Servidor de Datos Científicos del Mar Menor
El Servidor de Datos científicos del Mar Menor (SDC) es un sistema informático que recoge y pone a disposición de técnicos, científicos y público en general los datos obtenidos en campañas oceanográficas de monitorización de parámetros ambientales del Mar Menor. Los datos son recogidos por diferentes instituciones y se representan de diferentes formas mediante gráficos georreferenciados. Habitualmente un programa de monitorización comprende campañas de toma de datos en una serie de estaciones de muestreo fijas en las que se miden diferentes variables. Los datos son posteriormente interpolados y extrapolados para tanto horizontal como verticalmente para producir mapas. De los ficheros interpolados se pueden obtener mapas de cada variable a la profundidad deseada, se puede seleccionar una zona específica, producir gráficos de un subconjunto de datos, preparar animaciones de la evolución temporal de los valores según las fechas deseadas y otras muchas opciones que se explican posteriormente mediante videotutoriales.
Por la naturalez pública de los datos del servidor cualquier usuario puede descargarlos y utilizarlos según sus necesidades. La misión del Servidor de Datos Científicos es proveer los datos obtenidos por las diferentes instituciones de una forma ordenada y sistemática para su posterior uso por los usuarios proporcionando la máxima interoperabilidad, disponible a través del enlace https://marmenor.upct.es/ que puede enlazarse libremente desde cualquier página web.
El servidor está basado en los protocolos de Unidata - UCAR (University Corporation for Atmospheric (and Earth) Research - UCAR, NSF- EEUU) - y Open Geospatial Consortium (OGC). Utiliza un servidor THREDDS (Thematic Real-time Environmental Distributed Data Services - TDS) que es un sistema para compartir datos ambientales catalogados a través de OPeNDAP. TDS es 100% Java, de código abierto y se ejecuta como una aplicación de servidor web Tomcat. Las capacidades de servicio de datos TDS se construyen sobre la biblioteca netCDF-Java / CDM de Unidata. El modelo de datos MDL combina los modelos de datos NetCDF-3, DAP2 y HDF5, en lo que se denomina el Modelo de Datos Común (CDM). Tiene una arquitectura "I/O Service Provider " conectable que le permite leer varios formatos de archivo en el CDM, incluyendo NetCDF, HDF5, GRIB, NEXRAD niveles 2 y 3, y otros, así como conjuntos de datos atendidos a través del protocolo OPeNDAP. A continuación, el TDS crea servicios de datos en la parte superior del MDL.
Estructura de los datos
Fig 1. Categorías en las que se encuentran estructurados los datos en el SDC.
Nivel L0 - Los datos Nivel L0 corresponden a los datos brutos proporcionados por la entidad que los ha obtenido y sus correspondientes metadatos (información sobre los datos). Están en formato csv y son accesibles para los investigadores que los han proporcionado y a quienes ellos autoricen expresamente.
Nivel L1 - Los datos L1 son los datos L0 tras un control de calidad (Quality Control - Quality Assurance, QC-QA) para eliminar errores en la toma de datos, valores anómalos o valores que no reúnen los requisitos informáticos necesarios. En este nivel los datos están organizados en carpetas según la institución que los ha suministrado y subcarpetas con la fecha de toma de muestras. Los ficheros están en formato NetCDF (conjunto de bibliotecas de software y formatos de datos autodescriptivos e independientes de la máquina que admiten la creación, acceso y uso compartido de datos científicos, fue desarrollado y está mantenido por Unidata). En este nivel los datos están asequibles bajo solicitud de palabra clave de acceso.
Nivel L2 – Los datos Nivel L2 son los datos ya interpolados que quedan registrado en el servidor. Son los ficheros NetCDF que utiliza el servidor para elaborar los mapas. Los datos nivel L2 pueden descargarse pero el usuario debe disponer de las herramientas informática para su lectura. Estos datos L2 están disponibles en abierto mediante THREDDS (Thematic Real-time Environmental Distributed Data Services - TDS), un sistema para compartir datos ambientales catalogados a través de OPeNDAP. Cualquier usuario puede descargar estos datos sin suscripción, pero ha de disponer de sus propias herramientas para la lectura de los ficheros que se suministran tanto en NetCDF como en ASCII.
Nivel L3 – Los datos Nivel L3 son los correspondientes a los mapas elaborados por el servidor que cada usuario puede configurar según sus necesidades en el visor de las diferentes variables, cuyo acceso se realiza a través de la pestaña “ver mapas” del SDC del Mar Menor. Están disponibles como WPS - Web Map Service (nc)WPS - que pueden leerse en cualquier SIG (tal y como requiere la directiva europea INSPIRE). Los mapas se han elaborado mediante interpolación lineal y radial de los datos obtenidos en la mar.
Nivel L4 – el nivel 4 de datos corresponde a productos derivados a partir de los datos L2 con un tratamiento específico, como pueda ser, por ejemplo, en el valor medio de cada variable para toda la laguna. Estos valores medios se muestran mediante gráficos de series temporales, gráficos comparativos entre años, etc.
En la pestaña “Obtener Datos” están disponibles los datos nivel L1 y L2 en formato .nc (NetCDF) ordenados por variables. Los datos L4 pueden descargarse desde esta misma pestaña en formato .csv.
En la pestaña “Obtener Datos” están disponibles los datos nivel L1 y L2 en formato .nc (NetCDF) ordenados por variables. Los datos L4 pueden descargarse desde esta misma pestaña en formato .csv.
Variables ambientales registradas
En la pestaña “Ver mapas” están disponibles los mapas dinámicos de cada variable. En la actualidad, las variables ambientales incluidas en esta versión del servidor son:
- Temperatura – Es un factor que regula propiedades físicas y químicas del agua, además de otros procesos y factores biológicos como pueda ser, por ejemplo, la velocidad del metabolismo de muchos organismos. Es un parámetro conservativo en el agua de mar que muestra la existencia de gradientes de energía que provoca la transferencia de calor. Se expresa en grados centígrados (ºC). En el Mar Menor puede oscilar entre los 5-8 grados de mínima en invierno y los 30-31 de máxima en verano. En invierno el Mar Menor se enfría más que el Mar Mediterráneo, mientras que en verano se calienta más que éste.
- Salinidad – Expresa la cantidad total de sales disueltas en un volumen de agua. Volumétricamente se expresa como gramos de sal por litro de agua pero suele medirse con métodos conductivos y por eso se utilizan las unidades PSU (de Practical Salinity Units), numéricamente equivalente a la unidad volumétrica. También es una propiedad conservativa del agua de mar, que se caracteriza por guardar una relación constante entre los iones mayoritarios que la componen. La salinidad del Mar Menor oscila habitualmente entre 40 y 47 PSU entre verano e invierno respectivamente, aunque puede haber diferencias locales mayores. La mayor salinidad se produce por la evaporación del agua y determina el carácter hipersalino del agua del Mar Menor. Junto con la temperatura determinan la densidad del agua.
- Transparencia – Un método simple para medir la transparencia del agua consiste en determinar la profundidad a la que deja de verse un disco blanco de 30 cm de diámetro en el agua, el disco de Secchi. Esta profundidad se alcanza cuando la reflectancia se iguala con la dispersión de la luz hacia atrás (backscatter). Aunque no es una medida exacta del coeficiente de extinción de la luz se toma como una buena estima de la transparencia del agua que permite fácil e intuitivamente la comparación.
* Tyler, J.E. 1968. The Secchi disk. Limnology and Oceanography, 13(1):1-6.
* Preisendorfer, R.W. 1986. Secchi disk science: Visual optics of natural waters. Limnology and Oceanography, 31(5):909-926.
- Clorofila – Es la molécula que utilizan los vegetales unicelulares suspendidos en el agua (fitoplancton) para realizar el proceso de conversión de la materia inorgánica en biomasa a través de la luz solar como fuente de energía (fotosíntesis). La concentración de clorofila en el agua - que proporciona el color verde del agua - se utiliza como una estima de la biomasa del fitoplancton. Existen diferentes tipos de clorofila, siendo la clorofila a la más importante. Habitualmente se entiende por concentración de clorofila en el agua el conjunto de clorofila a más feopigmentos (o productos de degradación de la clorofila que absorben luz a las mismas longitudes de onda). Este parámetro es una aproximación a la biomasa de fitoplancton y no exactamente su medida ya que distintos tipos de células contienen cantidades diferentes de clorofila. De igual forma, la concentración de clorofila varía en una misma especie de fitoplancton en función de su adaptación a la intensidad luz, concentración de nutrientes del medio, y otros parámetros. Habitualmente se mide mediante fluorómetros debido a la autofluorescencia de color rojo de esta molécula cuando se excita con luz azul. Se expresa en mg de clorofila por metro cúbico (mg/m3, equivalente a ug/L). La medida de este parámetro mediante fluorometría puede ser ligeramente diferente al que se mide mediante espectrofotómetro sobre un extracto de este pigmento. Además hay que tener en cuenta que en aguas tan someras como el Mar Menor puede encontrarse en la columna de agua restos de vegetación sumergida que mantienen la clorofila activa o feopigmentos.
- Oxígeno – Expresa la concentración de oxígeno disuelto en el agua. Sus unidades son mg/L. El oxígeno es un gas presente en la atmósfera, que también producen los vegetales acuáticos mediante la fotosíntesis. La solubilidad de oxígeno en el agua guarda una relación inversa con la temperatura y la salinidad y directa con la presión. Las aguas del Mar Menor suelen estar bien oxigenadas por el contacto de la capa superficial del agua con la atmósfera y su redistribución por las corrientes. Típicamente pueden encontrarse valores por encima de 10 mg/L en invierno y menores de 5 en verano debido a los cambios de temperatura y salinidad. Se utiliza el término hipoxia para indicar aguas con valores inferiores a 2-3 mg/L de oxígeno disuelto que se entiende muchos organismos no pueden tolerar para su respiración.
- Turbidez – Refleja la cantidad de materiales suspendidos en el agua, tanto de origen biótico como abiótico. Los sedimentos resuspendidos, partículas de suelo (arcillas, fangos, arenas, etc.) que entran en el agua y organismos suspendidos aumentan el valor de este parámetro. Se mide mediante la dispersión de la luz y se expresa en unidades NTU (Unidad Nefelométrica de Turbidez), también puede expresarse con respecto a la turbidez que producen determinadas sustancias disueltas en agua o partículas suspendidas como la Formazina, expresándose entonces como FTU (Unidad de Turbidez de Formazina).
- Irradiancia – Se mide con radiómetro e indica la cantidad de luz que llega al agua. Usualmente se utilizan radiómetros 2π (planos) orientados hacia arriba para medir la irradiancia que llega desde arriba (downwelling) en el espectro visible (400-700 nm de longitud de onda). A este rango de longitudes de onda, que son los que pueden utilizar los vegetales, se le denomina PAR (Photosynthetically Available Radiation) o radiación disponible para la fotosíntesis, y aunque la unidad en el sistema métrico decimal es W/m2, suele expresarse micro Einteins (o micro moles de fotones) por metro cuadrado y por segundo – µE m-2 s-1). Presenta una gran variabilidad debido al ángulo de incidencia solar y a las partículas (incluido plancton) suspendidas en el agua que absorben y dispersan la luz.
Toma de datos en la mar
Instrumentación
Cada parámetro se ha registrado con un instrumento diferente. Habitualmente cuando se habla de parámetros CTD se refiere a salinidad (medida mediante la conductividad), temperatura y profundidad (medida mediante un sensor de presión) por sus siglas en inglés (Conductivity, Temperature, Depth - CTD), pero habitualmente se instalan también otros sensores para medir los demás parámetros. De esta forma se obtienen perfiles verticales de medidas de todos ellos. Estos valores son los que luego se interpolan en 3D para obtener la nube de puntos para verlas a través de visualizador de datos. Así se pueden ver mapas de cada parámetro a diferentes profundidades. En el caso de la transparencia, como sólo se obtiene una medida en la columna de agua, únicamente se puede representar un mapa en 2D para cada fecha.
Distribución espacio temporal de las muestras
Dependiendo del programa de monitorización de que se trate se han establecido un número de estaciones de muestreo diferente con distribución espacial también diferente. Los mapas interpolados se hacen a partir de todos los puntos disponibles para una fecha determinada, independientemente del muestreador. Los datos de las variables recogidas hasta la fecha se basan en los registros de perfiles verticales en, al menos, 12 puntos distribuidos de forma que proporcionan una relación calidad de datos/esfuerzo invertido adecuada para la obtención de los mapas.
El mapa (Figura 2) de las estaciones utilizadas para la medida del disco de secchi por la Oficina de Impulso Socioeconómico del Medio Ambiente (OISMA) y por el Servicio de Pesca, ambos de la Comunidad Autónoma de Murcia, muestran a la izquierda y derecha respectivamente en la siguiente figura. Los valores de las coordenadas de las estaciones de muestreo se proporcionan en la tabla 1.
Fig.2 Izquierda: Estaciones utilizadas para la medida del disco de secchi (OISMA). Derecha: Estaciones usadas por el Servicio de Pesca.
Tabla 1. Coordenadas de las estaciones utilizadas por OISMA y el Servicio de Pesca
| OISMA | | SERVICIO DE PESCA | ||
| LATITUD | LONGITUD | | LATITUD | LONGITUD |
| 37.651871 | -0.741864 | 37.651800 | -0.728883 | |
| 37.655617 | -0.774880 | 37.659833 | -0.781967 | |
| 37.667078 | -0.752478 | 37.666817 | -0.809683 | |
| 37.683401 | -0.803349 | 37.687350 | -0.783783 | |
| 37.699264 | -0.783250 | 37.694517 | -0.810400 | |
| 37.704636 | -0.822015 | 37.710417 | -0.778383 | |
| 37.709368 | -0.780510 | 37.718000 | -0.839783 | |
| 37.722337 | -0.750185 | 37.740450 | -0.727117 | |
| 37.722804 | -0.830332 | 37.748233 | -0.749617 | |
| 37.742779 | -0.831156 | 37.760617 | -0.807800 | |
| 37.763726 | -0.781054 | 37.761783 | -0.783550 | |
| 37.792327 | -0.783435 | 37.811800 | -0.784483 |
A continuación podrá; encontrar una serie de videtutoriales que le permitirán aprender el manejo y las funciones del Servidor de Datos Científicos del Mar Menor (SDC)
Cómo utilizar el Servidor de Datos Cientificos del Mar Menor