Procesos oceanográficos de submesoescala que favorecen la productividad primaria en la plataforma continental argentina

Becker, Fernando

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Título:	Procesos oceanográficos de submesoescala que favorecen la productividad primaria en la plataforma continental argentina
Título alternativo:	Submesoscale oceanographic processes that promote primary productivity over the argentine continental shelf
Autor:	Becker, Fernando
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Lugar de trabajo:	Argentina. Ministerio de Defensa. Servicio de Hidrografía Naval de la República Argentina (SHN)
Fecha de defensa:	2026-03-02
Fecha en portada:	2026
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos
Departamento Docente:	Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos
Director:	Romero, Silvia Inés
Director Asistente:	Pisoni, Juan Pablo
Consejero:	Dragani, Walter César
Jurado:	Alder, Viviana Andrea; Barreiro Parrillo, Marcelo; Almeida da Silveira, Ilson Carlos
Idioma:	Español
Palabras clave:	SUBMESOESCALA; IMAGENES SATELITALES; EDDIES; ALGORITMO DE DETECCION; PLATAFORMA CONTINENTAL ARGENTINASUBMESOSCALE; SATELLITE IMAGES; EDDIES; ALGORITHM; ARGENTINE CONTINENTAL SHELF
Formato:	PDF
Handle:	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7906_Becker
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7906_Becker.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7906_Becker
Ubicación:	ATM 007906
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Becker, Fernando. (2026). Procesos oceanográficos de submesoescala que favorecen la productividad primaria en la plataforma continental argentina. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7906_Becker

Resumen:

El océano desempeña un papel crucial en la regulación climática a través del transporte de masa, energía y propiedades biogeoquímicas. Esta dinámica es modulada por un continuo de procesos que abarcan desde los grandes giros de las cuencas oceánicas hasta eddies de submesoescala (ESM). Estos últimos, caracterizados por escalas temporales de horas a días y confinados verticalmente por la capa de mezcla, exhiben velocidades verticales de O(100)m día−1 (un orden de magnitud superior a la mesoescala). Los ESM constituyen mecanismos clave para el sostén de los ecosistemas marinos, la interacción océano-atmósfera y los flujos verticales de calor, oxígeno y carbono. La Plataforma Continental Argentina (PCA), reconocida por su gran extensión y alta productividad biológica, presenta un régimen oceanográfico complejo dominado por un flujo barotrópico hacia el noreste. Dada la heterogeneidad física de la región, en esta Tesis se segmenta el área de estudio en tres zonas principales: Plataforma Continental Norte (PCN), Central (PCC) y Sur (PCS). Si bien la presencia de ESM en la PCA ha sido reportada previamente, existe una vacancia de estudios específicos que analicen su variabilidad espacio-temporal de manera integral. El objetivo principal de esta Tesis fue desarrollar y aplicar una metodología robusta para la detección de ESM mediante imágenes satelitales de clorofila-a y temperatura superficial del mar. El algoritmo desarrollado alcanzó un rendimiento general satisfactorio, con métricas aceptables para el conjunto de datos utilizado (precisión: 0, 81; sensibilidad: 0, 77; F1-score: 0, 79), evidenciando un equilibrio adecuado entre la identificación correcta y la capacidad de detección. La implementación de esta herramienta permitió, en una primera instancia, caracterizar la evolución de un eddy durante seis días, confirmando su naturaleza de submesoescala (radio de ∼ 7, 5 km, inferior al radio de deformación de Rossby baroclínico para la región, ∼ 12 km) y una deriva con velocidades coherentes con la literatura. Posteriormente, el análisis de once años (2012 - 2022) de imágenes satelitales, permitió generar la climatología de ESM más extensa hasta la fecha para la PCA. Entre los hallazgos principales se destacan: el predominio de formas elípticas de los eddies detectados, la mayor cantidad de eddies ciclónicos (duplicando a los anticiclónicos) y una marcada señal estacional con máximos en otoño, vinculada a inestabilidades de la capa de mezcla. Espacialmente, las zonas de mayor frecuencia de aparición se asociaron a la presencia de frentes. Respecto a la validación con datos in-situ durante la campaña BioSWOT-Med (realizada en el Mar Mediterraneo Noroccidental durante el 2023), el algoritmo presentó limitaciones al no lograr detectar estructuras espiraladas que carecen de un contorno cerrado. Se exploró el potencial de SWOT para la descripción de rasgos de submesoescala al compararlo con datos satelitales e in-situ. En conclusión, esta Tesis aporta un avance significativo al establecer una climatología robusta de los ESM de contornos cerrados y sus patrones dominantes en la PCA. No obstante, se evidencia que una fracción relevante de la dinámica de submesoescala (estructuras filamentosas o espirales) requiere de nuevas aproximaciones metodológicas para ser capturada en su totalidad.

Abstract:

The ocean plays a crucial role in climate regulation through the transport of mass, energy, and biogeochemical properties. This dynamic is modulated by a continuum of processes ranging from large ocean basin gyres to submesoscale eddies (SMEs). The latter, characterized by temporal scales of hours to days and vertically confined by the mixed layer, exhibit vertical velocities of O(100) m day−1 (an order of magnitude larger than the mesoscale). SMEs constitute key mechanisms for sustaining marine ecosystems, ocean-atmosphere interactions, and vertical fluxes of heat, oxygen, and carbon. The Argentine Continental Shelf (ACS), recognized for its vast extent and high biological productivity, presents a complex oceanographic regime dominated by a northeastward barotropic flow. Given the physical heterogeneity of the region, this Thesis segments the study area into three main zones: Northern (NCS), Central (CCS), and Southern Continental Shelf (SCS). Although the presence of SMEs in the ACS has been previously reported, there is a gap in specific studies comprehensively analyzing their spatiotemporal variability. The main objective of this Thesis was to develop and apply a robust methodology for SME detection using satellite imagery of chlorophyll-a and sea surface temperature. The developed algorithm achieved satisfactory general performance, with acceptable metrics for the dataset used (precision: 0.81; recall: 0.77; F1-score: 0.79), demonstrating an adequate balance between correct identification and detection capability. The implementation of this tool initially allowed for the characterization of an eddy’s evolution over six days, confirming its submesoscale nature (radius of ∼ 7.5 km, smaller than the local baroclinic Rossby deformation radius of ∼ 12 km) and a drift with velocities consistent with the literature. Subsequently, the analysis of eleven years (2012 – 2022) of satellite imagery enabled the generation of the most extensive SME climatology to date for the ACS. Key findings include the predominance of elliptical shapes in the detected eddies, a higher number of cyclonic eddies (double that of anticyclonic ones), and a marked seasonal signal with maxima in autumn, linked to mixed layer instabilities. Spatially, the zones with the highest frequency of occurrence were associated with the presence of fronts. Regarding validation with in-situ data during the BioSWOT-Med campaign (conducted in the Northwestern Mediterranean Sea in 2023), the algorithm presented limitations in detecting spiral structures lacking a closed contour. The potential of SWOT for describing submesoscale features was explored through comparison with satellite and in-situ data. In conclusion, this Thesis provides a significant advance by establishing a robust climatology of closed-contour SMEs and their dominant patterns in the ACS. However, it is evident that a relevant fraction of submesoscale dynamics (filamentous or spiral structures) requires new methodological approaches to be captured in its entirety.

Citación:

---------- APA ----------

Becker, Fernando. (2026). Procesos oceanográficos de submesoescala que favorecen la productividad primaria en la plataforma continental argentina. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7906_Becker

---------- CHICAGO ----------

Becker, Fernando. "Procesos oceanográficos de submesoescala que favorecen la productividad primaria en la plataforma continental argentina". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2026.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7906_Becker

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