La gran expedición científica

colombo-alemana en el delta

del río Magdalena

A bordo del Maria S. Merian, el cuarto buque de investigación más grande de Alemania, 22 científicos colombianos y alemanes estudiaron la influencia del río Magdalena en el mar Caribe. Con una duración de 26 días, entre el 19 de octubre y el 14 de noviembre, esta fue la primera gran exploración realizada en el área con un objetivo netamente académico: recoger información multidisciplinar sobre la región de influencia del agua dulce del río, la sedimentología del delta y el sistema de abanicos marinos.

La expedición abordó unos 500 kilómetros a lo largo de la costa colombiana entre Barranquilla y La Guajira, con una extensión de 50 millas náuticas (92,6 kilómetros) mar adentro. Este es el resultado de un proyecto de colaboración integrado por seis instituciones, lideradas por la Universidad del Norte (Barranquilla, Colombia) y la Universidad Kiel (Kiel, Alemania).

Hacen parte del proyecto, por Colombia, la Universidad Nacional (Medellín), la Universidad de Antioquia (Turbo) y el Instituto Colombiano de Petróleo de Ecopetrol. Por Alemania, el Instituto Leibniz para la Investigación del Mar Báltico (Warnemünde)

De los 22 científicos que integró el equipo multidisciplinario de la expedición, 11 son colombianos y 11 alemanes. Entre ellos, hay especialistas en geología marina, oceanografía física, ciencias del mar, recursos hidráulicos, biología y geoquímica.

Óscar Álvarez, profesor de Física y Geociencias de la Universidad del Norte y director del equipo científico colombiano, destaca que a nivel mundial son pocos los buques científicos con las capacidades técnicas del Maria S. Merian, por lo que solicitarlo es un camino largo que debe competir con propuestas de investigación de gran impacto a nivel global.

Características del buque

Maria S. Marian (IMO: 9274197) es una plataforma de investigación multidisciplinaria financiada por la Sociedad Alemana de Investigación (DFG) y el Ministerio de Educación Federal e Investigación alemán. Se construyó hace 16 años, en 2006, y navega con la bandera de Alemania.
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Longitud:
94,76 metros
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Altura:
19.45 metros
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Capacidad de carga:
1886 t DWT
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Calado:
6,9 metros

Línea de tiempo de la expedición

• La ruta comenzó el 7 de octubre en Saint John’s, Canadá. Ahí embarcaron los científicos alemanes y emprendieron un viaje de 10 días hasta la Sociedad Portuaria de Cartagena, Colombia.

• El buque arribó en el país el 18 de octubre. Los investigadores contaron con menos de 48 horas para embarcar los contenedores de equipos especializados adicionales que aportaron las instituciones alemanas y que salieron con destino a Cartagena la primera semana de agosto.

• El 19 de octubre, la Embajada Alemana en Colombia y la Universidad del Norte organizaron el lanzamiento de la expedición con una recepción diplomática en el puerto de Cartagena, como parte de la programación de la Cátedra Europa 2022.

• El mismo día, a las 11 p.m. zarpó el Maria S. Merian con destino a bocas de ceniza para iniciar su periplo por el delta del río Magdalena según lo planificado previamente, hasta el 14 de noviembre, cuando regresó a Cartagena.

• El equipo llegó con más de 700 muestras de sedimento agua y numerosos registros de datos fisicoquímicos, cuyo entendimiento dará luces a Colombia sobre su formación, evolución y estado ambiental y sobre cómo aprovechar de mejor manera sus condiciones naturales.

• Como es usual en el trabajo de campo científico, al finalizar quedan más preguntas que respuestas. Esto es lo que trajeron los investigadores, aunque pudieron comprobar o refutar algunas hipótesis que tenían del comportamiento del río Magdalena, que eran resultado de modelos matemáticos ejecutados a partir de datos satelitales.

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El 28 de octubre se realizó la operación de CTDO para medir salinidad, temperatura, oxígeno disuelto, clorofila y turbidez en la columna de agua. El CTDO permite tomar muestras a cualquier profundidad (hasta en 24 puntos en un perfil vertical) para analizar las características físico químicas de agua, su procedencia y niveles de nutrientes y contaminante.

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El catamarán de hidrodinámica iba atado al barco y se iba arrastrando lentamente a lo largo y ancho de la pluma. Este equipo les permitió medir velocidades, salinidad, temperatura y turbidez en los primeros 10 m de profundidad cada 1 segundo. Así se analizó la profundidad de la pluma del río, velocidad y dirección de las corrientes y concentración de sedimentos.

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Los sedimentos se analizaban en el laboratorio en busca de señales del pasado y del presente: zircones, foraminíferos, materia orgánica, microplásticos.

¿Por qué explorar el Magdalena?

El río Magdalena es el principal afluente del mar Caribe. Con una extensión de 1528 km, su cuenca ocupa el 24 % del territorio continental del país. En su desembocadura, las aguas se mezclan y producen complejos patrones de transporte de agua dulce, sedimentos, nutrientes y contaminantes a lo largo de la costa caribeña, plataforma y mar abierto.

Debido a que las condiciones marítimas del río Magdalena en su desembocadura son muy agrestes, es imposible hacer investigación especializada en su área de influencia con barcos pequeños.

Para los científicos alemanes fue inquietante darse cuenta de que un río de tal magnitud tuviera tan poco monitoreo, por lo que entendieron que el sistema necesita más atención. Christian Winter, director del Instituto de Geociencias de la Universidad Kiel y líder del grupo alemán, señala que el interés nace por la curiosidad científica, que en las ciencias de la tierra no tiene fronteras territoriales.

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"El delta del río Magdalena es un sistema único para estudiar la dinámica de desembocaduras y los procesos de transporte en el océano; procesos que por el momento no se entienden del todo. Así obtendremos una mejor comprensión del sistema de desembocadura y la dinámica de las plumas", señala el investigador alemán.

Los interrogantes que marcaron la ruta

Los investigadores guiaron su trabajo alrededor de cuatro grandes preguntas principales:

El Magdalena es uno de los ríos que más exporta sedimentos al mar a nivel mundial. Hasta el momento se tienen modelos e hipótesis de lo que pasa, pero esta exploración permitirá recoger muestras de agua y sedimentos en su área de influencia, con el fin de determinar qué nutrientes, contaminantes o microplásticos está aportando el río al mar Caribe. 

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  1. "En toda la cuenca del Magdalena vive el 80% de la población colombiana, así que lo que sale del río es un reflejo de lo que está pasando en el país en términos ambientales, de deforestación, de cambios de uso del suelo, etc”, explica el investigador de Uninorte, Óscar Álvarez. 

Por medio de técnicas de extracción de sedimentos, los científicos estudiarán el pasado del río entre 3000 y 10 000 años para identificar cómo ha sido su evolución en el tiempo. 

El río Magdalena actúa como eslabón clave en el ciclo biogeoquímico regional del carbono, y podría ser responsable de la mayor exportación de carbono orgánico terrestre a la Cuenca de Colombia.

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“Estamos interesados en entender la conexión fuente-sumidero y al hacerlo tomaremos núcleos de sedimentos para caracterizar sus estructuras sedimentológicas, así como analizar sus propiedades mineralógicas y geoquímicas en el laboratorio", comenta Daniel Rincón, miembro del Centro de Innovación y Tecnología de Ecopetrol S.A.

Se analizarán los depósitos sedimentarios más superficiales y recientes del río, haciendo énfasis en los últimos dos siglos, pues es el tiempo que el ser humano lleva modificando los procesos naturales.

El objetivo es cuantificar las conexiones sedimentarias modernas entre la desembocadura del río, el delta activo y las zonas costeras adyacentes, centrándose en el impacto humano de los cambios sedimentológicos y morfológicos. 

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“Esto arrojará luces sobre las conexiones y los efectos de las actividades humanas terrestres mucho más allá de la costa, en mar abierto”, comenta José Riascos, miembro del equipo de científicos y docentes de la Universidad de Antioquia (Turbo).

Las surgencias son fenómenos en los que las aguas frías del fondo del mar ascienden a la superficie, lo cual, por lo general, crea zonas con gran actividad biológica marina.  

Sin embargo, la surgencia costera que se produce desde Santa Marta hasta toda La Guajira presenta un comportamiento poco habitual a lo que pasa en otras partes del mundo, pues no produce tanta biomasa como se esperaría. ¿Por qué ocurre de esta manera? Es lo que intentarán responder los científicos. 

Hasta el momento apenas se ha cumplido la primera fase, la de recolectar muestras y enfrentarse a los datos reales en campo.


El docente Óscar Álvarez espera que, luego de esta primera expedición exploratoria, se pueda consolidar una cooperación con Alemania que posibilite hacer otras con preguntas mucho más especializadas.

En los laboratorios de Uninorte se realizará la caracterización de los sedimentos superficiales obtenidos en núcleos cortos de hasta 50 cm de longitud. También se pueden caracterizar la composición de los sedimentos con el difractor de rayos X con que cuenta la universidad. Otros análisis más detallados de composición y proveniencia de los sedimentos se realizarán en los laboratorios de ECOPETROL.

Finalmente, los análisis de datación del sedimento y otros que requieren infraestructura no disponible en el país, se harán en los laboratorios de la Universidad de Kiel, Alemania, donde los investigadores colombianos y alemanes se reunirán para avanzar en esta línea el próximo verano.

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“Espero nuevos datos interesantes como base para una excelente investigación. Y espero que esta expedición sea el puntapié inicial de muchas actividades de investigación conjuntas en el futuro”, comenta el investigador alemán.

Algunos resultados preliminares

Al tomar las muestras y mediciones en sitio, la expedición se percató de que la pluma del río Magdalena en esta época del año se mueve más rápido de lo que se esperaba según la literatura científica.

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"Un día observamos que la pluma inclinada estaba hacia el oeste y al día siguiente estaba hacia el este, en una migración que es muy rápida para ser un cuerpo de agua dulce tan grande. También esperábamos que, en profundidad, la pluma estuviera compuesta por una capa de agua dulce sobre agua salada, pero observamos que en realidad se presentan varias capas de -lo que parecen ser- plumas de días o semanas anteriores. Por ahora, nos llena de emoción haber podido observarlo y nos llena de preguntas de cómo se desarrolla este sistema de múltiples capas”, explica el investigador de Uninorte, Óscar Álvarez. 

El equipo también pudo observar grandes cantidades de biomasa que está transportando el río a través de vegetación, principalmente de la tarulla. Encontrar masivamente materia orgánica dispersada por todo el delta llama la atención de los investigadores, por lo que eso representa. 

De acuerdo con Julián Naranjo, geólogo del Centro de Innovación y Tecnología de Ecopetrol, quien hizo parte de la expedición en el estudio de los sedimentos extraídos, identificar los sitios donde más se acumula esa materia orgánica, que es donde más se debe almacenar gas, guía los esfuerzos para futuras exploraciones.

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“Estos estudios nos ayudan a mejorar nuestro conocimiento sobre cómo es la distribución de las rocas que pueden almacenar hidrocarburo, como las rocas que van a generar gas, que es el primer llamado a la transición energética. Además, tomamos datos metaoceánicos de corrientes y salinidad, que nos ayudan también a mejorar nuestros modelos para identificar zonas donde puede haber mayor potencial para las energías renovables, como el viento y las corrientes, que también aportan a la transición energética de la empresa y de nuestro país”, dijo Naranjo. 

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Adriana Gracia

Docente de Biología de la Universidad del Atlántico. Bióloga Marina de la UJTL, con Maestría y Doctorado en Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia. Su interés investigativo se centra en la diversidad biológica marina.

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Alejandro Gutiérrez

Ingeniero, geólogo y estudiante de Especialización en Sistemas de Información Geográfica. Apasionado por estimar el potencial de los foraminíferos como indicadores de la variabilidad océano-clima en la cuenca de La Guajira Offshore.

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Estefany Villanueva

Geóloga de la Universidad del Norte. Iniciará la Maestría en Ciencias de La Tierra en la misma universidad durante el primer semestre del 2023. Su mayor interés es las interacciones sedimentológicas entre el río Magdalena y el Mar Caribe.

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Milena Benavides

Es Bióloga Marina de la Universidad Jorge Tadeo Lozano, en Bogotá. Es Magíster en Ciencias-Biología de la Universidad de Puerto Rico, Recinto Mayagüez, y doctora en Ciencias-Biología de la Universidad Nacional de Colombia.

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Óscar Álvarez

Profesor asociado del Dto de Física y Geociencias de la Universidad del Norte. Ingeniero civil, magíster en Ingeniería de Recursos Hidráulicos y Doctor en Ciencias del Mar de la Universidad Nacional de Colombia.

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Yuley Cardona

Profesora asociada del Departamento de Medio Ambiente de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín. Ingeniera civil, magíster en Ingeniería de Recursos Hidráulicos y doctora en Ciencias Atmosféricas y de la tierra.

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José M. Riascos

Profesor y coordinador del doctorado en Ciencias Marinas de la Universidad de Antioquia. Es especialista en Biología Marina y doctor en Ciencias Naturales de la Universidad de Bremen, Alemania.

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Julián Naranjo

Trabaja en proyectos de estratigrafía, diagénesis y sedimentología en el ICP de Ecopetrol. Es geólogo de la Universidad Industrial de Santander, magíster de la Universidad Nacional de Irlanda y Ph.D de EAFIT.

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Jhon Carlos Salon

Profesor de Biología en la Universidad de La Guajira. Biólogo y magíster en Oceanografía de la Universidad del Norte. Le interesa la variación estacional del sistema de surgencia del sur del Caribe.

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Andrés Osorio

Profesor titular de la Universidad Nacional de Colombia. Es Ingeniero Civil, con maestría y doctorado en Ciencias y Tecnologías Marinas. Con experiencia en Gestión de Océanos y Zonas Costeras (GZOC) y Energías Marinas Renovables.

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Daniel Rincón

Es profesional integral de Innovación y Tecnología del  Centro de Innovación y Tecnología (ICP) de Ecopetrol. Es biólogo Marino, magíster en Ciencias de la Tierra y doctor en Geología Marina de la Universidad de Bremen. 

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Efraín Rubio

Es Profesional de Innovación y Tecnología del Centro de Innovación y Tecnología (ICP)  de Ecopetrol. Es biólogo marino de la Universidad del Valle y doctor en Oceanografía de la Universidad de Concepción de Chile. 

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Juan Camilo Restrepo

Profesor Asociado del Departamento de Física y Geociencias de la Universidad del Norte. M.Sc. Ciencias de la Tierra de Eafit y Doctor en Ciencias del Mar de Uninorte.

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Javier Idárraga

Profesor Asistente Universidad del Norte. Es geólogo y PhD. en Geociencias. Su interés en la expedición es el estudio de los procesos morfo-sedimentarios en ambientes submarinos profundos.

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Mónica Zambrano

Profesora de la Sede Ciencias del Mar en la Universidad de Antioquia. Bióloga, con énfasis Marina, y Doctora en Ciencias Biológicas. Le interesan las Comunidades del fitoplancton y macroninvertebrados.

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Rafael Torres

Profesor Titular Universidad del Norte. Oceanógrafo Físico, MSc. y PhD. Su interés principal en la expedición es aportar al análisis de las condiciones oceanográficas encontradas y su relación con el plancton.

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Auguran buenos vientos para el Maria S. Merian

Durante la recepción diplomática a la delegación del barco, voceros de la Embajada Alemana en Colombia, el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de Colombia y la Universidad del Norte destacaron los lazos de cooperación científica que han unido tradicionalmente a ambos países.

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“Espero que este sea un viaje muy productivo y el inicio de una cooperación a largo plazo entre Colombia y Alemania en oceanografía”.

- Adolfo Meisel, rector de la Universidad del Norte.

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“Este viaje se convierte en otra pieza en el mosaico de la larga historia de las relaciones científicas entre Colombia y Alemania”. 

-  Marian Schuegraf, embajadora de Alemania en Colombia.

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“Espero que esta solo sea una de futuras expediciones conjuntas entre Alemania y Colombia en nuestros océanos”.

- Arturo Luna, ministro de Ciencias en Colombia.

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