primavera, depositando sedimentos ricos en nutrientes a lo largo del delta de Luisiana. Sin embargo, en los últimos tiempos el río se ha vuelto altamente diseñado y los diques artificiales lo mantienen dentro de sus orillas durante la temporada de inundaciones. Como resultado, gran parte del sedimento que solía extenderse por el Delta ahora es expulsado al Golfo.

Este aumento de sedimentos vertidos en el Golfo puede verse atenuado, en cierta medida, por otros paisajes diseñados a lo largo del río Misisipi y sus afluentes. Por ejemplo, numerosas represas a lo largo del río Misuri capturan sedimentos mientras crean embalses, reduciendo así la cantidad de limo que el Misuri deposita en el río Misisipi. El panorama general aquí es que estos sistemas fluviales son extensos y complejos, y las decisiones sociales sobre cómo diseñar estas vías fluviales en lugares como Missouri e Iowa conducen a cambios ambientales en el Golfo, como mayores o menores cantidades de sedimentos vertidos.

Los sedimentos depositados a lo largo de la Costa del Golfo pueden resuspenderse cuando las tormentas del Golfo aumentan la altura de las olas y agitan las aguas costeras. Incluso en días soleados, la Costa del Golfo a menudo experimenta vientos terrestres persistentes que crean olas de capa blanca y agitan el agua costera. Las tormentas costeras localizadas y, con menor frecuencia, los ciclones tropicales, son otras características climáticas que pueden crear vientos fuertes y aguas turbulentas, resuspendiendo sedimentos que se depositaron previamente.

Tiene sentido que los sedimentos suspendidos tornen el agua de un color más oscuro, pero ¿por qué los sedimentos descargados del río Mississippi afectarían el color del agua en Galveston, más de 300 millas al oeste? El movimiento de este sedimento tiene todo que ver con las corrientes de agua predominantes a lo largo de la costa norte del Golfo.

Durante gran parte del año prevalece una corriente de agua de este a oeste en esta región del mundo. Esta corriente transporta una cantidad sustancial de sedimentos desde ríos como el Mississippi y el Atchafalaya hasta la costa de Texas. El mapa a continuación, proporcionado por (Explorador oceánico de la NOAA et al. 2017) muestra las corrientes predominantes en la región. Se ha añadido una estrella roja a este mapa para mostrar la ubicación de Galveston.

Según Piers Chapman, profesor de investigación de Oceanografía en Texas A&M, el sedimento del río Mississippi que se descarga en el Golfo se divide en dirección: aproximadamente el 50 % viaja hacia el este y el 50 % viaja hacia el oeste después de ingresar al Golfo (Chapman 2021). El río Mississippi descarga un volumen de agua tan alto que es la principal fuente de sedimentos suspendidos que se dirigen hacia Texas, a pesar de que la desembocadura del Mississippi está a más de 125 millas al este y más lejos de Texas que el río Atchafalaya. Chapman estima que al pasar de este a oeste, al sur de la costa de Luisiana, aproximadamente el 70% del sedimento proviene del Mississippi y el 30% del Atchafalaya.

El río Sabine, en la frontera entre Texas y Luisiana, descarga menos sedimentos generales que el Mississippi y el Atchafalaya, pero su posición a lo largo de la frontera con Texas permite que un mayor porcentaje de su descarga impacte la costa de Texas. En marzo de 2016, un río atmosférico de humedad, apodado Maya Express, debido a sus orígenes cerca de la Península de Yucatán, arrojó 19 pulgadas de lluvia en la cuenca de Sabine, hinchando el río a niveles récord (McIntosh y Lander 2017). El río de color marrón café cerró la I-10 cerca de la frontera entre Texas y Luisiana mientras sus aguas de inundación y una enorme cantidad de sedimentos fluían hacia el Golfo. Los sedimentos de este tipo de inundación generalmente llegan a la costa superior de Texas debido a la corriente predominante de este a oeste.

A veces, una corriente fina, de apenas varios cientos de metros de ancho, fluye cerca de la costa, mientras que el agua a menos de media milla de la costa no se ve muy afectada por esta corriente. Cuando este patrón se establece, el agua cercana a la costa puede tener un color más oscuro o incluso parecer un tono marrón claro, mientras que el agua frente a la costa es más clara o incluso azul. Las fotografías aéreas de las aguas costeras a veces representan este límite de color nítido cerca de la costa.

La rana Gustavo cantó una vez una canción llamada: "No es fácil ser verde" Muchas cosas en la naturaleza parecen verdes, incluidos reptiles y anfibios y, por supuesto, la vegetación. Pero ¿qué explica la ciencia detrás del agua verde?

A veces, el fitoplancton puede hacer que las aguas costeras parezcan verdes. El fitoplancton vuelve verdes eficientemente las aguas superficiales porque se encuentran principalmente cerca de la superficie del agua, donde están expuestas a la luz solar (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica 2021).

Si bien estas algas marinas microscópicas se encuentran de forma natural en el medio ambiente, las aguas ricas en nutrientes, a veces influenciadas por el hombre, pueden mejorar las floraciones de fitoplancton, tiñendo el agua de varios tonos de verde. La escorrentía de fertilizantes y otros productos químicos agrícolas de los estados del Medio Oeste y las Llanuras puede llegar al río Mississippi y descargar grandes cantidades de nutrientes al Golfo, tiñendo el agua de un tono verde a lo largo de la costa norte del Golfo.

La acuarela a lo largo de la costa superior de Texas es dinámica y temperamental, y a menudo cambia de apariencia y características varias veces al día. La presencia de sedimentos y material orgánico en el agua puede cambiar el color en muchos tonos diferentes de gris, marrón, negro o verde. Gran parte de los sedimentos y materiales orgánicos de nuestras aguas costeras son originarios o están fuertemente influenciados por el caudal de los ríos de la región.

Los días de aguas azules son más comunes cuando los vientos locales disminuyen, lo que permite que los sedimentos caigan de la columna de agua a medida que el movimiento del agua se calma. A finales del verano o el otoño, un pulso de agua de sur a norte a menudo trae agua más azul y salada "hacia arriba" de la costa de Texas desde el sur de Texas. Este pulso de agua puede bloquear eficazmente el agua más fresca con altas cargas de sedimentos que se acercan a Texas desde Luisiana.

Los días de aguas azules también son más comunes a fines del verano o en otoño porque la descarga de sedimentos de los ríos regionales generalmente ha disminuido para entonces, ya que el gran volumen de escorrentía de los ríos debido al derretimiento de la capa de nieve y las tormentas primaverales se ha desvanecido en el pasado en ese momento. Sin embargo, los residentes de esta región desde hace mucho tiempo le dirán que las aguas azules, verdes, marrones y grises pueden aparecer en cualquier época del año.

Los entusiastas de la costa deberían sentirse alentados a comprender que estos procesos son naturales y han dominado el medio ambiente costero desde mucho antes de que los humanos habitaran esta región. Así que cuando nos encontramos en la playa de Galveston o en la península de Bolívar en una tranquila tarde de verano y observamos cómo las nubes rosadas y lavanda se acercan a la costa sobre aguas multicolores, debemos recordar que somos participantes de un retrato atemporal.

Así que tómate un poco más de tiempo en tu próximo viaje a la costa superior de Texas para ver el agua en diferentes condiciones climáticas y diferentes cantidades de luz solar. Te sorprenderán los variados colores que verás. Y a diferencia de Julius Stockfleth, puedes capturar estas imágenes sin esfuerzo con solo tocar tu dedo y publicarlas instantáneamente en las redes sociales.

Referencias

Anderson, JB, DJ. Wallace, A. Simms y AB. Rodríguez, 2016: Reciclaje de sedimentos entre fuente y sumidero durante un ciclo eustático: sistemas de la cuenca noroeste del Golfo del Cuaternario tardío. Reseñas de Ciencias de la Tierra, 153, 111-138.

Blake, ES y DA. Zelinsky, 2018: Informe de ciclones tropicales, huracán Harvey. Centro Nacional de Huracanes, Miami, Florida, Estados Unidos. 77 págs. Disponible en la Web en: https://www.nhc.noaa.gov/data/tcr/AL092017_Harvey.pdf.

Chapman, P., 2021: Comunicación personal con Piers Chapman, profesor de investigación en la Universidad Texas A&M. 19 de mayo de 2021.

Du, J., K. Park, T. Dellapenna y JM. Clay, 2019: Dramáticas respuestas hidrodinámicas y sedimentarias en la Bahía de Galveston y la plataforma interior adyacente al huracán Harvey. Ciencia del Medio Ambiente Total, 653, 554-564.

McIntosh, J y K. Lander, 2017: Modelado de ríos atmosféricos y el potencial de inundaciones en el sudeste de Texas: un estudio de caso del Maya Express y la inundación del río Sabine en marzo de 2016. Presentación en la Reunión de Otoño de la Unión Geofísica Americana 2016, San Francisco, California. Enlace: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2016AGUFM.A51E0104M/abstract.

Centro Nacional de Huracanes, 2018: el más costoso de Estados Unidos Tablas de ciclones tropicales actualizadas. Centro Nacional de Huracanes, Miami, Florida, Estados Unidos. Enlace: https://www.nhc.noaa.gov/news/UpdatedCostliest.pdf.

Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, 2021: ¿Qué es el fitoplancton? Enlace: https://oceanservice.noaa.gov/facts/phyto.html.