Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Electromagnetic model of an artificial cloud-to-ground lightning and its potential use on geophysical exploration
No full textLos rayos nube-tierra son la fuente indirecta del método magnetotelúrico para periodos inferiores a un segundo. No importa dónde se produzcan en el planeta, los campos electromagnéticos llegan al lugar de medición como ondas planas que viajan entre la ionosfera y la tierra. Por lo tanto, no es necesario modelar directamente el efecto de los rayos en el método magnetotelúrico. Sin embargo, en esta tesis se plantea que la aplicación directa de los rayos puede proporcionar información del subsuelo. Para lograrlo, se formuló la ecuación diferencial del fenómeno y se obtuvieron los campos electromagnéticos dentro de la tierra. Además, se realizó un análisis funcional con las derivadas de Fréchet para determinar la profundidad de investigación. También se propusieron nuevas definiciones de resistividad aparente, analizando su comportamiento en una tierra estratificada. El desarrollo matemático demuestra que es posible modelar los campos electromagnéticos para una tierra homogénea y anisotrópica, además, se obtuvo la solución analítica para las derivadas de Fréchet. Es importante mencionar que bajo el modelo teórico de los rayos, se puede considerar el método de corriente directa y el magnetotelúrico como casos particulares de una sola técnica.Cloud-to-ground lightning are the indirect source of the magnetotelluric method for periods of less than one second. No matter where they occur on the planet, electromagnetic fields arrive at the measurement site as plane waves traveling between the ionosphere and the ground. Therefore, it is not necessary to directly model the effect of lightning in the magnetotelluric method. However, in this thesis it is proposed that the direct application of lightning can provide information from the subsurface. To achieve this, the differential equation of the phenomenon was formulated and the electromagnetic fields inside the earth were obtained. In addition, a functional analysis was performed with Fréchet derivatives to determine the depth of investigation. New definitions of apparent resistivity were also proposed, analyzing its behavior on a stratified earth. Mathematical development shows that it is possible to model electromagnetic fields for a homogeneous and anisotropic earth, in addition, the analytical solution for Fréchet derivatives was obtained. It is important to mention that under the theoretical model of lightning, the direct current and the magnetotelluric methods can be considered as particular cases of a single technique
Analysis of the mitochondrial genome and contigs obtained by second generation sequencing of snooks Centropomus viridis and Centropomus nigrescens
No full textEn México, la acuicultura es una actividad muy importante debido a que contribuye a aportar una fuente de alimento rica en proteínas, vitaminas y lípidos esenciales, asimismo, ayuda a la economía del país. De la gran diversidad de peces en el país, los robalos Centropomus viridis y Centropomus nigrescens son las especies que presentan más popularidad en mercados locales. El objetivo del presente estudio fue obtener y analizar los genomas mitocondriales (mitogenomas) de las especies Centropomus viridis y Centropomus nigrescens y compararlos con otros mitogenomas de especies similares. Para conseguir los mitogenomas de estos organismos se extrajo el ADN total del músculo y de la aleta de dos peces obtenidos por donaciones siguiendo los protocolos del Laboratorio de Genética Acuícola del Departamento de Acuicultura del CICESE. Las muestras de mejor calidad se enviaron a secuenciar mediante el método de segunda generación con la plataforma Illumina. Las lecturas obtenidas de la secuenciación se evaluaron utilizando las regiones de mejor calidad, con estas lecturas se realizó un ensamblaje de Novo, un mapeo y extracción de contigs, y un análisis de Blastn y Blastx para identificar regiones de interés en el resto de las lecturas. Los mitogenomas completos obtenidos de C. viridis y C. nigrescens son similares a los genomas mitocondriales reportados en el GenBank que corresponden a especies del orden Carangaria incertae sedis. Con los análisis filogenéticos utilizando los genomas mitocondriales completos y la región 18S ARNr, se logró comprender mejor las relaciones filogenéticas de ambas especies, además se identificaron genes de interés e información de microsatélites lo que, se espera, facilitará investigaciones futuras en estos robalos. Se espera que la información generada en este trabajo pueda ayudar a seleccionar reproductores y contribuir a preservar el acervo genético.In Mexico, aquaculture is an important activity because it contributes to provide a food source rich in protein, vitamins and essential lipids, and it also helps the country's economy. There are various species of fish that are consumed throughout the country, but the snooks Centropomus viridis and Centropomus nigrescens are very popular species in local markets. The aim of this study was to obtain, analyze and compare the mitochondrial genomes (mitogenomes) of the Centropomus viridis and Centropomus nigrescens species with the mitogenomes of closely related species. To obtain the mitogenomes of these organisms, total DNA was extracted from the muscle and fin of two fish obtained by donations and following the protocols of the Aquaculture Genetics Laboratory of the CICESE Department of Aquaculture. The best quality samples were sent for sequencing using the second-generation method with the Illumina platform. The obtained reads from the sequencing were evaluated using the best quality regions, with these reads, a de Novo assembly. The complete mitogenomes obtained from C. viridis and C. nigrescens are similar to the mitochondrial genomes reported stored in the GenBank that correspond to species of the order Carangaria incertae sedis. With the phylogenetic analyzes using the complete mitochondrial genomes and the 18S rRNA region, it was possible to better understand the phylogenetic relationships of both species, in addition, genes of interest and microsatellite information were identified, which, it is considered, will facilitate further investigations. It is expected that the information generated in this work can help select broodstock and contribute to preserving gene stocks
Obtaining semiconductor-semiconductor nanocomposite materials for hydrogen production by heterogeneous photocatalysis
No full textLa producción de hidrógeno mediante fotocatálisis heterogénea a través del fotorreformado de metanol ha surgido como una estrategia para abordar los desafíos energéticos y ambientales actuales. Este proceso combina la conversión de una mezcla metanol/agua, con la eficiencia de la fotocatálisis para generar hidrógeno limpio y renovable. Uno de los factores más importantes en el proceso de la fotocatálisis heterogénea, es la capacidad que presenta un semiconductor para absorber luz con energía dentro del rango del espectro visible. El g-C3N4 es uno de los materiales más estudiados recientemente para la producción de hidrógeno, ya que presenta una banda prohibida de 2.7 eV, aparte de una alta estabilidad química y térmica, así como un bajo costo de producción. Sin embargo, el g-C3N4 tiene limitaciones en su eficiencia debido a la rápida recombinación del par electrón/hueco (e- /h+), lo que reduce la tasa de producción de H2. Para superar esta limitación se suelen hacer modificaciones por medio de dopantes o formando uniones con otros semiconductores, como las que se hicieron en este trabajo. El nanocompuesto que se utilizó para la producción de H2 mediante el fotorreformado de metanol es el Pt/MnCo2S4/B-g-C3N4 que consiste en una estructura formada por nitruro de carbono grafítico dopado con boro (B-g-C3N4), sulfuro de manganeso-cobalto (MnCo2S4) y platino (Pt). El B-g-C3N4 actúa como el fotocatalizador clave en la reacción de producción de H2 ya que cuenta con una estructura de banda electrónica adecuada que le permite absorber luz solar y generar pares (e-/h+) para activar la reacción. El MnCo2S4 se empleó para favorecer la separación y migración de los portadores de carga. El papel del Pt fue el de acelerar la reacción de reducción para la formación de la molécula de H2. La serie de fotocatalizadores de Pt/MnCo2S4/B-g-C3N4 que fueron sintetizados, demostraron una alta estabilidad y actividad fotocatalítica en la producción de hidrógeno a partir del fotorreformado de metanol/agua, tanto en condiciones con luz UV como en condiciones con luz visible, permitiendo alcanzar una producción de 947.9 μmol g-1 h-1 y 716.4 μmol g-1 h- respectivamente.Hydrogen production through heterogeneous photocatalysis via methanol photoreforming has emerged as a strategy to address current energy and environmental challenges. This process combines the conversion of a methanol/water mixture with the efficiency of photocatalyst to generate clean and renewable hydrogen. One of the most crucial factors in the heterogeneous photocatalysis process is the semiconductor's ability to absorb light within the visible spectrum energy range. Recently, g-C3N4 has been extensively studied for hydrogen production due to its 2.7 eV bandgap, high chemical and thermal stability, and low production cost. However, g-C3N4 has limitations in its efficiency due to the rapid recombination of electron/hole pairs (e-/h+), which reduces the H2 production rate. To overcome this limitation, modifications are often made through dopants or forming junctions with other semiconductors, as is done in this study. The nanocomposite used for hydrogen production via methanol photoreforming is Pt/MnCo2S4/B-g-C3N4, which consists of a structure composed of borondoped graphitic carbon nitride (B-g-C3N4), manganese-cobalt sulfide (MnCo2S4) and platinum (Pt). B-gC3N4 acts as the critical photocatalyst in the H2 production reaction. It possesses an appropriate electronic band structure that absorbs solar light and generates electron-hole pairs (e-/h+) to activate the reaction. MnCo2S4 was used to promote the separation and migration of charge carriers. The role of Pt is to accelerate the reduction reaction to form H2 molecules. The series of synthesized Pt/MnCo2S4/B-g-C3N4 photocatalysts demonstrated high stability and photocatalytic activity in hydrogen production via methanol/water photoreforming, both under UV and visible light conditions, achieving a production rate of 947.9 μmol g-1 h-1 and 716.4 μmol g-1 h-1, respectively
Evaluation of the release kinetics of hydrophilic and lipophilic compounds from polymer-lipid hybrid nanoparticles
No full textEn el tratamiento de enfermedades, la administración de dosis múltiples es una estrategia común para mantener la concentración de los fármacos dentro de un margen terapéutico. Sin embargo, la adherencia de los pacientes a este tipo de tratamiento puede ser un desafío, llevando a una administración irregular de dosis. Una alternativa utilizada para abordar este reto son las nanopartículas híbridas polímero/lípido(NPPLs), las cuales, con menos administraciones, tienen el potencial de alcanzar la dosis necesaria en el tratamiento, posibilitando entonces el incremento del apego al tratamiento. En nuestro proyecto, se llevó a cabo la síntesis de nanopartículas de ácido poli láctico-co-glicólico (PLGA) recubiertas de lecitina de soya, por medio de técnicas de nanoprecipitación y autoensamblaje. Además, integramos estas nanopartículas en una matriz polimérica a base de aerogeles de gelatina de manera que estuvieran distribuidas de manera homogénea y concentrada. Nuestro enfoque central radica en entender la cinética de liberación de un compuesto hidrofílico (ácido gálico) y uno lipofílico (quercetina) a partir de este sistema. Logramos sintetizar nanopartículas con un diámetro hidrodinámico de 100 ± 15 nm, 153 ± 33 y149±21 nm, en el caso de las nanopartículas vacías y cargadas con ácido gálico y cargadas con quercetina, respectivamente. La eficiencia de encapsulación del ácido gálico fue del 90 ± 5 % y de la quercetina fue del 70 ± 10 %. Los resultados que obtuvimos muestran que el ácido gálico sigue una cinética del modelo de Korsmeyer-Peppas, con un valor de n = 1.01 y la quercetina una cinética de primer orden. Dado que los compuestos encapsulados tuvieron una liberación más lenta con respecto a los compuestos libres en los aerogeles de gelatina, nuestro trabajo indica que el encapsulamiento en NPPLs de un compuesto bioactivo, independientemente de su naturaleza química, puede ayudar a retrasar su liberación y reducir el número de dosis administradas, en consecuencia, esto pudiera contribuir a incrementar el apego de un paciente al tratamiento.In the treatment of diseases, the administration of multiple doses is a common strategy to maintain drug concentrations within a therapeutic range. However, patient adherence to this type of treatment can be challenging, resulting in irregular dosing. An alternative approach used to address this challenge involves polymer/lipid hybrid nanoparticles (NPPLs), which have the potential to achieve the necessary drug dose with fewer administrations, thereby increasing treatment adherence. In our project, we synthesized poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) nanoparticles coated with soy lecithin using nanoprecipitation and self-assembly techniques. These nanoparticles were then integrated into a polymer matrix based on gelatin aerogels to ensure homogeneous and concentrated distribution. Our main focus was to understand the release kinetics of a hydrophilic compound (gallic acid) and a lipophilic one (quercetin) from this system. We successfully synthesized nanoparticles with a hydrodynamic diameter of 100 ± 15 nm, 153 ± 33 nm, and 149 ± 21 nm for empty nanoparticles, gallic acid-loaded, and quercetin-loaded nanoparticles, respectively. The encapsulation efficiency was 90 ± 5 % for gallic acid and 70 ± 10 % for quercetin. The results we obtained indicate that gallic acid follows Korsmeyer-Peppas kinetics with a value of n = 1.01, while quercetin exhibits first-order kinetics. Since the encapsulated compounds showed slower release compared to free compounds in gelatin aerogels, our work suggests that encapsulation in NPPLs with a bioactive compound, regardless of its chemical nature, can help delay its release and reduce the number of doses administered. Consequently, this could contribute to improve patient treatment adherence
Physical functionality of coral reefs in the mexican Pacific (Bahía de Los Ángeles, Bahía de La Paz, Bahía de Banderas y Bahías de Huatulco)
No full textLos corales son la base en la estructura y funcionamiento de los arrecifes. Sin embargo, en las últimas décadas, estos ecosistemas han sufrido un deterioro debido a presiones naturales, antrópicas y factores de gran escala como el cambio climático. En general, la cobertura de corales ha disminuido y aunque en algunos casos se ha observado su recuperación, la caracterización de la funcionalidad de la estructura física de los sistemas ha sido escasamente explorada. El presente trabajo evalúa la funcionalidad física de los arrecifes de coral en cuatro áreas a lo largo del Pacífico mexicano, empleando el Índice Funcional Arrecifal (IFA). El IFA considera la tasa de calcificación, la complejidad estructural y la abundancia de las especies de coral de en cada sitio; los valores que el índice puede adquirir varían de cero a uno, son valores cercanos a cero refieren a un arrecife con baja funcionalidad, mientras que los valores cercanos a uno indican un arrecife con alta funcionalidad. La cobertura coralina promedio de las cuatro áreas fue 35.62 ± 15.01%, siendo Bahías de Huatulco (BH) quien presentó la mayor cobertura coralina con 55.61 ± 21.94 %, mientras que Bahía de Los Ángeles (BLA) tuvo la menor cobertura coralina (17.16 ± 0.08 %). El IFA promedio de las áreas fue de 0.54 ± 0.12, y con base en el indicador, BH tuvo una mayor funcionalidad con un IFA de 0.68 ± 0.09, mientras que BLA tuvo una menor funcionalidad (0.34 ± 0.08). Los corales del género Pocillopora fueron los que mayor IFA aportaron en la mayoría de los sitios excepto en BLA que es representada por Porites panamensis. El coral con mayor coeficiente funcional (CF) fue Pocillopora grandis con 0.81, perteneciente a Bahía de Banderas (BB) y por ende fue el coral que mayor contribuyó al IFA en el área. El valor del IFA de 0.68 a lo largo del Pacífico mexicano, nos indica que tiene una alta complejidad estructural, debido a la forma de los corales Pocillopora que son clave para la permanencia de los arrecifes del área.Corals are the basis for the structure and functioning of reefs. However, in recent decades, these ecosystems have suffered deterioration due to natural and anthropogenic pressures and large-scale factors such as climate change. In general, coral cover has decreased and although in some cases their recovery has been observed, the characterization of the functionality of the physical structure of the systems has been barely explored. This study evaluates the physical functionality of coral reefs in four areas along the Mexican Pacific, using the Reef Functional Index (IFA). The IFA considers the calcification rate, structural complexity, and abundance of coral species at each site; The values that the index can acquire vary from zero to one, values close to zero refer to a reef with low functionality, while values close to one indicate a reef with high functionality. The average coral cover of the four areas was 35.62 ± 15.01%, with Bahías de Huatulco (BH) having the highest coral cover with 55.61 ± 21.94%, while Bahía de Los Ángeles (BLA) had the lowest coral cover (17.16 ± 0.08%). The average IFA of the areas was 0.54 ± 0.12, and based on the indicator, BH had higher functionality with an IFA of 0.68 ± 0.09, while BLA had lower functionality (0.34 ± 0.08). Corals of the genus Pocillopora were the ones that contributed the highest IFA in most of the sites except in BLA, which is represented by Porites panamensis. The coral with the highest functional coefficient (CF) was Pocillopora grandis with 0.81, belonging to Bahía de Banderas (BB) and therefore was the coral that contributed the greatest to the IFA in the area. The IFA value of 0.68 along the Mexican Pacific indicates that it has a high structural complexity, due to the shape of the Pocillopora corals that are key to the permanence of the reefs in the area
Use of the infrared electroluminescence effect for the detection of defects in photovoltaic panels
No full textLas energías renovables contribuyen a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Los paneles fotovoltaicos (PF) son una fuente de energía renovable que permite generar electricidad a partir de la luz solar. Por su ubicación geográfica, México se encuentra en una zona donde la radiación solar es alta. Para aprovechar al máximo la radiación solar es importante conocer el estado de funcionamiento de los PF y una forma de analizarlos es por medio de la electroluminiscencia. La electroluminiscencia es un fenómeno opto-eléctrico en el cuál un material emite luz en respuesta a una corriente eléctrica que fluye a través de él. La electroluminiscencia infrarroja nos permite adquirir imágenes de PF en el infrarrojo cercano (NIR). Es una técnica no invasiva y de bajo costo que provee información sobre el funcionamiento de las celdas fotovoltaicas. El rendimiento de un PF depende de su estado, y este se verá afectado o disminuido si el dispositivo presenta microgrietas, celdas desconectadas, zonas muertas, etc. Con la ayuda de herramientas de adquisición y tratamiento de imágenes se facilita el análisis de las imágenes de electroluminiscencia. En este trabajo, se construyó un banco de pruebas y se adquirieron imágenes mediante una cámara monocromática sensible en el NIR. Se creó una base de datos de 846 imágenes de electroluminiscencia que contiene celdas fotovoltaicas dañadas y en buen estado. Se propone una técnica de preprocesamiento para mejorar la calidad de las imágenes; además se propone el uso de algoritmos de aprendizaje profundo para clasificar las imágenes. Las celdas fotovoltaicas se clasifican como dañada o en buen estado, de esta manera se analiza el estado del PF. Se propone el uso de dos redes neuronales de alto desempeño: AlexNet y VGG16. Se agregó a la base propia de imágenes de electroluminiscencia los datos de una base de datos pública que consta de 2,540 muestras, en total se analizaron 3,386 imágenes. Se analizaron varios escenarios y el sistema propuesto logra un valor F1 de 90.5% en la clase de celdas dañadas y 91.81% en las celdas en buen estado.Renewable energies contribute to the reduction of greenhouse gas emissions. Photovoltaic (PV) panels are a renewable energy source that generates electricity from sunlight. Due to its geographical location, Mexico is located in an area where solar radiation is high. To make the most of solar radiation, it is important to know the operating state of the PVs and one way to analyze them is by means of electroluminescence. Electroluminescence is an opto-electrical phenomenon in which a material emits light in response to an electric current flowing through it. Infrared electroluminescence allows us to acquire FP images in the near infrared (NIR). It is a non-invasive and low-cost technique that provides information about the performance of photovoltaic cells. The performance of a PF depends on its condition, and this will be affected or diminished if the device presents micro-cracks, disconnected cells, dead zones, etc. With the help of image acquisition and processing tools, the analysis of electroluminescence images is facilitated. In this work, a test bench was built and images were acquired using a sensitive monochromatic camera in the NIR. A database of 846 electroluminescence images containing damaged and good photovoltaic cells was created. A preprocessing technique is proposed to improve the quality of the images; furthermore, the use of deep learning algorithms is proposed to classify the images. The photovoltaic cells are classified as damaged or in good condition, in this way the state of the PF is analyzed. The use of two high performance neural networks AlexNet and VGG16 is proposed. Data from a public database consisting of 2,540 samples were added to the in-house electroluminescence image database; a total of 3,386 images were analyzed. Several scenarios were analyzed and the proposed system achieves an F1 score of 90.5% in the damaged cell class and 91.81% in the good cell class
Conectividad en la región de aguas profundas del sur del Golfo de México basado en modelos de hábitat potencial de especies selectas de ictioplancton y modelos de circulación numérica
No full textMarine fishes have complex life stages requiring different habitat types and distinct environmental conditions. Larval habitat depends on the adult distribution and spawning, but larvae can be dispersed to regions with unsuitable conditions that may negatively affect survival and recruitment. In oceanic systems, larval dispersion is highly influenced by mesoscale circulation, which influences connectivity, population dynamics and the structure of marine fish populations. Ocean circulation models can be used in particle tracking experiments, thereby applying a Lagrangian framework to follow a large number of virtual larvae through space and time and examine dispersion and connectivity. They can be coupled with ecological information (adult spawning habitat and period) or biological characteristics (planktonic stage duration, larval growth rates) to obtain detailed insight into the physical and biological interactions and evaluate larval dispersion pathways and connectivity between regions. In this study, the larval occurrence, distribution and density of six fish species were examined as a function of oceanographic variables using Generalized Additive Models (GAM) based on data from 15 cruises held from April to November (2011 to 2018) in the Gulf of Mexico (GoM). Twelve cruises covered the southern GoM’s (sGoM) deep-water region (> 1000 m) and three the Yucatan Shelf. The distribution of oceanic species was related to oceanographic variables indicative of higher productivity, which may lead to greater larval feeding success and survival. In contrast, the presence of neritic species in oceanic waters close to the shelves is likely mediated by regional cross-shelf transport and may lead to high mortality. On the Yucatan Shelf, neritic larvae were distributed beyond the 40 m isobath, with the highest densities in the central shelf. Larval densities were significantly related to salinity and wind speed, but their distribution reflects adult spawning regions and periods. GAMs were subsequently applied to a ten-year climatology of hydrographic data to predict each species’ potential habitat and delimit the origin of the particle dispersion pathways. Two contrasting mesoscale circulation patterns were selected: (1) a high level of Loop Current (LC) intrusion and no interaction between anticyclonic eddies (AE) and the cyclonic eddy (CE) of the Bay of Campeche (BoC), and (2) a low level of LC intrusion, the presence of a recently detached LC-AE, and AE-CE ...Los peces marinos tienen etapas de vida complejas que requieren diferentes hábitats y condiciones ambientales. El hábitat larvario depende de la distribución y desove de adultos, pero pueden dispersarse a regiones con condiciones inadecuadas que afecten la supervivencia y reclutamiento. En sistemas oceánicos, la circulación de mesoescala influye la dispersión larvaria, la conectividad, dinámica y estructura de poblaciones de peces. Los modelos de circulación son utilizados en experimentos de seguimiento de partículas, aplicando un marco de Lagrange que siguen gran cantidad de larvas virtuales en el espacio y tiempo, examinando dispersión y conectividad. Pueden combinarse con información ecológica (hábitats y períodos de desove) o características biológicas (duración de etapa planctónica, tasas de crecimiento larvaria) obteniendo información sobre interacciones físicas y biológicas y evaluar las vías de dispersión larvaria y conectividad entre regiones. Este estudio, examinó la distribución y densidad de larvas de seis especies en función de variables oceanográficas usando Modelos Aditivos Generalizados (GAM) con datos de 15 cruceros realizados entre abril y noviembre (2011 a 2018) en el Golfo de México (GoM). Doce en aguas profundas (> 1000 m) del sur del GoM (sGoM) y tres en la plataforma de Yucatán. La distribución larvaria de especies oceánicas se relacionó con variables oceanográficas indicativas de mayor productividad, que puede conducir a un mayor éxito alimenticio y supervivencia. Especies neríticas en aguas oceánicas próximas a plataformas probablemente mediado por transporte hacia fuera, puede conducir a una alta mortalidad. En la plataforma de Yucatán, las larvas neríticas se distribuyeron más allá de la isóbata de 40 m, con mayores densidades en el centro. Sus densidades estuvieron relacionadas significativamente con salinidad y velocidad del viento, pero su distribución refleja las regiones y períodos de desove de adultos. Posteriormente se aplicaron los GAM a una climatología de diez años de datos hidrográficos para predecir el hábitat potencial de cada especie y delimitar el origen de dispersión de partículas. Se seleccionaron dos patrones de circulación de mesoescala contrastantes: (1) alto nivel de intrusión de la Corriente de Lazo (LC), sin interacción entre remolinos anticiclónicos (AE) y ciclónico (CE) de la Bahía de Campeche (BoC), y (2) bajo nivel de intrusión de LC, un LC-AE recientemente desprendido e interacciones AE-CE en el ..
Entrapment and stability of vortices over submarine mountains and valleys
No full textSe presentan soluciones analíticas de vórtices barotrópicos en un modelo cuasi-geostrófico sobre una topografía axisimétrica en el plano f. Las soluciones están basadas en modos azimutales independientes y son determinadas por la forma de la topografía. Los modos 0 (monopolos circulares) y 1 (dipolos asimétricos) son analizados para diferentes perfiles de montañas y valles submarinos. Estos modos constituyen flujos interiores que se conectan con un flujo exterior cuyas líneas de corriente encierran al vórtice, de forma que las estructuras permanecen atrapadas sobre la topografía. Los monopolos son estacionarios en general, mientras que las soluciones dipolares rotan con rapidez angular constante. Para ser solución, el tamaño horizontal de los dipolos no debe ser menor que el de la topografía y además deben cumplir con una condición de atrapamiento que depende de los parámetros topográficos y las características del flujo. El atrapamiento de los vórtices es estudiado mediante simulaciones numéricas inicializadas con el campo de vorticidad teórico. El modelo reproduce razonablemente bien las soluciones analíticas cuando los efectos topográficos son lo suficientemente fuertes para evitar la auto-propagación del dipolo. En contraste, los modos dipolares intensos pueden escapar de la influencia de la topografía. Por otra parte, se examina la inestabilidad lineal de flujos circulares en la dinámica de aguas someras. El problema de eigenvalores generalizado asociado con perturbaciones azimutales es derivado para topografías axisimétricas arbitrarias, tanto para montañas como valles submarinos. Se modificaron los teoremas de Rayleigh y Fjørtoft para incluir los efectos del fondo variable, obteniendo criterios necesarios para la inestabilidad barotrópica cuando el gradiente de vorticidad potencial es cero en alguna parte del dominio. La inestabilidad centrífuga también es discutida derivando el teorema de circulación de Rayleigh con topografía. Posteriormente, se analizó la estabilidad lineal de los monopolos circulares en las soluciones cuasi-geostróficas. La inestabilidad de los monopolos depende tanto de la configuración vórtice/topografía, como del tamaño del vórtice relativo al ancho de la topografía. Se encontró que las configuraciones anticiclón/montaña y ciclón/valle son inestables. En contraste, las configuraciones ciclón/montaña y anticiclón/valle son estables. Estos resultados fueron validados con dos métodos numéricos. Primero, el problema de ...Analytical solutions of barotropic, quasi-geostrophic vortices over an axisymmetric bottom topography on the f-plane are presented. The solutions are based on independent azimuthal modes adapted to the shape of the topography. Modes 0 (circular monopoles) and 1 (asymmetric dipoles) are evaluated for differenttopographic profiles that represent either submarine mountains or valleys. These modes correspond to interior fields which are matched with an exterior flow with streamlines enclosing the vortices, so the structures remain trapped over the topographic feature. In general, the monopoles are steady, whereas the dipolar structures rotate with constant angular velocity. The dipolar solution exists when its horizontal size is less than that of the topography and when it satisfies an entrapment condition depending on the topographic parameters and the flow features. The main features of trapped vortices are discussed through numerical simulations initialised with theoretical vorticity fields. The model results reproduce reasonably well the analytical solutions when the topographic effects are strong enough to inhibit the dipole self-propagation. In contrast, very intense dipolar modes may escape from the influence of the topography. On the other hand, the linear instability of circular flows is examined for the shallow water model. The generalised eigenvalue problem associated with azimuthal disturbances is derived for arbitrary axisymmetric topographies, either submarine mountains or valleys. Amended Rayleigh and Fjørtoft theorems by topography effects are given for barotropic instability, obtaining the necessary criteria for instability when the potential vorticity gradient is zero somewhere in the domain. The onset of centrifugal instability is also discussed by deriving the Rayleigh circulation theorem with topography. Then, the linear instability is analysed for circular monopoles in the quasi-geostrophic dynamics. The flow instability mainly depends on the vortex/topography configuration, as well as on the vortex size in comparison with the width of the topography. It is found that anticyclones/mountains and cyclones/valleys may be unstable. In contrast, the cyclone/mountain and anticyclone/valley configurations are stable. These statements are validated with two numerical methods. First, the generalised eigenvalue problem is solved to obtain the wave number of the fastest-growing perturbations. Second, the evolution of the vortices is numerically ..
The California Current System off Baja California Sur
No full textMediante observaciones hidrográficas de dos cruceros oceanográficos recientes (junio 2010; mayo 2012) frente a Baja California Sur, México, mediciones históricas in situ de World Ocean Database 2013, observaciones remotas y las salidas del modelo numérico NEMO (reanálisis GLORYS), se estudió el Sistema de la Corriente de California (SCC) frente a Baja California Sur. El SCC se puede describir como la interacción de cuatro corrientes cercanas a la superficie. Lejos de la costa destaca la presencia permanente de la Corriente de California (CC) con vorticidad anticiclónica, que forma parte del gran giro del Pacífico Norte. Desde diciembre a junio, sobre la costa, surge un flujo hacia el ecuador con vorticidad ciclónica, denominado, Brazo Tropical de la Corriente de California (BTCC), el cual se intensifica durante los meses de primavera (marzo-mayo) y se encuentra muy relacionado con las surgencias en Baja California Sur. En verano, una rama del BTCC, gira y fluye hacia el polo a lo largo de la costa de Baja California Sur. Este flujo hacia el polo suele denominarse como Contracorriente Superficial de California por el hecho de que fluye en dirección contraria a la CC. También se observó una Contracorriente Subsuperficial con un flujo máximo hacia el polo a 200 m de profundidad y que disminuye significativamente hacia la superficie. Las mediciones in situ muestran que los flujos hacia el polo observados transportan agua de origen tropical con bajo contenido de oxígeno disuelto. El SCC frente a Baja California Sur interviene de manera fundamental en la generación de Aguas Intermedias en la Zona de Transición Tropical – Subtropical del Pacífico Central frente a México, sin dejar de tener en cuenta que el flujo hacia el ecuador del BTCC es muy importante para la ventilación de las aguas en la Zona de Mínimo Oxígeno (ZMO) del Pacífico Central frente a México.We use hydrographic data from two cruises (June 2010 and May 2012) around the tip of Baja California Sur, Mexico, historical in situ data from World Ocean Database 2013, satellite images, and model outputs from NEMO (GLORYS reanalysis) to describe the California Current System off Baja California Sur (CCS). The CCS is described as the interaction of four near-surface currents. Far away from the coast, the permanent presence of the California Current (CC) with anticyclonic vorticity stands out, and takes part of the North Pacific Gyre. From December to June, an equatorward flow emerges on the coast with cyclonic vorticity, named as the Tropical Branch of California Current (TBCC) which intensifies during spring months (March to May) and it is strongly related to the upwelling phenomena along the coast. During summer, another branch of TBCC turns poleward along the Baja California Sur coast. This flow is often called as the California Superficial Countercurrent due to flows in the opposite direction to the CC. Furthermore, we observed a Subsuperficial Countercurrent with a maximum poleward flow at 200 m as depth which decreases toward the surface. The in situ measures show that the observed poleward flows transport low oxygen level waters from the tropic. The CCS off Baja California Sur plays an important role with the Transitional Water mass formation within The Tropical – Subtropical Pacific Transition Zone off Mexico. We emphasize that equatorward flows by the TBCC are so important to ventilate the Oxygen Minimum Zone waters in the Central Pacific off Mexico
Assemblages of dinoflagellate cyst in relation to climatic and oceanographic conditions during 1853-1963, San Lázaro Basin, Pacific Ocean, México
No full textEl análisis cuantitativo de palinomorfos de la Cuenca San Lázaro (CSL) en el periodo de 1853 a 1963, en comparativo con el análisis del contenido de carbono orgánico y parámetros climáticos de Temperatura Superficial del Mar (TSM), El Niño Oscilación Austral (ENOA) y la Oscilación Decadal del Pacífico (ODP), permite identificar variaciones en condiciones oceanográficas y climáticas de la cuenca. Los datos se generaron a partir de 27 muestras de sedimentos laminados del núcleo SOLE09-01, donde se identificaron quistes de dinoflagelados, huevos diapaúsicos de copépodos, otros palinomorfos marinos y palinomorfos continentales. Existe dominancia de quistes de dinoflagelados heterótrofos de afinidad climática templada, pero a partir de 1960 aumentan las especies potencialmente tóxicas y la presencia de especies tropicales. Las variaciones simultáneas de palinomorfos marinos y continentales indican que la CSL está regida por surgencias que favorecen la productividad y aporte de palinomorfos continentales a la cuenca, por humectación regional de neblinas costeras. Además, los análisis estadísticos permitieron detectar tres intervalos con características oceanográficas y palinológicas diferentes. En el primer intervalo (1853-1900), la TSM, ENOA y la ODP están sincronizados, hay baja variabilidad y temperatura, alta productividad primaria (PP) y correlación con las especies Selenopemphix nephroides y Brigantedinium cariacoense. El segundo intervalo (1900-1925), la ODP se desincroniza de la TSM y ENOA, muestra mayor variabilidad y alta PP durante eventos fríos, relacionados con las especies Brigantedinium auranteum, Brigantedinium cariacoense, Brigantedinium simplex, Protoperidinium americanum y Spiniferites ramosus. Finalmente, en el tercer intervalo (1925- 1963), se sincronizan nuevamente los forzamientos regionales con la TSM, presenta más variabilidad de temperatura y se detecta relación con las especies Brigantedinium asymmetricum, Brigantedinium irregularis y Protoperidinium americanum. La concentración de palinomorfos marinos (754 × 103 pal/g sed) y continentales (624 × 103 pal/g sed), indican la alta productividad de la cuenca. Las concentraciones máximas se detectaron en condiciones de menor variabilidad en la TSM que no excedían el umbral de 25 °C, este valor también es referencia para la aparición de especies de afinidad tropical y fría. En general, se reconoce una tendencia al calentamiento, así como eventos más enérgicos de ODP.The quantitative analysis of palynomorphs from the San Lazaro Basin (SLB) in the period from 1853 to 1963, in comparison with the analysis of organic carbon content, and climatic parameters of Sea Surface Temperature (SST), El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO), allowed to identify variations in the oceanographic and climatic conditions of the basin. Data was generated from 27 laminated sediment samples from the SOLE09-01 core, where assemblages of dinoflagellate cysts, diapausic eggs of copepods, other marine palynomorphs, and continental palynomorphs were identified. There is a dominance of heterotrophic dinoflagellate cysts with temperate climatic affinity, but since 1960, the potentially toxic species and the presence of tropical species have increased. The simultaneous variations of marine and continental palynomorphs indicate that the SLB is dominated by upwellings that favor the productivity and contribution of continental palynomorphs to the basin, related to regional moisturizing caused by coastal fog. In addition, the statistical analysis allowed the detection of three intervals with different oceanographic and palynological characteristics. In the first interval (1853-1900) the SST, ENSO and PDO are synchronized, presents low variability and temperature, high primary productivity (PP) and correlation with the species Selenopemphix nephroides and Brigantedinium cariacoense. The second interval (1900-1925), the PDO is asynchronous with SST and ENSO, shows more climatic variability and high productivityduring cold events, related to the species Brigantedinium auranteum, Brigantedinium cariacoense, Brigantedinium simplex, Protoperidinium americanum and Spiniferites ramosus. Finally, in the third interval (1925-1963), the regional forcings are again synchronized with the SST, presents more temperature variability and a relationship with the species Brigantedinium asymmetricum, Brigantedinium irregularis and Protoperidinium americanum. The concentration of marine (754 × 103 pal/g sed) and continental (624 × 103 pal/g sed) palynomorphs, indicate the high productivity of the basin. In addition, the maximum values were detected in conditions of less variability in the SST was below, 25°C, this value is also a reference for the appearance of species of tropical and cold affinity. In general, a warming trend is recognized, as well as more energetic PDO events