. Particulate matter fluxes and formation of a sediment sheet on the inner continental shelf off Callao during the 2017 coastal El Niño

Authors

  • Federico Velazco Instituto del Mar del Perú. Dirección General de Investigaciones en Oceanografía y Cambio Climático
  • Ursula Mendoza Instituto del Mar del Perú. Dirección General de Investigaciones en Oceanografía y Cambio Climático
  • Juana Solís Instituto del Mar del Perú. Dirección General de Investigaciones en Oceanografía y Cambio Climático
  • Ernesto Fernandez Instituto del Mar del Perú. Dirección General de Investigaciones en Oceanografía y Cambio Climático
  • S. Caquineau Institut de Recherche pour le Développement, France
  • A. Sifeddine Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques. Institut de Recherche pour le Développement, France
  • Michelle Graco Instituto del Mar del Perú. Dirección General de Investigaciones en Oceanografía y Cambio Climático
  • Ioanna Bouloubassi Laboratoire de Physique et Chimie Marines. Université Pierre et Marie Curie y Paris, France
  • Bruno Turcq Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques. Institut de Recherche pour le Développement, France
  • Bobby Leigh Facultad de Ciencias. Universidad Nacional de Piura
  • Mónica Sócola Universidad Peruana Cayetano Heredia
  • Wilson Carhuapoma Instituto del Mar del Perú. Dirección General de Investigaciones en Oceanografía y Cambio Climático
  • Edgardo Carrasco Instituto del Mar del Perú. Dirección General de Investigaciones en Oceanografía y Cambio Climático
  • Dimitri Gutiérrez Instituto del Mar del Perú. Dirección General de Investigaciones en Oceanografía y Cambio Climático

DOI:

https://doi.org/10.53554/boletin.v36i2.346

Keywords:

Paleoceanografia, Paleoclimatología, Sedimentos, Sedimentos marinos, Callao

Abstract

Mechanical and automatic sediment traps were installed in Callao Bay, during the 2017 coastal El Niño (2017 CEN), at depths of 30 and 40 m, respectively, to obtain samples and information on the particulate matter fluxes in the benthic subsystem. The first one recorded accumulation equivalent to 6.46 cm/year. The latter collected 8.777,9 mg.m-2day-1, between March 20 and 29, 2017, resulting from the maximum inputs of the Rímac River. In the shallow area, where the traps were located, and to 96 m deep, undisturbed sediment cores (collected between 2017 and 2018) were used to determine i) the organic content of the first centimeter of sediment during and after the maximum fluvial inputs from the river to the bay and, ii) changes in sediment
structure as well as terrigenous content in the sediments, using the gray level of the sediment core radiographs.
These sediment cores showed accumulation of up to 4 cm as well as bioturbation effects and erosion by currents. A 1 cm thick, light olive to olive-brown colored sheet with high total carbon to total nitrogen (TC/TN) ratio (12.19 in February, 10.26 in April) was formed and preserved at a depth of 94 m. This denotes the land origin of the organic matter in contrast to the TC/TN ratio of 4.88 found in August. The high content of terrigenous particles (which is associated with the light color of this sheet) is explained by the contribution of sediments carried by the extraordinary flows of the Rímac River. We can apply the information obtained from proxies such as the thickness of this lamina formed during 2017 CEN and its characteristics preserved in the shelf mud layer, influenced by the Oxygen Minimum Zone, to calibrate proxies for the reconstruction of historical fluvial erosion events caused by heavy rainfall in the Rímac River basin.

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References

AGI. 1984. Dictionary of Geological Terms. American Geosciences Institute (AGI). Third Edition. Robert L Bates and Julia A Jackson, Editors. Anchor Books

Addison J, Finney B, Jaeger J, Stoner J, Norris R, Hangsterfer A. 2013. Integrating satellite observations and modern climate measurements with the recent sedimentary record: An example from Southeast Alaska. Journal of Geophysical Research: Oceans, Volume 118, Issue 7 p. 3444-3461

Armas V. 2017. Trabajos de descolmatación del río Rímac a consecuencia del Fenómeno “El Niño”. Bitácora Hidrográfica. Dirección de Hidrografía y Navegación de la Marina. Callao. Nº 17: 24-25.

Abrantes F, Lopes C, Rodrigues T, Gil I, Witt L, Grimalt J, Harris I. 2009. Proxy calibration to instrumental data set: Implications for palaeoceanographic reconstructions, Geochem. Geophys. Geosyst. 10:Q09U07. doi:10.1029/2009GC002604

Briceño-Zuluaga F J, Sifeddine A, Caquineau S, Cardich J, Salvatteci R, Gutierrez D, Ortlieb L, Velazco F, Boucher H, Machado C. 2016. Terrigenous material supply to the Peruvian central continental shelf (Pisco, 14° S) during the last 1000 years: Paleoclimatic implications. Climate of the Past. 12(3): 787-798.

Briceño-Zuluaga F J, Castagna A, Rutlant J, FloresAqueveque V, Caquineau S, Sifeddine A, Velazco F, Gutierrez D, Cardich J. 2017. Paracas dust storms: Sources, trajectories and associated meteorological conditions. Atmospheric Environment. doi: 10.1016/j.atmosenv.2017.06.019.

Brodie I, Kemp A. 1994. Variation in biogenic and detrital fluxes and formation of laminae in late Quaternary sediments from the Peruvian coastal upwelling zone. Marine Geology. 116: 385-398.

Buesseler K, Antia A, Chen M, Fowler S, Gardner W, Gustafsson O, Harada K, Michaels A, van der Loeff M, Sarin M, Steinberg D, Trull T. 2007. An assessment of the use of sediment traps for estimating upper ocean particle fluxes. Journal of Marine Research. 65: 345–416.

Bull D, Kemp A. 1995. Composition and origins of laminae in late Quaternary and Holocene sediments from the Santa Barbara Basin. Proceedings of the Ocean Drilling Program. Scientific Results. 146: 77-87.

Candelario J. 2017. Sistema de Información Geográfica en la desembocadura del río Rímac. Dirección de Hidrografía y Navegación de la Marina. Callao. Bitácora Hidrográfica. 17: 26-29.

Correa D, Tam J, Pasapera J, Saavedra M, Ingunza A. 2017. Modeling of marine circulation and hypothetical discharges in Callao Bay, Peru. Journal Research in Marine Sciences. 2(3): 156-176.

Cuenca, V. 2017. Impacto Ambiental del comportamiento Hidrometeorológico en la cuenca del río Rímac zona de Chosica, durante eventos “El Niño” 1982-83, 1997-98 y 2016- 17. Lima. Fac. Ing. Ambiental. Univ. César Vallejo. Lima.

Curry W, D. Ostermann D. 1997. Ground-truthing the paleoclimate record - Sediment trap observations aid paleoceanographers. Oceanus. 40: 11-14.

Dreyer J. 2011. Origin and palaeoceanographic significance of laminations in hemipelagic bio siliceous sediments: examples from the Peru Margin and the Monterey formation, California. Master Thesis. Faculty of California State University, Monterey Bay.

ENFEN. 2017. Informe Técnico Extraordinario Nº 001. El Niño Costero.

Guiñez M, Valdéz J, Sifeddine A. 2010. Variabilidad espacial y temporal de la materia orgánica sedimentaria, asociada a la Zona de Mínimo Oxígeno (ZMO) en un ambiente costero del norte de la corriente de Humboldt, bahía de Mejillones, Chile. Lat. Am. J. Aquat. Res. 38(2): 242-253.

Guillén O, Delgado C, Poma R. 1985. Distribución de plomo, cobre, zinc y cadmio en sedimentos del Puerto del Callao. Inf Inst Mar Perú. Proyecto OEA. Callao.

Gorsline D S, Kolpack R L, Karl H A, Drake D E, Fleischer P, Thornton S E, Scwalbach J R, Savrda C E. 1984. Studies of fine-grained sediment transport processes and products in the California Continental Borderland. In: D.A.V. Stow and D.J.W. Piper (Ed.). Fine Grained Sediments: Deep-Water Processes and Facies. Spec. Publ. Geol. Soc. London. 15: 395-496.

Gutiérrez D, Enríquez E, Purca S, Quipúzcoa L, Marquina R, Flores G, Graco M. 2008. Oxygenation episodes on the continental shelf of central Peru: Remote forcing and benthic ecosystem response. Progress in Oceanography. 79: 177–189.

Gutiérrez D, Sifeddine A,Reyss J L, Vargas G, Velazco F, Salvatteci R, Ferreira-Bartrina V, Ortlieb L, Field D, Baumgartner T, Boussafir M, Boucher H, Valdes J, Marinovic L, Soler P, Tapia P. 2006. Anoxic sediments off Central Peru record interannual to multidecadal changes of climate and upwelling ecosystems during the last two centuries. Advances in Geosciences. 6: 119–125.

HIDRONAV. 1995. Derrotero de la Costa del Perú. Dirección de Hidrografía y Navegación de la Marina. Callao. Vol. I, 3º Ed.

Kemp A E S. 1990. Sedimentary fabrics and variation in lamination style in Peru continental margin upwelling sediments. Proc. ODP, Sci. Results. 112: 43-58.

Kemp A. 1996. Laminated sediments as paleo-indicators. In: Paleoclimatology and paleoceanography from laminated sediments. Geological Society Special Publications. The Geological Society. London. 116: vii-xii.

Krissek K, Sheidegger K, Kulm L. 1980. Surface sediments of the Peru-Chile continental margin and the Nazca plate. Geological Society of America Bulletin. Part 1(91): 321-331.

Mendoza U. 2018 Instructivo de recibimiento, fraccionamiento, tamizado y análisis de muestras colectadas con trampas de sedimento automática. Laboratorio de Geología Marina. AFIOQG. DGIOCC. IMARPE.

Moreno A. 2002. Registro del aporte de polvo de origen sahariano y de la productividad oceánica en la Cuenca del Norte de Canarias y en el Mar de Alborán. Respuesta a los últimos 250.000 años de cambio climático. Tesis para Optar grado de Doctor en Ciencias Geológicas. Universitat de Barcelona. Departament de Geodinàmica i Geofísica. Universitat de Barcelona. http://hdl.handle.net/10803/1915

Palacios O, Caldás J, Vela Ch. 1992. Geología de los cuadrángulos de Lima, Lurín, Chancay y Chosica. Serie A. Carta Geológica Nacional. Boletín del Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico, Lima. 43: 162 pp.

Ramos C, Guzmán E, Choque E. 2017. Estimación preliminar de la evolución morfodinámica del delta del Río Rímac producto del fenómeno El Niño Costero. Dirección de Hidrografía y Navegación de la Marina. Callao. Bitácora Hidrográfica. 17: 11-14.

Rein B, Siroko F, Luckge A, Reinhardt L, Wolf A, Dullo W. 2005. Abrupt change of El Niño activity off Peru during stage MIS 5e-d. In: Siroko, F., Litt, T., Claussen, M., Sanchez-Goni, F. (Eds.). The Climate of the Past Interglacials.

Rein B. 2007. How do the 1982/83 and 1997/98 El Niño Rank in a geological record from Peru? Quaternary International 161: 56-66.

Renard K, Lane H. 1975. Sediment yield as related to scholastic model of ephemeral run off. In: Present and prospective technology for predicting yields and sources. Ref. ARS-1-40, U.S. Dep. of Agriculture. Agricultural

Research Station, Southern Region, New Orleans. Romero A, Guadalupe E, Blas W. 2010. Estimado de descargas máximas en la microcuenca de Huaycoloro (Huachipa – Lima). Rev. del Instituto de Investigación FIGMMG-UNMSM. 13(25): 109-116.

Orozco R, Castillo S, Fernández E, Fierro C, Morón O, Solís J, Flores G. 1999. Contaminación sobre ecosistema marino del Callao en abril y setiembre. Inf Prog. Inst Mar Perú.

Salvatteci R, Field D, Sifeddine A, Ortlieb L, Gutierrez, Ferreira V, Baumgartner T, Caquineau S, Velazco F, Reyss J, Sanchez-Cabeza J, Gutierrez D. 2014. Cross stratigraphist from a seismically active mud lens off Peru indicate horizontal extensions of laminae, missing sequences, and a need for multiple cores for high resolution records. Marine Geology. 357: 72–89.

Salvatteci R, Schneider R, Blanz T, Mollier-Vogel E. 2019. Deglacial to Holocene Ocean temperatures in the Humboldt Current System as indicated by alkenone paleothermometry. Geophysical Research Letters, 46, 281-292. https://doi.org/10.1029/2018GL080634

Scheffer F, Schachtschabel P. 1984. Lehrbuch der Bodenkunde. Enke Verlag, Stuttgart. 442 pp.

Scheidegger, Kenneth F, Krissek, Lawrence A. 1982. Dispersal and deposition of eolian and fluvial sediments off Peru and northern Chile. Geological Society of America Bulletin. 93(2): 150. doi:10.1130/00167606(1982)93<150:dadoea>2.0.co;2

Sifeddine A, Gutierrez D, Ortlieb L, Boucher H, Velazco F, Field D, Vargas G, Boussafir M, Salvatteci R, Ferreira V, García M, Valdes J, Caquineau S, MandengYogo M, Cetin F, Solis J, Soler P, Baumgartner T, 2008. Laminated sediments from the central Peruvian continental slope: a 500-year record of upwelling system productivity, terrestrial runoff and redox conditions. Progress in Oceanography. 79: 190–197.

Takahashi K, Martinez A. 2017. The very strong coastal El Niño in 1925 in the far‑eastern Pacific. Clim Dyn. DOI 10.1007/s00382-017-3702-1

Takahashi K. 2017. Fenómeno El Niño Global vs “Costero”. Boletín Técnico El Niño – IGP. 4(4): 4-7.

Teves N, Laos G, Carrasco S, San Roman C, Pizarro L, Cardenas G, Romero A. 1996. Sea-Level Rise along the Lima Coastal Zone, Perú, as a Result of Global Warming: Environmental Impacts and Mitigation Measures. In: Smith J.B. et al. (eds) Adapting to Climate Change. Springer, New York, NY.

Thornton S E. 1984. Basin model for hemipelagic sedimentation in a tectonically active continental margin: Santa Barbera Basin, California Continental Borderland. In: D.A.V. Stow and D.J.W. Piper (Editors), Fine Grained Sediments: Deep-Water Processes and Facies. Spec. Publ. Geol. Soc. London. 15: 481-496.

Tylmann W, Kinder M, Żarczyński M, Poraj-Górska A. 2016. Preliminary characteristics of laminations in recent sediments from lakes Kamenduł and Perty in the Suwałki Landscape Park, northeastern Poland. Limnol. Rev. 16(4): 237–245.

Velazco F. 2001. Geología Marina y ambiental del área entre la bahía del Callao y Ventanilla. Tesis Ing. Geólogo. Universidad Nacional de Ingeniería.

Velazco F. 2011. Sedimentos marinos superficiales en la bahía del Callao, Perú. 1997. Bol Inst Mar Perú. 26(1-2): 75-82. https://revistas.imarpe.gob.pe/index.php/boletin/article/view/113

Yseki M. 2018. Variabilidad del flujo y tipo de transporte de material terrígeno hacia el margen continental en la costa central del Perú durante la última desglaciación (18-12 ka) BP. Tesis Maestría Ciencias del Mar, Univ. Peruana Cayetano Heredia. 114 p.

Wefer G, Berger W, Bijma J, Fisher G. 1999. Clues to Ocean History: a Brief overview of proxies. In: Use of proxies in Paleoceanography: Examples from the South Atlantic. 68 pp.

Zeynep E, Schönfeld J, Glock N, Marcus D, Mosch T, Sommer S, Elger J, Eisenhauer A. 2016. Peruvian sediments as recorders of an evolving hiatus for the last 22 thousand years. Quaternary Science Reviews. 137. 10.1016/j.quascirev.2016.01.029.

Zuta S, Guillen O. 1970. Oceanografía de las aguas costeras del Perú. Bol Inst Mar Perú. 26(1-2): 75-82.

Published

2022-05-16

How to Cite

Velazco, F., Mendoza, U., Solís, J., Fernandez, E., Caquineau, S., Sifeddine, A., Graco, M., Bouloubassi, I., Turcq, B., Leigh, B., Sócola, M., Carhuapoma, W., Carrasco, E., & Gutiérrez, D. (2022). . Particulate matter fluxes and formation of a sediment sheet on the inner continental shelf off Callao during the 2017 coastal El Niño. Boletin Instituto Del Mar Del Perú, 36(2), 428–451. https://doi.org/10.53554/boletin.v36i2.346