Structure of the turbidity field in the Guadalquivir estuary: Analysis of observations and a box model approach

Abstract

A study is presented on the transport of suspended particulate matter (SPM) in the Guadalquivir estuary during low river flow conditions. Observations show that tidally induced SPM exceeds that associated with catchment-derived inputs. The main mechanisms that contribute to longitudinal transport are identified and quantified by analyzing the tidally averaged and depthintegrated SPM flux decomposition over time and space. The net transport is generally directed upstream, although differences in the direction between spring and neap tides are identified. The transport is largely controlled by the mean advection, the tidal pumping associated with the covariance between SPM concentration and current, and the tidal Stokes transport. The convergence of the transport associated to these mechanisms alone explains the presence of primary and secondary estuarine turbidity maxima. The tidal reflection at the upstream dam appears to play a significant role in their generation, as evidenced by the convergence zones of the M4 and M2 induced tidal pumping transports. The spatial structure of the transport motivates the development of a box model that describes the concentration of SPM and its exchange between different stretches along the estuary at subtidal time scales. The model is fed by the net SPM transport obtained from observations. Analysis of the morphodynamical state of the estuary using the box model indicates that erosion is dominant in the stretches close to the estuary mouth and that this sediment is transported upstream and deposited in the middle part of the estuary. This process is more influential during spring tides than during neap tides.

Reservoir impacts downstream in highly regulated river basins: the Ebro delta and the Guadalquivir estuary in Spain

“…in significant suspended sediments concentration in the river. Figure 4 shows the relationship between the mean daily flow delivered by Alcalá del Río and the suspended sediment concentration during 1993-2007. However, significantly higher concentrations are usually found along the estuary, in which the dramatic decrease of freshwater delivery from the catchment has altered the sediment dynamics and budget, two turbidity maximum areas found (Díez-Minguito et al, 2012), and tidal dynamics influencing both salinity and sediments dynamics (Díez-Minguito et al, 2013, 2014, with turbidity events that may persist over weeks after a flooding event. Contreras and Polo (2012) reported values up to 14 and 9 g L −1 at the upper and mediumlow reaches of the estuary.…”

Análisis multisensor para el estudio de los patrones de turbidez en el estuario del Guadalquivir

“…Adicionalmente, ambos factores se encuentran estrechamente correlacionados con la NAO, donde los mínimos valores negativos de este índice ocurren paralelos a los periodos de máxima turbidez (r= -0,52; p<0,001), asociando parte de la variabilidad interanual a este índice climático. Según se describe en los trabajos realizados mediante datos in situ y modelado numérico por Díez-Minguito et al (2012, 2014, el aporte de agua dulce río arriba tras la descarga de la presa de Alcalá del Río modifica la hidrodinámica inducida por la marea, incrementando la velocidad de sedimentación, la capacidad de transporte de la componente fluvial y los procesos de resuspensión y erosión del lecho y márgenes a lo largo de todo el estuario. Los resultados obtenidos en este estudio han respaldado estos patrones con el análisis de ambas series históricas de datos MODIS y MERIS en el estuario exterior, como también en la plataforma continental del golfo.…”

“…Durante mareas vivas se aprecia un notable aumento de TSS con respecto a las mareas muertas, cuyo debilitamiento de la señal de turbidez puede apreciarse entre un factor de Rrs555 (2-3) en ambos estados del estuario, aunque más notable en el régimen mareal que en el intermedio, puesto que el impacto fluvial en este último es más intenso y puede enmascarar el efecto de la marea. Este resultado viene respaldado por el estudio desarrollado por Díez-Minguito et al (2014) mediante datos modelados en el estuario interior. Adicionalmente, mientras que en el estuario interior la fase de inundación domina sobre el reflujo mareal (Díez-Minguito et al, 2014), con este trabajo se ha determinado que en el estuario exterior y la plataforma se observan alteraciones de un patrón asimétrico con máximos de TSS tras finalizar el ciclo de vaciante con un factor de Rrs665 (~2).…”

“…Este resultado viene respaldado por el estudio desarrollado por Díez-Minguito et al (2014) mediante datos modelados en el estuario interior. Adicionalmente, mientras que en el estuario interior la fase de inundación domina sobre el reflujo mareal (Díez-Minguito et al, 2014), con este trabajo se ha determinado que en el estuario exterior y la plataforma se observan alteraciones de un patrón asimétrico con máximos de TSS tras finalizar el ciclo de vaciante con un factor de Rrs665 (~2). La inspección de esta serie temporal larga, y del tránsito entre los regímenes hidrodinámicos y del ciclo mareal, pone de manifiesto la estrecha interacción de los procesos mareales y fluviales que concurren en el estuario, y como ambos fenómenos gobiernan los patrones de turbidez, afectando a la plataforma continental como zona de transición entre las aguas del Guadalquivir y el mar abierto.…”

“…El estuario es el único navegable en España, cuyo canal es mantenido mediante dragados periódicos desde su desembocadura hasta el acceso al Puerto de Sevilla con el fin de garantizar un calado mínimo. Una de las características más significativas es que actúa como fuente de material en suspensión en la plataforma adyacente, generando elevados niveles de turbidez (Navarro et al, 2012b;Caballero et al, 2014a,b;Díez-Minguito et al, 2014). Adicionalmente, cabe destacar su papel fertilizador, aumentando la concentración de nutrientes y los valores de producción primaria en el golfo de Cádiz , y por tanto, correspondiendo al motor principal de los recursos pesqueros de la Andalucía occidental .…”