Al concluir en marzo de este año su primera etapa, el Consorcio de Investigación del Golfo de México (CIGoM) hizo un balance en cada una de sus cinco líneas de acción temáticas; se ofrecieron resultados y los cerca de 200 colaboradores presentes discutieron los principales avances y contratiempos que han tenido en estos dos años de trabajo, en sesiones plenarias y específicas organizadas en el CICESE, institución que lidera este consorcio.

Para conocer a detalle el megaproyecto, siga esta liga.

En la línea de acción 1, Plataformas de observación oceanográfica, el Dr. Francisco Ocampo Torres, investigador responsable, informó que consta de 11 subproyectos. Para establecer observatorios del ambiente marino, han considerado instalar una red de boyas oceanográficas y trampas de sedimentos en el Golfo de México. Para ello, en la primera etapa emplazaron 8 boyas oceanográficas costeras (BOC) y a la fecha tienen construidas 4 boyas oceanográficas y de meteorología marina (BOMM) cuyo sistema de electrónica está bajo pruebas en laboratorio. Dijo que dos de las boyas costeras fueron vandalizadas y recuperadas, y que una más se encuentra a la deriva. Aseguró tener los recursos para completar el esquema original, que son 10 boyas BOC y 6 BOMM, y anunció que en la etapa 2 estarán afinando un programa para su mantenimiento, revisión y vigilancia.

Otros resultados son la instalación de 17 anclajes para medir corrientes y temperatura en el estrecho de Florida y el canal de Yucatán y, con ello, determinar la tasa de renovación de las aguas profundas en el Golfo de México. También comenzó la observación oceanográfica utilizando planeadores submarinos autónomos (gliders); tres estuvieron activos durante la primera etapa, realizando cinco misiones. La información sobre este subproyecto, mediciones de remolinos y sobre los perfiles verticales obtenidos puede consultarse en el portal web: gliders.cicese.mx

Otro subproyecto pretende estructurar un observatorio en tiempo real de las corrientes oceánicas superficiales en el golfo utilizando radares de alta frecuencia. Algunos de estos sistemas se instalaron y funcionan como prueba en la costa de Baja California, cerca de Ensenada y Eréndira.

Aparte, refirió la implementación de un laboratorio en la Universidad de Nayarit para procesar imágenes captadas por satélites y aviones que detecten características de la superficie del mar: rugosidad, color, temperatura y aspectos biogeoquímicos. El personal de este laboratorio ha recibido entrenamiento dos veces y regularmente proporcionan reportes de las imágenes adquiridas para describir las características de temperatura y clorofila en el Golfo de México.

Anunció que en abril de 2017 se programó una campaña aérea que utilizará un radar de apertura sintética miniaturizado, en conjunto con el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad de Washington, además de que continúan adquiriendo este tipo de imágenes de la Agencia Espacial Europea y del Laboratorio Alemán para el Espacio.

Otros subproyectos son de apoyo y desarrollo tecnológico. Uno es la creación de un sistema de comunicaciones satelitales e inalámbricas para boyas, del cual ya se tiene una propuesta inicial para comunicar a larga distancia estos instrumentos, vía radio. En la etapa 2 se plantean pruebas entre una boya BOMM y el laboratorio, en la Bahía de Todos Santos.

El CIDESI desarrolla tres: uno se refiere al servicio, mantenimiento y reparación de gliders, para el cual construyeron una alberca y herramientas específicas. Otro es diseñar y construir un glider prototipo, que va bastante avanzado, y el tercero fue desarrollar un simulador virtual operativo para estos vehículos, el cual se entregó como hito a los patrocinadores del megaproyecto, junto con la adaptación de un nucleador al robot submarino (ROV) de la UNAM.

Línea 2, Línea base y monitoreo ambiental, a cargo de la Dra. Sharon Herzka Llona, investigadora del Departamento de Oceanografía Biológica, quien explicó que participan alrededor de 170 personas. El objetivo es establecer una línea base que contemple diversos parámetros oceanográficos del Golfo de México, lo que  permitirá conocer cómo cambian las variables hidrográficas, biogeoquímicas, biológicas y ecológicas del sistema, y con ello evaluar los impactos y diseñar estrategias de mitigación en caso de derrames a gran escala en la zona de aguas profundas mexicanas.

Para logar esto se trabaja en nueve subproyectos. Cinco de ellos contemplan cruceros oceanográficos para medir parámetros básicos del mar en diferentes escalas espaciales y temporales, y cuatro subproyectos se enfocan en evaluar el hábitat crítico para ciertos grupos de vertebrados marinos, cetáceos y pelágicos mayores, modelo de circulación numérica y evaluación de praderas de pastos marinos en Campeche.

Avances

Respecto a la caracterización del hábitat pelágico de grandes vertebrados, ya se tienen estimaciones de abundancia de diferentes especies obtenidas a través de horas de observación y realización de transectos. La razón de hacer estos censos es conocer más acerca de la distribución general de los cetáceos en las costas de Tamaulipas, Veracruz y Tabasco, ya que actualmente se conoce muy poco. Tener información relacionada con la abundancia permitió seleccionar las especies a las que se les colocarían marcas satelitales, para así obtener información de su desplazamiento en el Golfo de México.

Para caracterizar el hábitat crítico de tortugas marinas se marcaron diversas especies con la colaboración de reservas y campos de anidación a lo largo del Golfo de México. “El marcaje satelital permitirá hacer análisis espaciales, ver dónde están las tortugas a lo largo del tiempo y, por ende, establecer cuáles son las zonas de mayor riesgo en caso de un derrame de hidrocarburos”, informó la doctora Herzka.

Utilizando información generada anteriormente en cruceros oceanográficos en la zona, se puso a prueba un modelo que incorpora el funcionamiento del ciclo de carbono y la circulación numérica. Con datos reales se hicieron comparaciones de parámetros críticos. El propósito es evaluar qué pasaría con el ciclo de carbono en caso que hubiese un derrame de hidrocarburos y hubiera degradación de materia orgánica.

“En la línea de acción 2 se elaboró un entregable, el cual tiene dos componentes. El primer tomo recopila todos los protocolos de cruceros oceanográficos, los acuerdos respecto a la estandarización de la información y describe los protocolos del manejo de las muestras en cada uno de los cruceros. El segundo tiene los resultados de los procesos de intercomparación e intercalibración que se han hecho en los laboratorios de geoquímica y los protocolos detallados de análisis de parámetros geoquímicos”, argumentó la doctora Sharon Herzka.

El gran reto

Uno de los grandes retos de esta línea de acción es integrar la información generada en diversos laboratorios de todo el país en una sola base de datos comparable, accesible y validada.

“Ya tenemos capturados en el sistema los planes de campaña, los resultados de los cruceros de la etapa uno y los registros puntales de cada muestra recolectada; estamos hablando de miles de muestras. También están los participantes y los equipos utilizados, de tal manera que si yo tengo en algún momento una medición, por ejemplo de oxígeno, y detecto algún dato raro, puedo ver el dato que me dio el sensor, saber qué sensor se usó y cuándo se calibró; puedo rastrear toda esa información. Tenemos en la plataforma unas carpetas con los datos crudos y los datos procesados”, añadió Sharon Herzka.

En la segunda etapa de esta línea de acción se realizarán 10 cruceros oceanográficos. Esto contempla, además de la ejecución de los cruceros, el análisis de las muestras y su integración en la base de datos.

Línea 3, Modelos numéricos de circulación y biogeoquímica.

El Dr. Julio Sheinbaum recordó que en esta línea de acción colaboran cerca de 40 investigadores -algo nunca antes visto en modelación numérica- que proponen construir modelos físicos océano-atmósfera, biogeoquímicos y de transporte de hidrocarburos que incorporen procesos de intemperización y generen mapas de riego, tiempos de arribo y estimación de impactos, tomando en cuenta las características químicas de los hidrocarburos, el ecosistema, condiciones extremas así como la posición y profundidad de los posibles derrames.

Consideró que se lograron los objetivos planteados para la primera etapa, “pero la modelación es un proceso continuo. Tenemos esa ventaja: podemos regresar y rehacer los experimentos, a diferencia de los experimentos de campo. Los experimentos numéricos se hacen y se rehacen las simulaciones varias veces, en la medida en que los modelos mejoran o se decide hacer experimentos en condiciones diferentes”.

Dijo que los diferentes modelos han funcionado razonablemente bien y que han desarrollado nuevas formas de comparar observaciones, sobre todo las del tipo lagrangianas, “donde vemos el comportamiento de partículas o de boyas a la deriva. Pero también hay otro tipo de comparaciones, como el tratar las cosas en los modelos como si fueran manchas de tinta, o particularmente como manchas de petróleo”.

Consideró que la estrategia de usar varios modelos de manera simultánea es correcta y recordó que tienen “la tarea primordial y esencial de calificar nuestros modelos no necesariamente para decidir si uno es mejor que el otro, pero sí para tener claridad y la capacidad de distinguir en dónde los modelos están funcionando bien y en dónde están funcionando mal”.

Recordó que los procesos que están tratando de simular son muy complejos, en especial el desarrollo de la modelación biogeoquímica. “Les puedo comentar que tenemos ya varios modelos biogeoquímicos funcionando (…), haciendo simulaciones de 20 años, con otros hasta de 80 años, estudiando diferentes procesos”. La complejidad de estos modelos está en función de los compartimentos o variables biogeoquímicas que emplean: varios usan entre 6 y 10, pero otros utilizan más de 20”.

Han planteado generar climatologías, y ya lograron correr los modelos por 20 años con diferentes resoluciones. Luego “está todo lo del impacto de alta resolución o baja resolución en el modelo de mezcla (…) para tratar de hacer mapas de riesgo que nos digan si hay una mancha de petróleo en tal lugar, cuál es la probabilidad de llegar a tal lugar, y en cuánto tiempo”.

Para imitar la propagación de los gases que van a la atmósfera, informó que se ha avanzado en un sistema de re-análisis del modelo WRF (que extrapola o usa lo que hace este modelo en menor resolución, y lo lleva a una resolución mayor) que emula la química atmosférica. “Hay avances con todo el sistema; comparaciones de observaciones, de boyas de diferentes tipos, con los resultados que está dando el modelo, que consideramos bastante buenos”.

En la parte de acoplamiento del modelo de olas y corrientes, consideró que es un proceso muy complejo y que pocas veces se trata. Explicó que el grupo que trabaja en esto “trata de incorporar en el proceso de dispersión de hidrocarburos lo que puede ocurrir cuando empezamos a acoplar a las olas y las corrientes; es decir, cómo cambia el oleaje cuando se incorpora el efecto que tienen las corrientes que, en ciertas zonas del Golfo de México, puede ser muy importante. Y ya se tienen los resultados con estos modelos (…).

Concluyó ratificando que el reto de incorporar en los modelos la degradación biogeoquímica es el desafío más grande que se tiene esta línea de acción.

Línea 4, Degradación natural de hidrocarburos.

Existen diversos estudios de las corrientes del Golfo de México que podrían predecir hacia dónde irían las plumas de petróleo si llegase a ocurrir algún derrame del hidrocarburo. Sin embargo, indicó el Dr. Alexei Licea Navarro, responsable de esta línea de acción e investigador del CICESE, a la fecha no existen estudios que puedan demostrar este tipo de modelos con la presencia de bacterias degradadoras de hidrocarburos.

“Esto es uno de los grandes retos que tenemos en este consorcio: poder integrar las capacidades de degradación de hidrocarburos de las bacterias y ponerlo en un modelo biogeoquímico de corrientes. Con ello tendremos algo mucho más completo e innovador, ya que no existe en el mercado actualmente un programa que modele considerando la degradación de hidrocarburos”.

Los académicos que trabajan en la línea de acción 4 se encuentran evaluando la capacidad que tiene la comunidad bacteriológica presente en el Golfo de México, específicamente en aguas profundas, para poder utilizarlas como una alternativa natural para reducir ahí el impacto de posibles derrames de petróleo.

Dentro de esta línea se encuentran en marcha seis subproyectos que al cierre de la primera etapa han cumplido 100 por ciento con las actividades comprometidas.

“Tenemos ya los consorcios de bacterias que degradan hidrocarburos. Estamos terminando de caracterizar los consorcios bacterianos productores de biosurfactantes, que al final nos pueden dar esa especie de detergente que puede ser utilizado para tratar un derrame y algunas enzimas con propiedades  fisicoquímicas obtenidas, no descritas físicamente con anterioridad, que pudiesen ser utilizadas en la industria no solamente en el petróleo sino en la industria de los alimentos o textiles, entre otras. Tenemos 7 de 2 metagenómas que habíamos comprometido, y sabemos también qué bacterias existen en 218 puntos del Golfo de México”.

Otro de los logros de la línea de acción 4 es la construcción de un laboratorio en las instalaciones del CICESE para el análisis metagenómico.

 “La metagenómica de shotgun analiza todos los genes de todas las bacterias, todo el DNA de la comunidad bacteriana y la información que se obtiene es muchísimo más compleja. Uno de los retos a los cuales nos enfrentamos es la creación de una base de datos que se pueda interconectar con la base de datos que están creando en la línea de acción 2, ya que la información que se genera por medio del análisis metagénomico de shotgun es bastante”, compartió Licea Navarro.

Las instituciones que participan en esta línea son: el Instituto de Biotecnología, la Facultad de Química campus Sisal y el Centro de Nanotecnología y Nanociencias, todos ellos pertenecientes a la UNAM. También colaboran el CINVESVAV unidad Mérida, la Universidad Autónoma del Estado de Morelos y el CICESE.

Línea 5, Análisis de escenarios de derrames.

La complejidad natural de estudiar los hidrocarburos, la economía que enfrenta nuestro país y el trabajo multidisciplinario de un proyecto ambicioso como el CIGoM son algunos retos expresados por la Dra. Paula Pérez Brunius, coordinadora de esta línea de acción.

Combinar observaciones físicas, ecológicas, biológicas – incluso genómicas- de la zona de Perdido (ubicada desde la costa de Tamaulipas y hasta aguas profundas) durante la primera etapa de este megaproyecto, es el objetivo de esta línea de investigación para analizar las consecuencias de un posible derrame de hidrocarburos.

Tres son las instituciones que colaboran directamente en esta línea de investigación (CICESE, UNAM y CINVESTAV), y desde el inicio de este megaproyecto en 2015 se han adherido otras más para continuar con los objetivos planteados para la etapa 2, que ya inicia.

En la etapa 1 se realizaron con éxito varios experimentos en campo durante las dos campañas de crucero propuestas, como parte del estudio de procesos físicos, es decir, la manera en que se transportan y dispersan las partículas de agua.

Modelar el comportamiento del petróleo es un reto actual para los investigadores involucrados, ya que es sumamente complejo estudiar y modelar numéricamente cómo se dispersa, cómo se mueve en el agua y cómo se biodegrada. Es un objetivo, además, conocer el comportamiento y la dinámica general del agua del golfo, no solamente del petróleo.

En esta primera etapa se realizaron experimentos en campo para conocer los procesos físicos a escalas muy pequeñas en aguas profundas. “Los modelos numéricos tienen la limitación de no poder abarcar todas las escalas temporales y espaciales que involucran cualquier parcela de agua. Hay bastantes cosas que suceden a muy pequeñas escalas que todavía no conocemos; por eso realizamos muchos experimentos”, mencionó la Dra. Pérez. Estas actividades se relacionan directamente con la línea 3 del megaproyecto.

Realizaron dos experimentos de dispersión utilizando boyas de deriva superficiales y sub-superficiales, a 300 metros de profundidad. Algunas de éstas salieron recientemente a la superficie antes de tiempo, por lo que aún se desconoce la razón; hay varios factores que podrían ser la causa, como la interacción de alguna especie marina con el equipo de instrumentación.

En cuanto a la región costera, se ubicaron varios instrumentos para monitorear la zona cercana a la Laguna Madre, para saber qué pasaría con derrames de hidrocarburos que pudieran llegar a ese lugar. Esto se va a combinar con observaciones de anclajes, radares y modelación numérica.

Debido a la naturaleza multidisciplinaria de este megaproyecto, los cruceros realizados son aprovechados para potencializar actividades de varias líneas del CIGoM. Durante el último crucero, además del lanzamiento de boyas, se colectaron muestras de agua para análisis bioquímicos y utilizaron redes bongo para estudiar larvas juveniles de peces. Esto forma parte de la línea 2 sobre conectividad biológica. 

Otro objetivo general del CIGoM, en curso, es el desarrollo tecnológico, que incluye la generación de derivadores superficiales para los estudios de dispersión, por parte de la UABC; la adaptación de un vehículo aéreo no tripulado para liberar boyas de deriva, en caso de alguna contingencia, y la incorporación de un sensor de hidrocarburos, de última generación, a un planeador submarino (glider).

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En cuanto al análisis de conectividad biológica - otro de los objetivos de la línea 5-, se encuentran estudiando los efectos de organismos que han estado expuestos al petróleo, a través de experimentos de mesocosmos y bioensayos de ostión, peces y plancton.

Se logró colaborar exitosamente con la Universidad Tecnológica del Mar, en Tamaulipas, para realizar los bioensayos de ostión, con ejemplares expuestos a petróleo súper ligero y ligero; incluso hicieron la caracterización química del petróleo. Además, extrajeron el material genético, hicieron la secuenciación y análisis bioinformático que ayudó a identificar los genes asociados a la respuesta del ostión ante su exposición con hidrocarburos.

Identificaron también, los marcadores moleculares que podrían usarse para evaluar el impacto de petróleo en invertebrados marinos. Se encontraron los niveles de concentración de petróleo para los que el sistema fisiológico del ostión responde, así como el límite máximo a partir del cual se genera un efecto negativo, es decir, con muerte celular. Iniciaron los análisis a nivel celular, que muestra cómo empieza a actuar el hidrocarburo con células sanguíneas y cómo el organismo responde ante patógenos.

En la etapa 2, anunció, se evaluarán los aspectos que hacen más vulnerables a los ecosistemas ante un derrame de hidrocarburos. Con los datos obtenidos en la etapa 1, los análisis de vulnerabilidad biótica se potencializarán. Hasta el momento, los avances se han aplicado bastante bien en tortugas y se aproximan para conocer más sobre la vulnerabilidad de esta especie, confirmó la Dra. Pérez.

Uno de los grandes retos de este megaproyecto es la economía. El sube y baja del peso mexicano ante el dólar fluctúan los presupuestos destinados para continuar las investigaciones, sobre todo porque este megaproyecto trabaja de cerca con instituciones y proveedores de varios estados fronterizos. Si bien los costos de uso de barco son muy elevados, también es necesario contar con el recurso económico suficiente para recibir, enviar y procesar los datos de la instrumentación instalada, así como sustentar el recurso humano, su traslado y demás necesidades básicas.

Palabras clave: megaproyecto, CIGOM, Golfo de México