Temporal Variability of Nepheloid Layer Structures on Continental Slope Environments: Natural and Anthropogenic Processes

Memoria de tesis doctoral presentada por Marta Arjona Camas para obtener el título de Doctora en Ciències del Mar por la Universitat de Barcelona (UB), realizada bajo la dirección del Dr. Pere Puig y del Dr. Albert Palanques del Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC).-- 233 pages, figures, tables, supplementary information

[EN] The transport of matter and energy from the continent and upper ocean to deep-sea environments is especially important in continental margins due to the large inputs of suspended particulate matter from both terrestrial sources and high-productivity coastal waters. High-energy hydrodynamic processes, such as storms, ocean currents, or internal waves and tides, as well as anthropogenic processes, such as bottom trawling, contribute to the resuspension and remobilization of particulate matter, aiding its transference from continental shelves to continental slope environments and maintaining high concentrations of resuspended sediments at certain levels of the water column forming nepheloid layers. The majority of investigations combining the study of both natural and anthropogenic resuspension processes, which are scarce, have been mainly carried out in coastal and continental shelf settings, disregarding the effects of anthropogenic activities at deep-sea environments beyond the continental shelf-break. Further to that, there is a lack of studies that assess the temporal and spatial variability of nepheloid layers in the water column related to trawling activities, as well as a lack of studies examining the extent to which the effects of anthropogenic activities are comparable to those of natural processes in deep-sea environments. [...]

[ES] El transporte de materia y energía desde el continente y las zonas someras del océano hasta ambientes más profundos es especialmente importante en los márgenes continentales, debido a los grandes aportes de partículas en suspensión procedentes tanto del continente como de zonas costeras altamente productivas. Los procesos hidrodinámicos energéticos, como las tormentas, las corrientes oceánicas, las ondas y mareas internas, así como los procesos antropogénicos como la pesca de arrastre de fondo, contribuyen a la resuspensión y removilización de la materia particulada, por una parte, ayudando a su transferencia desde la plataforma hasta ambientes de talud continental, y por otra manteniendo altas concentraciones de sedimentos resuspendidos a ciertos niveles de la columna de agua formando capas nefeloides. Son escasas las investigaciones que combinan el estudio de procesos de resuspensión tanto naturales como antropogénicos. La mayoría de estas investigaciones se han llevado a cabo principalmente en entornos costeros y de plataforma continental, ignorando los efectos de las actividades antropogénicas en ambientes de aguas profundas más allá del borde de plataforma continental. Por otro lado, hay una falta de estudios que evalúen la variabilidad temporal y espacial de las capas nefeloides en la columna de agua relacionadas con las actividades de pesca de arrastre, así como una falta de estudios que examinen hasta qué punto los efectos de las actividades antropogénicas son comparables a los de los procesos naturales en ambientes de aguas profundas. [...]

[CAT] El transport de matèria i energia des del continent i les zones someres de l’oceà fins a ambients més profunds és especialment important en els marges continentals, a causa de les grans aportacions de partícules en suspensió procedents tant del continent com de zones costaneres altament productives. Els processos hidrodinàmics energètics, com les tempestes, les corrents oceàniques, les ones i les marees internes, així com els processos antropogènics com la pesca d’arrossegament de fons, contribueixen a la resuspensió i remobilització de la matèria particulada, d’una banda ajudant a la seva transferència des de la plataforma fins a ambients de talús continental, i d’una altra mantenint altes concentracions de sediments resuspesos a certs nivells de la columna d’aigua formant capes nefeloids. Són escasses les investigacions que combinen l’estudi dels processos de resuspensió tant naturals com antropogènics. La majoria d’aquestes investigacions s’han dut a terme principalment a entorns costaners i de plataforma continental, ignorant els efectes de les activitats antropogèniques en ambients d’aigües profundes més enllà de la vora de la plataforma continental. D’altra banda, hi ha una falta d’estudis que avaluïn la variabilitat temporal i espacial de les capes nefeloids a la columna d’aigua relacionades amb les activitats de pesca d’arrossegament, així com una falta d’estudis que examinin fins a quin punt els efectes de les activitats antropogèniques són comparables als dels processos naturals en ambients d’aigües profundes. [...]

This PhD thesis has been funded by the fellowship Ayudas Predoctorales para la Formación del Personal Investigador (FPI, ref. BES-2016-076983) granted by the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad from April 2017 to September 2021. The results included in this thesis were collected in the framework of the following projects: • Formas de fondo y su dinámica actual en el margen continental mediterráneo español (FORMED). 2013-2015. Ministerio de Economía y Competitividad (CGL2012-33989). • Assessment of Bottom-trawling Impacts in Deep-sea Sediments (ABIDES). 2016-2018. Ministerio de Economía y Competitividad (CTM 2015-65142-R) • Assessment of Bottom-trawling Resuspension Impacts in deep benthic Communities (ABRIC). 2019-2021. Ministerio de Ciencia, Investigación y Universidades (RTI2018-096434-B-100). • Ocean Networks Canada (ONC) through Canada Foundation for Innovation-Major Initiative (CFI-MSI) (30199). Funding was also provided by the Consolidated Research groups of Oceanografia Física i Tecnològica (2017 SGR-1241) and Grup de Processos Litorals i Oceànics (2017 SGR-863), awarded by the Generalitat de Catalunya