regimen de corrientes costeras durante un aÑo en el oeste de puerto rico por edwin alfonso...
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REGIMEN DE CORRIENTES REGIMEN DE CORRIENTES COSTERAS DURANTE UN AÑO EN COSTERAS DURANTE UN AÑO EN
EL OESTE DE PUERTO RICOEL OESTE DE PUERTO RICO
PORPOR
EDWIN ALFONSOEDWIN ALFONSO
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS MARINASDEPARTAMENTO DE CIENCIAS MARINAS
RECINTO UNIVERSITARIO DE MAYAGUEZRECINTO UNIVERSITARIO DE MAYAGUEZ
¿POR QUE ESTE ESTUDIO?
Necesidad de comprender, en el contexto de nuestro clima, las escalas de variabilidad en el movimiento del agua en la zona y el significado de las frecuencias dominantes.
UTILIDAD PRACTICA
Necesidad de conocer el patrón de circulación del agua para evaluar impacto potencial de proyectos y fenómenos en la zona. – Ejemplos: proyectos de dragado,
descargas, construcción en el litoral, etc.
OBJETIVOS
Estimar el flujo promedio.Estimar la variabilidad en la magnitud
y dirección de las corrientes. Discernir posibles mecanismos que
generan las fluctuaciones dominantes.
ESTRATEGIA DEL ANALISIS
Cálculo de transporte relativo del agua.
Calculamos promedios mensuales de la magnitud y dirección de las corrientes.
Hacemos estimados espectrales del record de corrientes.
Hacemos estimados espectrales de la altura del nivel del mar, de el “wind stress” y de la presión barométrica.
Resolver en mayor detalle las bajas frecuencias del espectro (banda meteorológica).
Estudio de la banda semidiurna y diurna haciendo uso de hodógrafos (elipses).
ESTRATEGIAS DE MUESTREO
2 metros de corriente (mod. S4) de InterOcean.
1 medidor de mareas y oleaje (mod. Seagauge SBE 26) de SeaBird Electronics.
Estación de viento (mod. WRC 986) de Zond Systems.
Frequencia de muestreo 2 Hz.
Burst de 9 min. cada 3 horas en Manchas Exteriores. h=3 hr.
Promedio de 1 min. cada dos minutos a las afueras de El Maní. h=.033 hr.
Promedios de 1 hora
Localización de los metros de corriente
1 8 .2 0
1 8 .2 2
1 8 .2 4
1 8 .2 6
1 8 .2 8
1 8 .3 0
-6 7 .2 5 0 -6 7 .2 2 5 -6 7 .2 0 0 -6 7 .1 7 5 -6 7 .1 5 0
O ffs h o re E l M a n iM a n c h a s E x te r io re s
L o n g itu d e
Latit
ude
L o c a tio n o f C u rre n t M e te rs
Rio Añasco
Punta Algarrobo
Rio Yaguez
Community El Maní
Atuneras
Punta Cadena
Estación de vientos
VISITAS A LAS ESTACIONES
Aproximadamente cada 21 días se visitaban las dos estaciones en el R/V Sultana. Se realizaron 18 visitas.
Factores limitantes eran: duración de las baterías, memoria del instrumento y problemas de “biofouling”.
Los datos cubren un periodo entre enero 19 hasta diciembre 17 del 1993.
TIEMPOS DE MUESTREO h=2 min.; permite resolver fluctuaciones
en la corriente hasta de 15 CPH (Frecuencia Nyquist)
podemos detectar harmónicas de la marea diurna y semidiurna.
resolver los elipses h=3 horas; permite detectar fluctuaciones
hasta .166 CPH.
CALCULO DE TRANSPORTE
Ejemplo: transporte relativo a lo largo de bin1. Cada bin es de 15 grados.
MM
M
Mu dz
u dz u dz u dz
relativebin
total
relative
BINh
BINh BINh BINh
1
1
1 2 3
....
TRANSPORTE RELATIVO: MANCHAS EXTERIORES
00
5
5
10
10
15
15
20
20
00 55 1010 1515 202090
o
75o
60o
45o
30o
15o0
o
345o
330o
315o
300o
285o
270o
255o
240o
225o
210o
195o
180o 165
o150
o
135o
120o
105o
% PERCENT
%P
ER
CE
NT
TRANSPORTE RELATIVO: EL MANI
00
2.5
2.5
5.0
5.0
7.5
7.5
10.0
10.0
12.5
12.5
00 2.52.5 5.05.0 7.57.5 10.010.0 12.512.590
o
75o
60o
45o
30o
15o0
o
345o
330o
315o
300o
285o
270o
255o
240o
225o
210o
195o
180o 165
o150
o
135o
120o
105o
% PERCENT
% P
ER
CE
NT
CORRIENTE MENSUAL PROMEDIO
Propósito era detectar algún patrón estacional en las corrientes.
Se filtran componentes con frecuencias mayores de 0.4 CPD de la serie de tiempo original. Permanecen fluctuaciones con periodos mayores de 2.5 días.
La serie filtrada se decima a un nuevo intervalo de muestreo de 24 horas.
Se calcula el promedio para cada mes.
CORRIENTE MENSUAL PROMEDIO EN MANCHAS EXTERIORES
CORRIENTE MENSUAL PROMEDIO EN EL MANI
ESTIMADO ESPECTRAL Se pre-edita eliminando valores extraños
(“outliers”) en la serie de tiempo (valores > 3 dev. std.).
Se quita incremento lineal en la serie. (“linear detrend”)
Se hace convolución con una función peso ( ventana Hanning). Le da más peso a los valores del centro que a los extremos (“data-tapering” ).
Se calcula el “power spectrum” con FFT.
PERIODICIDADES OBSERVADAS Localización Componente
u Componente
v Corrientes en El Maní
24 hr.,12 hr.,6 hr., 13.88 días
24 hr., 12 hr., 6 hr., 4 hr., 31min.,20min.
Frecuencias bajas en El Maní
27.7 días, 15 días, 7 días, 9 días, 13.8 dias
15 días, 7 días
Corrientes en Manchas Ext.
24 hr., 12 hr.,6 hr. 12 hr., 6 hr.
Wind stress en Añasco
24 hr., 12 hr. 13.88 días, 7 dias, 5 días
ROSA DE LOS VIENTOS PARA FEBRERO Y SEPTIEMBRE, 1993
00
5
5
10
10
15
15
20
20
00 55 1010 1515 202090
o
75o
60o
45o
30o
15o0o
345o
330o
315o
300o
285o
270o
255o
240o
225o
210o
195o
180o 165o
150o
135o
120o
105o
% Percent
% P
erc
en
t
February 1993
00
2.5
2.5
5.0
5.0
7.5
7.5
10.0
10.0
12.5
12.5
00 2.52.5 5.05.0 7.57.5 10.010.0 12.512.590
o
75o
60o
45o
30o
15o0
o
345o
330o
315o
300o
285o
270o
255o
240o
225o
210o
195o
180o 165
o150
o
135o
120o
105o
% Percent
% P
erc
en
t
September 1993
nota: barra apunta a la dirección de donde viene el viento.
PERIODICIDADES DEL NIVEL DEL MAR
Localización Periodo de lasoscilaciones
Nivel del mar en ElManí
24 hr., 12 hr., 6 hr., 4hr., 31 min., 20 min.,13.8 días
Oscilaciones de bajafrequencia en El Maní
50 días, 25 días, 13dias, 7 días
Nivel del mar enManchas Exteriores
24 hr., 12 hr., 6 hr.,13.88 días, 27.7 días
PASOS PARA CALCULAR ELIPSE DE LA CORRIENTE
Expresar velocidades en componentes horizontales u y v.
Aplicar filtro para seleccionar banda de interés.
Se hace transformada de Fourier de la serie de tiempo del componente u y de v .
Con los coeficientes de Fourier calculamos: el eje semimayor y su orientación, el eje semimenor y el sentido de rotación.
PARAMETROS DE LA ELIPSE
Ua jb
Fourier Transform of u
Va jb
Fourier Transform of v
A a b a b
C a b a b
a b
a b
a b
a b
semi major A C
semi or A C
orientation
A C Anticlockwise
A C Clockwise
1 1
2 2
1 22
2 12 1 2
1 22
2 12 1 2
1 2 1
1 2
1 2 1
1 2
2
2
1 2
1 2
2
/ [( ) ( ) ]
/ [( ) ( ) ]
tan
tan
min
( )
/
/
>
<
COMPONENTES DE LA CORRIENTE U Y V
COMPONENTES U Y V DESPUES DE FILTRADO
ELIPSE DE LA CORRIENTE PARA BANDA SEMIDIURNA
ELIPSES DE LA CORRIENTE PARA BANDA DIURNA Y SEMIDIURNA
18 .20
18 .22
18 .24
18 .26
18 .28
18 .30
-67 .250 -67 .2 25 -67 .2 00 -67 .175 -6 7 .150
O ffsho re E l M an íM anchas E x te rio res
L o n g itu d e
Latit
ude
L o catio n o f curren t m eters an d e llip ses
semidiurnal
diurnal diurnal
semidiurnal
Punta Algarrobo
El Maní
Rio Añasco
Balneario de Añasco
Rio Yaguez
174°
010°154°
080°
FASE LUNAR, DECLINACION Y EFECTO EN LA MAREA DE MAYAGUEZ
SECCION DIURNA DE LA MAREA MIXTA ( DEC. MAX.)
SECCION SEMIDIURNA (DEC. ES CERO)
CONCLUSIONES Flujo promedio durante el año es hacia el
sur y no es estacional. La topografía del fondo confina las
fluctuaciones de la corriente paralelo a la costa. La Bahía de Añasco se comporta dinámicamente como un canal.
Patrón de brisa marina acentúa las fluctuaciones en dirección offshore-onshore.
Durante el “Ebb-tide” las corrientes son al sureste y al noroeste en el “Flood-tide”.
ESTIMADO ESPECTRAL DE LAS CORRIENTES A LAS AFUERAS DE EL MANI
ESTIMADO ESPECTRAL DEL COMPONENTE U
ESTIMADO ESPECTRAL DEL COMPONENTE V
ESTIMADO ESPECTRAL DE U PARA LA SERIE FILTRADA Y CON BAJAS FREQUENCIAS
ESTIMADO ESPECTRAL DE V PARA LA SERIE FILTRADA Y CON BAJAS FREQUENCIAS
ESTIMADO ESPECTRAL DE LA ALTURA EN EL NIVEL DEL MAR
ESTIMADO ESPECTRAL DE LAS BAJAS FREQUENCIAS EN EL NIVEL DEL MAR
ESTIMADO ESPECTRAL DE “WINDSTRESS”