Seasonal and spatial variability of the euphotic zone in Bahía de Banderas
Keywords:
Chlorophyll-a, inorganic matter, satellite oceanography, water transparency, turbidityAbstract
Background. The euphotic zone (EUZ) is the most superficial section of the water column where solar radiation is sufficient to produce photosynthesis. In situ depth is measured using light profiler probes but can also be monitored using remote sensing. Objective. To determine the temporal and spatial variability of Bahía de Banderas Euphotic Zone (EUZ) and its relationship with other variables that contribute to turbidity. Methods. Different data sources (OceanColor, Copernicus, NOAA, CONAGUA) were used to obtain time series (2003 to 2020) of particulate inorganic matter (PIM), Chlorophyll-a (Chl-a), diffuse attenuation coefficient at 490 nm (Kd490), depth of the Secchi disk (ZSD), ZEU, daily precipitation and water level of the Ameca and Pitillal rivers and a correlation analysis was made between these variables, and a cluster analysis to determine if there are spatial differences in the bay, as well as scatter plots to observe trends among environmental parameters. Two seasonal maps (rainy and dry season) were drawn based on the climatic medians of ZEU and the prevailing geostrophic currents. Results. The euphotic zone (EUZ) was deeper from June to August (48.54 ± 21.93 m) and shallower from February to April (22.95 ± 12.98 m); the cluster analysis determined that the bay is divided into two areas: the north, whose ZEU is shallower (higher correlation with MIP and Chl-a), and the south, where it is deeper (higher correlation with Chl-a). Conclusions. The parameter that has the greatest effect on the depth of the ZEU is the Chl-a, and only the area closest to the mouth of the Ameca and Pitillal rivers presents an inverse relationship between the ZEU with the MIP and the Chl-a.
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References
Becker, R. A., J. M. Chambers & A. R. Wilks. 1988. The new S language. Wadsworth & Brooks/Cole. 702 pp. DOI: 10.1201/9781351074988
Behrenfeld, M. J. & P. G. Falkowski. 1997. A consumer’s guide to phytoplankton primary productivity models. Limnology and Oceanography 42(7): 1479-1491.
Best, D. J. & D. E. Roberts. 1975. Algorithm AS 89: The upper tail probabilities of Spearman’s ρ. Applied Statistics 24: 377-379. DOI: 10.2307/2347111
Borg, I. & P. J. F. Groenen. 2005. Modern multidimensional scaling: Theory and applications. 2nd ed. Springer Series in Statistics, Springer New York. 614 p.
Candela, A., K. Edelson, M. M. Gierach, D. R. Thompson, G. Woodward & D. Wettergreen. 2021. Using remote sensing and in situ measurements for efficient mapping and optimal sampling of coral reefs. Frontiers in Marine Science 8(689489): 1-17. DOI: 10.3389/ fmars.2021.689489
Carriquiry, J. D. & H. Reyes-Bonilla. 1997. Estructura de la comunidad y distribución geográfica de los arrecifes coralinos de Nayarit, Pacífico de México. Ciencias Marinas 23(2): 227-248.
Cerdeira-Estrada, S. & G. López-Saldaña. 2011. A novel satellite-based ocean monitoring system for Mexico. Ciencias Marinas 37(2): 237- 247. DOI: 10.7773/cm.v37i2.1921
Cervantes-Duarte, R., G. Gaxiola-Castro & J. E. Valdez-Holguín. 1993. Relationship between surface chlorophyll and chlorophyll in the euphotic zone of the Gulf of California: possible application to estimate primary production with data obtained by remote sensors. Ciencias Marinas 19(4): 473-490. DOI: https://doi.org/10.7773/ cm.v19i4.943
Chambers, J. M., A. E. Freeny & R. M. Heiberger. 1992. Analysis of variance; designed experiments. In: Chambers, J. M. & T. J. Hastie (Eds.). Statistical models in S. Wadsworth & Brooks/Cole, pp. 49.
CONAGUA (Comisión Nacional del Agua). 2022. Niveles hidrométricos de estaciones hidrométricas. Banco nacional de datos de aguas superficiales: Comisión Nacional del Agua. México.
Conrad, O., Bechtel, B., Bock, M., Dietrich, H., Fischer, E., Gerlitz, L., Wehberg, J.,
Wichmann, V., & J. Böhner, J. 2015. System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA)
v. 2.1.4, Geoscientific Model Development 8, 1991-2007, DOI:10.5194/gmd-8-1991-2015
Cortés-Lara, M. C., R. Cortés-Altamirano & A. P. Sierra-Beltrán. 2004. Presencia de Cochlodinium catenatum (Gymnodiniales: Gymnodiniaceae) en mareas rojas de Bahía de Banderas, Pacífico mexicano. Revista de Biología Tropical 52 (suplemento 1): 35-49.
Cupul-Magaña, F. G. 1998. ¿Quién es la Bahía de Banderas? Divulgare 21: 48-52.
DOF (Diario Oficial de la Federación). 2013. ACUERDO por el que se actualiza la disponibilidad media anual de las aguas superficiales en las cuencas hidrológicas Ixtapa, Pitillal, Cuale, San Blas, Huicicila y Tecomala, mismas que forman parte de la Región Hidrológica número 13 Río Huicicila. México, julio 12. También disponible en la página web: https://www.dof.gob.mx/
DOF (Diario Oficial de la Federación). 2018. ACUERDO por el que se dan a conocer los resultados del estudio técnico de las aguas nacionales superficiales en las cuencas hidrológicas Salado, Cocula, Ahuacatlán, Atenguillo, Ameca Pijinto, Ameca Ixtapa A, Talpa, Mascota y Ameca Ixtapa B, de la Región Hidrológica número 14 Río Ameca. México, febrero 12. También disponible en la página web: https:// www.dof.gob.mx/
Fiedler, P. C. 1992. Seasonal climatologies and variability of eastern tropical Pacific surface waters. NOAA Technical Reports 109: 1-65
Glynn, P. W. 1996. Coral reef bleaching: facts, hypotheses and implications. Global Change Biology 2: 495-509. DOI: 10.1111/j.1365- 2486. 1996.tb00063.x
Gohin, F. 2011. Annual cycles of chlorophyll-a, non-algal suspended particulate matter, and turbidity observed from space and in-situ in coastal waters. Ocean Science 7: 705-732. DOI: 10.5194/os-7- 705-2011
Gohin, F., J. N. Druon & L. Lampert. 2002. A five channel chlorophyll concentration algorithm applied to SeaWiFS data processed by SeaDAS in coastal waters. International Journal of Remote Sensing 23(8): 1639-1661.
Gómez-Villarreal, M. C., M. D. Martínez-Gaxiola & J. L. Peña-Manjarrez. 2008. Proliferaciones algales 2000-2001 en Bahía de Banderas, México según el sensor SeaWiFS. Revista de Biología Tropical 56(4): 1653-1664.
González-Luna, C., A. Filonov, O. Mireles & I. Tereshchenko. 2019. Análisis espectral y dispersión superficial de detritos suspendidos en la Bahía de Banderas mediante imágenes de satélite. Revista Cartográfica 98: 223-237. DOI:10.35424/rcarto.i98.148
Hamidi, S. A., H. Hosseiny, N. Ekhtari & B. Khazaei. 2017. Using MODIS remote sensing data for mapping the spatio-temporal variability of water quality and river turbid plume.
Journal of Coastal Conservation 21: 939-950. DOI: 10.1007/s11852-017-0564-y Harrell, F. E. Jr. 2022. Hmisc: Harrell miscellaneous. R package version 4.7-1.
Hijmans, R. 2022. Raster: Geographic Data Analysis and Modeling. R package version 1.6-17.
Hinderstein, L. M., J. C. A. Marr, F. A. Martinez, M. J. Dowgiallo, K. A. Puglise, R. L. Pyle, D.
G. Zawada & R. Appeldoorn. 2010. Theme section on “Mesophotic coral ecosystems: Characterization, ecology, and management”. Coral Reefs 29(2): 247-251. DOI: 10.1007/s0033 8-010-0614-5
Hu, C., Z. Lee & B. Franz. 2012. Chlorophyll a algorithms for oligotrophic oceans: A novel approach based on three-band reflectance difference. Journal of Geophysical Research 117: C01011. DOI: 10.1029/2011jc007395
IIEG (Instituto de Información Estadística y Geográfica de Jalisco). 2021. Área Metropolitana Interestatal de Puerto Vallarta-Bahía de Banderas. Gobierno del Estado de Jalisco, México. 37 p.
Kirk, J. T. O. 2011. Light and photosynthesis in aquatic ecosystems. Third edition. Cambridge University Press, United Kingdom. 649 p.
Lalli, C. M. & T. R. Parsons. 1997. The abiotic environment. In: Lalli, C. M. & T. R. Parsons (Eds.). Biological Oceanography: An Introduction. 2nd ed. Butterworth-Heinemann, pp.
-38. DOI: 10.1016/B978- 075063384-0/50058-X
Lavín, M. F., E. Beier, J. Gómez-Valdés, V. M. Godínez & J. García. 2006. On the summer poleward coastal current off SW México. Geophysical Research Letters 33: L02601. DOI: 10.1029/2005GL024686
Lee, Z. P. 2005. A model for the diffuse attenuation coefficient of downwelling irradiance. Journal of Geophysical Research 110: C02016. DOI: 10.1029/2004jc002275
Lee, Z. P., A. Weidemann, J. Kindle, R. Arnone, K. L. Carder & C. Davis. 2007. Euphotic zone depth: Its derivation and implication to ocean-color remote sensing. Journal of Geophysical Research 112: C03009. DOI: 10.1029/2006JC003802
Lonin, S. 1997. Cálculo de la transparencia del agua en la Bahía de Cartagena. Boletín Científico CIOH 18:85-92.
McQuitty, L. L. 1966. Similarity analysis by reciprocal pairs for discrete and continuous data. Educational and Psychological Measurement 26: 825-831. DOI: 10.1177/001316446602600402
Ouellette, W. & W. Getinet. 2016. Remote sensing for marine spatial planning and integrated coastal areas management: Achievements, challenges, opportunities and future prospects. Remote Sensing Applications: Society and Environment 4: 138-157. DOI: 10.1016/j. rsase.2016.07.003
Parkinson, C. L. 2003. Aqua: An earth-observing satellite mission to examine water and other climate variables. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 41 (2): 173-183. DOI: 10.1109/ TGRS.2002.808319
R Core Team. 2022. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. Available online at: https://www.R-project.org/
Revelle, W. 2022. Psych: Procedures for psychological, psychometric, and personality research. Northwestern University, Evanston, Illinois. R package version 2.2.9.
Rodríguez-Escobar, F. E. & L. E. Calderón-Aguilera. 2021. Mesophotic reefs of the Mexican Pacific: a ray of hope for benthic macroinvertebrates? Reef Encounter 36(1): 45-49.
Rousseeuw, P. J. 1987. Silhouettes: a graphical aid to the interpretation and validation of cluster analysis. Computational and Applied Mathematics 20: 53-65. DOI:
1016/0377-0427(87)90125-7
Ryding, S. O. & W. Rast. 1989. Control of eutrophication of lakes and reservoirs. United Kingdom, United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO), Programme on Man and the Biosphere (MAB), v. l, Parthenon Press, 314 p.
SINA (Sistema Nacional de Información del Agua). 2022. Características de las regiones hidrológicas. Servicio WS de la Comisión Nacional del Agua. También disponible en la página web: http://sina.conagua. gob.mx/sina/
Wei, T. & V. Simko. 2021. R package ‘corrplot’: Visualization of a correlation matrix. (Version 0.92).
Wright, J. & A. Colling. 1995. Light and sound in seawater. In: Wright, J. & A. Colling (eds.). Seawater: its composition, properties and behaviour. 2nd ed. Pergamon, pp. 61-84. DOI: 10.1016/B978-0-08-042518- 4.50010-4
Wu, M., W. Zhang & X. Wang. 2009. Application of MODIS satellite data in monitoring water quality parameters of Chaohu Lake in China. Environmental Monitoring and Assessment 148: 255-264. DOI: 10.1007/ s10661-008-0156-2
Xi, H., S. N. Losa, A. Mangin, P. Garnesson, M. Bretagnon, J. Demaria, M. A. Soppa, O. Hembise Fanton d Andon & A. Bracher. 2021. Global chlorophyll a concentrations of phytoplankton functional types with detailed uncertainty assessment using multi-sensor ocean color and sea surface temperature satellite products. Journal of Geophysical Research: Oceans 126: e2020JC017127. DOI: 10.1029/2020JC017127
Zamudio, L., H. E. Hurlburt, E. J. Metzger & O. M. Smedstad. 2002. On the evolution of castally trapped waves generated by hurricane Juliette along the Mexican West Coast. Geophysical Research Letters 29 (23): 2141. DOI: 10.1029/2002GL014769
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