Una explicación del proceso generador de ondas de largo período en la Costa Bonaerense Argentina

Dragani, Walter César

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	meteorologia
Título:	Una explicación del proceso generador de ondas de largo período en la Costa Bonaerense Argentina
Título alternativo:	An explanation of the generating process of long ocean waves on the coast of Buenos Aires province, Argentine Republic
Autor:	Dragani, Walter César
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Filiación:	Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Departamento de Ciencias de la Atmósfera
Publicación en la Web:	2013-03-22
Fecha de defensa:	1997
Fecha en portada:	1997
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor en Ciencias Meteorológicas
Director:	Nuñez, Mario Néstor; Mazio, Carlos Alberto
Jurado:	Schmidt, S.; Ciappesoni, H.
Idioma:	Español
Palabras clave:	ONDAS DE LARGO PERIODO; INTERACCION OCEANO-ATMOSFERA; PLATAFORMA CONTINENTAL BONAERENSE; ONDAS DE BORDE; MODELADO NUMERICO; ONDAS DE GRAVEDAD ATMOSFERICASLONG OCEAN WAVES; OCEAN-ATMOSPHERIC INTERACTION; EDGE WAVES; NUMERICAL MODELING; ATMOSPHERIC GRAVITY WAVES
Tema:	oceanografía/interacción mar-atmósfera
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3010_Dragani
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3010_Dragani.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3010_Dragani
Ubicación:	Dep.003010
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Dragani, Walter César. (1997). Una explicación del proceso generador de ondas de largo período en la Costa Bonaerense Argentina. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3010_Dragani

Resumen:

En las distintas estaciones mareográficas ubicadas en mar libre y en los puertos emplazados en la costa de la provincia de Buenos Aires, frecuentemente se registran oscilaciones del nivel del agua con períodos comprendidos entre algunos minutos hasta casi 3 horas, las cuales son conocidas en la región como ondas de largo período (OLP). Aunque en términos generales las OLP pueden ser generadas por forzantes de origen meteorológico, sísmico u oceánico, los antecedentes y los datos disponibles indican que el origen de las mismas en la zona citada se debe a causas atmosféricas. Entre ellas, los potenciales mecanismos generadores son los pasajes frontales, las líneas de inestabilidad y las ondas de gravedad atmosféricas. En esta tesis se investiga un aspecto particular de la compleja interacción entre la atmósfera y el océano, con El objetivo fundamental de explicar el mecanismo por el cual se generan las OLP en la región costera bonaerense. En primer lugar, se digitalizaron los registros analógicos de marea obtenidos en las estaciones Mar de Ajó, Pinamar y Mar del Plata en 1982, año de mayor medición simultánea. Luego, los datos resultantes se filtraron con el objeto de aislar convenientemente al fenómeno de interés y, mediante la aplicación de técnicas espectrales se determinaron los lapsos temporales de mayor intensidad energética de OLP en la región. Se estableció una cota para delimitar objetivamente los intervalos con presencia de OLP, resultando as¡ siete lapsos activos sobre los cuales se centró el análisis y la discusión referente a la descripción de la variabilidad temporal y espacial de las ondas estudiadas. Del análisis espectral realizado surge que, en las tres estaciones mareográficas citadas precedentemente, la energía total se incrementa desde valores casi nulos hasta máximos, y luego decrece nuevamente hasta casi cero, lo cual evidencia claramente la transitoriedad del fenómeno. Por otro lado, durante los lapsos activos se detecta que las débiles perturbaciones de alta frecuencia sólo ocurren en el momento de mayor intensidad energética y, en cambio, las ondas de mayor período est n presentes antes, durante y después del mismo. Algunos picos espectrales pueden presentarse en una estación y no en otras, consecuencia de que la topografía de cada sitio ofrece su particular amplificación a las diversas frecuencias. Por otra parte, los relativamente altos valores de coherencia estimados entre los registros del nivel del mar correspondientes a las estaciones Mar de Ajó y Mar del Plata muestran claramente la naturaleza regional del fenómeno. En lo que respecta a la información meteorológica, se utilizaron registros horarios de la presión atmosférica y del viento en superficie, obtenidos en las estaciones costeras disponibles y, además, los mapas sinópticos de superficie correspondientes a cada uno de los siete lapsos activos determinados. Del análisis conjunto entre los datos meteorológicos y oceanográficos surge que los eventos de mayor intensidad energética de OLP coinciden siempre con lapsos de mínimos relativos de presión atmosférica. Además, en los mapas sinópticos de superficie correspondientes a cada evento seleccionado se observa sugestivamente el pasaje de frentes por la región marítima de influencia y, en ninguno de ellos, la presencia de líneas de inestabilidad. Dado que durante los lapsos activos los datos horarios mostraban, en general, fluctuaciones de la presión de hasta 2.8 hPa/h y ráfagas de hasta 36 nudos y, por otro lado, que las OLP se manifestaban, en muchos casos, antes que se produjeran los pasajes frontales, la posibilidad que las ondas de gravedad atmosféricas (OGA) en la zona marítima estudiada fuese un mecanismo generador eficaz de OLP cobró un interés relevante. Por esto, se realizó un estudio comparativo entre la presencia de actividad de OLP en Mar del Plata y de OGA en Faro Punta M‚danos, entre los años 1984 y 1986, ya que en 1982 no se tienen datos de microbarógrafos. Del mismo resultó una alta correlación en la ocurrencia simultánea de ambos fenómenos.Por otro lado, el hecho que los espectros de las OGA en la zona mostraban contribuciones energéticas importantes en la misma banda de frecuencias que los de las OLP confirmaron la estrecha vinculación entre ambos fenómenos. Además, la función coherencia estimada entre los niveles del agua en Mar del Plata y las perturbaciones b ricas en Punta Médanos indicaba que los picos de energía de ambos fenómenos se presentan en frecuencias próximas. Finalmente, durante los lapsos de intensa actividad de OLP, el estado de la atmósfera en superficie y la circulación en altura es similar al citado en la bibliografía disponible para los lapsos de actividad de OGA de gran amplitud y de condiciones de propagación favorables. Es decir, en dichos casos se detectaba la presencia de frentes en superficie y de la corriente en chorro en los niveles superiores de la troposfera. Todo lo expresado precedentemente conducía a que la generación de OLP en las aguas de la plataforma continental bonaerense tendría dos potenciales forzantes: los pasajes de frentes y la actividad de las OGA. La efectividad de cada uno se evaluó mediante la utilización de un modelo matemático convenientemente implementado. Para tal fin, se desarrolló uno bidimensional, el cual resuelve numéricamente las ecuaciones de conservación de masa y de cantidad de movimiento verticalmente integradas, y permite la inclusión de batimetría irregular y geografía con gran aproximación a la situación real. Para el estudio de la generación de OLP se representó, analíticamente, un forzante que simulaba el campo b rico y el del viento correspondiente al pasaje de un frente frío por la zona marítima de influencia, y otro, a la actividad de OGA en la región. Luego de numerosas simulaciones numéricas puede concluirse que, tanto El campo b rico, el de viento o la combinación de ambos, asociados a los pasajes frontales no generan OLP en la región, sino que producen perturbaciones con períodos superiores a las cuatro horas. En contraposición, los resultados obtenidos con las OGA en distintos experimentos indican que constituyen un forzante altamente eficaz para la generación de OLP. Dada la simultaneidad en la ocurrencia de actividad de OGA y de OLP, las similitudes en la estructura espectral de ambos fenómenos ondulatorios (ambas características observadas a través del análisis de los datos disponibles) y la alta efectividad en la transferencia energética a través de la interacción atmósfera océano (lo cual surge de las distintas simulaciones realizadas), puede concluirse que en la zona costera bonaerense la generación de ondas de largo período es causada por la actividad de las ondas de gravedad atmosféricas en dicha región.

Abstract:

In different tide stations at the open sea and at the ports on Buenos Aires coast, water level oscillations which are locally known as long ocean waves (LOW) generally range from a few minutes to almost three hours. Although generally LOW may be originated by meteorological, seismic, or oceanic causes, the antecedents and the available data indicate that the origin of said ocean waves in the mentioned area is due to atmospheric causes. Among them, the potential generator mechanisms are passages of fronts, squall lines, and atmospheric gravity waves. In this thesis, the object of investigation is a particular aspect of the complex interaction between the atmosphere and the ocean, and its fundamental aim is explaining the mechanism by means of which the LOW are generated on Buenos Aires coastal area. In the first place, analogous tide measurements taken in Mar de Aj¢, Pinamar and Mar del Plata stations during 1982, year of maximum simultaneous registration, were digitalized. Then, theoutcoming data were filtered with the object of conveniently isolating the phenomenon of interest and, by applying spectral techniques, the temporal lapses of higher energetic intensity of LOW in the area were determined. An energy level was established in order to delimit, in an objective way, the LOW intervals. The result were seven active lapses on which the analysis and the argumentation about the description of the temporal and spatial variability of the studied waves were centred on. Resulting from spectral analysis performed we may say that in the three tide stations previously mentioned, the total energy increases from almost non-existent values to maximum ones, which decrease again to almost zero. These values clearly evidence the temporariness of the phenomenon. On the other hand, during the active lapses, that weak high-frequency disturbances are detected to occur only at the moment of highest energetic intensity and, instead, the longest-period waves are present before, during and after said moment. Some spectral peaks can appear in one station and not in others, this being a consequence of the fact that the topography of each place offers its particular amplification to the various frequencies. Furthermore, the relatively high coherence values estimated between sea level records corresponding to Mar de Aj¢ and Mar del Plata stations, clearly show the regional nature of the phenomenon. In regard to the meteorological information, we used hourly records of atmospheric pressure and surface wind, both of which were gathered at the available coast stations and, from the surface synoptic charts corresponding to each one of the seven active lapses determined. From the joint analysis of the meteorological and oceanographic data, there results that the events of highest energetic intensity of LOW always coincide with the lapses of relative minimum of atmospheric pressure. Furthermore, in surface synoptic charts corresponding to each of the selected events the passage of fronts at the maritime area of influence is suggestively observed and, in none of them the presence of squall lines are observed. Due to the fact that during the active lapses the hourly data showed, in general, pressure fluctuations of up to 2.8 hPa/h and gusts of up to 36 knots and that, on the other hand, the LOW were displayed, in many cases, before the passage of fronts had taken place, the possibility that the atmospheric gravity waves (AGW) in the sea area subject to this study were an effective LOWgenerator, became relevantly interesting. Considering the above said, a comparative study was carried out between the presence of LOW activity in Mar del Plata and the presence of AGW in Punta M‚danos Lighthouse (Faro Punta M‚danos), during the years 1984 and 1986 - for there was no microbarographic data gathered during 1982. The result of the study hereinbefore referred to, was the determination of a high degree of correlation in the simultaneous occurrence of both phenomena. On the other hand, the fact that the AGW spectrum in the area showed relevant energetic contributions in the same frequency band as the LOW ones, confirmed the close relation existing between both phenomena. Furthermore, the coherence function estimated between water levels in Mar del Plata and baric disturbances in Punta M‚danos indicated that the energy peaks of said phenomena were located in close frequencies. Finally, during those lapses of LOW intense activity, the status of the atmosphere in its surface and the circulation in altitude was similar to the one quoted in the available bibliography for those lapses of AGW great comprehensive activity and of propitious propagation conditions. That is to say, in said cases the presence of fronts in the surface and of jet streams in the superior levels of the troposphere were detected. All of the above mentioned led to the fact that the LOW generation in continental shelf waters of the province of Buenos Aires would have two potential causes: the passages of fronts and the AGW activity. The effectiveness of each of them was evaluated by means of the use of a mathematical model conveniently implemented. For said purpose, a bidimensional model, which numerically solved the equations of mass conservation and momentum vertically integrated was developed. Besides, it allowed the inclusion of irregular bathymetry and geography with great approximation to the real situation. For the study of the LOW generation a forcing for simulating a baric field and a wind field corresponding to the passage of a cold front through the sea area of influence, and another one for representing the local AGW activity, were built up in an analytical manner. After numerous numerical simulations, we were able to draw the conclusion that, the baric field, the wind field, or the combination of both, coupled with the passages of fronts, do not generate LOW in the area, but they produce disturbances with periods which exceed the four hours. As a counterpart, the results obtained with the AGW in different experiments showed that they constitute a cause highly effective for the generation of LOW. Due to the simultaneity of occurrence of both the activities of the AGW and of the LOW, the similarities of the spectral structures of both waving phenomena (both characteristics having been observed through an analysis of the available data), and the high effectiveness in the energetic transference by means of the ocean-atmospheric interaction (which derives from the different simulations carried out), it is possible to conclude that in the Buenos Aires coastal area, the generation of long period waves is caused by the activity of the atmospheric gravity waves in said area.

Citación:

---------- APA ----------

Dragani, Walter César. (1997). Una explicación del proceso generador de ondas de largo período en la Costa Bonaerense Argentina. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3010_Dragani

---------- CHICAGO ----------

Dragani, Walter César. "Una explicación del proceso generador de ondas de largo período en la Costa Bonaerense Argentina". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 1997.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3010_Dragani

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