Un mar de fenómenos oceánicos en Puerto Rico Esta presentación está disponible en la sección de documentos de Ocean Physics Education. Edwin Alfonso-Sosa, Ph. D. Ocean Physics Education http://oceanphysics.weebly.com/documentos.html

Referencias Mucha de la información que presentamos se encuentra en los dos libros que mostramos en este slide. Les exhorto a que los lean para mayor comprensión sobre estos fenómenos oceánicos.

Introducción Existe una diversidad de fenómenos físicos oceánicos que afectan las aguas costeras de nuestro archipiélago borinqueño. Cuando menos existe una veintena de éstos, entre los más conocidos están las mareas y las altas marejadas, entre los menos conocidos están las olas solitarias internas y los meteotsunamis. A continuación describiremos algunos de estos fenómenos, partiendo desde los más conocidos hasta llegar a los descubiertos en años recientes. Lea introducción.

Calendario de fenómenos oceánicos La mayoría de los fenómenos físicos oceánicos tienden a concentrarse en ciertas temporadas del año.

Marejadas otoñales e invernales Origen Nor’easters Mes OCT - APR Rango de altura 2 m – 8 m Periodos 8 s – 16 s Largo de onda 75 m – 150 m L = C * T La costa noroeste de Puerto Rico es reconocida mundialmente por sus puntos de surfing. Desde finales de octubre hasta principios de abril ocurren eventos de altas marejadas de periodo largo. Las marejadas pueden alcanzar alturas impresionantes en algunos lugares de Puerto Rico, como es el caso del punto de surfing Tres Palmas en Rincón. Olas de cerca de 20 pies pueden ser disfrutadas por muchos puertorriqueños. Foto muestra surfer deslizándose en una ola en Tres Palmas. Foto cortesía de Angelo Cordero Photography. Altura aproximada de la ola 6 m ~ 20 pies

The Perfect Storm: 31-OCT-1991 En Puerto Rico el mayor evento de altas marejadas de largo periodo ocurrió el 31 de octubre del 1991, olas perfectas de 25 pies de altura se observaron en la playa Guajataca de Quebradillas. Una persona falleció cuando el run-up de la ola lo arrastró. Foto cortesía de Edwin Alfonso-Sosa. Altura aproximada de la ola 8 m ~ 25 pies

Erosión Costera: Marejada 3/20/2008 La marejada del 20 de marzo del 2008 (Jueves Santo), con alturas que superan los 18 pies y periodo de 17 segundos, erosionó la playa Pastillo en Isabela. La erosión fue tan severa que 6 meses más tarde sus efectos eran evidentes. Fotos cortesía de Edwin Alfonso-Sosa.

Marejadas Extremas (1962-2015) Lista de los eventos de marejadas de gran altura (> 18 pies) que azotaron la costa norte de Puerto Rico entre el 1962-2015. Note que los eventos pueden ocurrir en cualquier mes entre octubre y abril.

La Tierra y la Luna La Luna y la Tierra conforman un sistema binario. On July 5, 2016, the moon passed between NOAA's DSCOVR satellite and Earth. NASA's EPIC camera aboard DSCOVR snapped these images over a period of about four hours.

Mareas Astronómicas Origen Acel. Luni-solar Mes SEP - NOV Rango mareal 0.67 – 1.6 pies Periodos 12.42 h – 24.83 h Largo de onda 9000 km, h = 4 km Ciclo nodal 18.6 años La gravedad lunar, solar y la rotación terrestre se combinan para acelerar horizontalente las aguas en las cuencas océanicas, que en nuestras costas se manifiesta como un ascenso-descenso periódico del agua en la costa y al que denominamos como la marea. En Puerto Rico la marea tiene un rango vertical menor de dos pies de altura, por lo tanto es un regimen micro-mareal. Foto de una extrema marea baja en Playita Rosada, La Parguera, que ocurrió cerca del mediodía del 22 de junio del 2009. Foto cortesía de Edwin Alfonso-Sosa.

Marea Mixta y Marea Diurna Puerto Rico se caracteriza por dos principales provincias mareales, basándonos en la forma del perfil de la marea. La primera (azul) es mixta dominando la forma semidiurna (la pleamar cada 12 hr con 25 min, pero con desigualdad diurna) y la segunda (roja) es de forma diurna (la pleamar cada 24 hr con 50 min). Las areas verdes son zonas donde la marea es mixta pero domina la forma diurna.

Constituyente Semidiurno (M2) Modelo de marea barotrópica basado en datos de altimetría y estaciones de marea, muestra que la elevación del constituyente semidiurno es mayor al norte de Puerto Rico y es nulo al sur de Puerto Rico. La marea semidiurna pierde rápidamente elevación cuando cruzamos el Pasaje de la Mona de norte a sur.

Propagación de la Marea Semidiurna Existen un par de días cerca del equinoccio de primavera (Dec. Solar = 0), durante coincidencia de la marea ecuatorial (Dec. Lunar = 0) y la marea viva (syzygy), cuando se manifiesta totalmente un perfil semidiurno en todas las costas de Puerto Rico. La hora exacta de la pleamar en cada estación (numeradas) nos permite estimar la propagación de la marea semidiurna alrededor de Puerto Rico. Tres rutas de propagación (roja, amarilla, verde) ocurren simultáneamente.

Gradiente en amplitud en costa oeste Degradación de la amplitud de la marea semidiurna M2 cuando se desplaza desde el Norte a Sur del Pasaje de la Mona.

Relieve submarino: Pasaje de Mona Batimetría del Pasaje de la Mona, muestra un relieve submarino escarpado donde las corrientes mareales son desvíadas verticalmente y empujan las líneas isopicnales.

Marea Interna en el Pasaje de Mona Origen Corriente M2 Mes SEP-NOV Rango de altura 20 m – 50 m Periodo 12 horas Largo de onda 120 km Marea interna se genera en el Pasaje de la Mona y se propaga hacia el Mar Caribe. El largo de onda es de 120 km. Modelo Amseas del Naval Oceanographic Office.

UPRM Misión Mona Challenge 2000 R/V Chapman En octubre del 2000 visitamos la estación ADCP-1 en el Pasaje de la Mona en el R/V Chapman.

Roseta Hidrográfica SBE32 12 botellas Niskin 5 L Aros O de silicón Paredes y resortes internos recubiertos con teflón. Se reduce la contaminación con metales (Fitzwater, 1982). CTD SBE25 Fluorómetro SeaTech

Perfiles de luz con el radiómetro sumergible PRR-600

1030 1430 ADCP1 Las isopicnales de 23.0 y 23.5 kg m-3 muestran crestas a las 0718 y a las 1400. Parches con difusividades verticales elevadas se observaron una hora antes de la llegada del valle de la marea interna. Aumentos en fluorescencia natural y en la tasa de fijación de carbono. La turbulencia fomenta los cambios en la señal Lu(683).

Seiche

Definición seiche costero First order seiche in an open harbor - by Matthias Tomczak, Coastal Carolina University El seiche costero se puede definir como oscilaciones en la costa, en forma de una onda estacionaria, con una frecuencia resonante que responde a las características específicas de la plataforma, puerto o bahía donde ocurren. El rango de periodos de oscilación discurre entre los 10 y 100 minutos.

Seiche Costero en La Parguera Origen OSIs Cresta Aves Mes ABR-JUN, SEP-NOV Rango de altura 2 cm – 67 cm Periodo 48 min - 51 min El Super Seiche de Isla Magueyes ocurrió el 9 de noviembre del 2006 con una altura de 67 cm. La altura en la gráfica está expresada en pies.

Excitación del Seiche Costero El Super Seiche en Isla Magueyes fue excitado por un solitón KdV con una amplitud de -62 m que golpea el talud superior y genera una corriente horiontal de 21 cm/s en el veril, esto a su vez genera un seiche costero con una amplitud de 34 cm.

Solitón KdV de 62 m (~203 pies) vs: Torre UPR: 53 m ~ 174 pies 6 m ~ 20 pies Comparemos la amplitud del solitón con la altura de cosas que ya conocemos: la Torre de la UPR y la ola en Tres Palmas (5th slide).

Fotos: Dr. Jorge Corredor Departamento de Ciencias Marinas, UPRM http://youtu.be/DQJiDV_Nql0 Las gigantescas olas solitarias internas revelan discretamente su presencia en la superficie del mar. Cambios en la rugosidad de la superficie provocados por las corrientes, asociadas a la propia circulación de la ola solitaria interna, pueden generar bandas alternadas de mar picado y mar en calma. Estas bandas alternadas pueden ser detectador por el radar del barco oceanografico como cambios en la intensidad en la señal reflejada .Las olas solitarias internas en el mar profundo tienen amplitud negativa o polaridad negativa. Mientras mayor es la amplitud más rápida será la ola. Por eso, las olas de mayor amplitud se adelantan a sus contrapartes de menor amplitud. Las olas pueden alcanzar una rapidez de entre 1 m/s a 3 m/s, equivalente entre 2 MPH a 7 MPH. Similar a la velocidad de una persona trotando o corriendo.  Apriete el enlace para ver el video de la colisión de dos olas solitarias internas KdV. Imagen cortesía del Dr. Jorge Corredor de UPRM. Fotos: Dr. Jorge Corredor Departamento de Ciencias Marinas, UPRM

Olas Solitarias Internas (OSIs) Origen Fuertes Corrientes M2 Mes MAY - NOV Rango de amplitud 18 a 90 m Separación de los Paquetes 77 a 107 km Rapidez de la Ola 0.7 a 3.1 m s-1 Largo de Onda Máximo 4 a 17 km Ancho del Paquete 24 a 76 km Longitud de la Cresta 30 a 260 km Un paquete de olas solitarias internas sale de la Cresta Submarina de Aves y se mueve hacia el ONO, al oeste del anterior se observa otro paquete que se formó 12.42 horas antes y que se fisionó en un mayor número de olas. Imagen captada por NASA MODIS/Terra el 22 agosto del 2013.

Origen y Propagación de las OSIs Modelo Amseas del Naval Oceanographic Office. Muestra las olas solitarias internas que salen de la Cresta Submarina de Aves y se dirigen al noroeste rozando el suroeste de Puerto Rico. En la imagen de MODIS mostramos la evolución nolineal de la marea interna hasta generar la ola solitaria interna sobre la Cresta de Aves.

Olas internas con amplitud negativa de 90 metros fueron medidas a 6 km del veril de La Parguera Giese, G.S., Chapman, D.C., Black, P.G., Fornshell, J.A., 1990.  Journal of Physical Oceanography 20, 1449-1458  777 Kb Científicos del Departamento de Ciencias Marinas de la UPRM en el 1982 detectaron dos solitones de amplitud negativa a unos 6 km del veril de la Parguera, a 600 m de profundidad. El solitón de mayor amplitud tiene unos 90 m.

Olas internas golpean el SO de PR Esta impresionante imagen muestra el paquete de olas solitarias internas llamado Giese 180 chocando con el Cañon Submarino de Guayanilla.

Olas solitarias internas grandes Mientras mas amplitud tiene la ola solitaria interna (solitón KdV) que golpea a Puerto Rico, entonces mayor es la altura del seiche costero extremo.

Rissagues o meteotsunamis

¿Que es un meteotsunami? Un meteotsunami es una serie de olas en un puerto (bahía) que presentan una misma frecuencia o amplitud que un tsunami generado por terremoto, deslizamiento o erupción volcánica, pero a diferencia de los anteriores, su origen está asociado a un disturbio atmosférico capaz de generar un ola larga barotrópica en mar abierto, resonar con la misma a medida que se aproxima a la costa (Resonancia de Proudman). Una vez llega al puerto (bahía) es capaz de forzar un número de olas, las cuales entran en segunda resonancia con el puerto (bahía), amplificándose por segunda vez. El meteotsunami solamente ocurre en aquellos puertos (bahías) donde la doble resonancia es posible. Disturbios atmosféricos Un salto o pulso en la presión atmosférica Olas de gravedad atmosféricas Una línea de fuertes vientos (turbonada)

Meteotsunamis en Puerto Rico Origen Pulso en presión atmosférica Mes Agosto Rango de amplitudes 7 a 20 cm Rango de Frecuencias 20 a 60 CPD Rango de Periodos 24 a 72 Minutos Seiche costero con periodo de 75 minutos corresponde al Meteotsunami del 16 de agosto del 2011. El Meteotsunami impactó la mayoría de las bahías o puertos de la costa caribeña de Puerto Rico.

Onda Tropical Invest 93L, AGO-16-2011 Justo antes del mediodía del 16-AGO-2011 la onda tropical Invest 93L le antesedía un pulso en la presión atmosférica (~1 mb) y una turbonada con vientos mayores de 25 nudos. Invest 93L, captada a las 7:45am EDT August 16, 2011. Imagen cortesia de: NASA/GSFC.

Salto en la presión atmosférica y viento supera los 30 nudos. La presíon atmosférica en la boya de CarICOOS al sureste de Caja de Muertos marcó - cerca del mediodía del 16 de agosto 2011 - un pulso en la presión atmosférica de alrededor de 0.9 mb. La magnitud de los vientos alcanzó 16 m/s (31 nudos). Valores de 39 nudos se registraron dos horas más tardes.

Amplitud meteotsunami, Cabo Rojo A las 1300 tiempo local comenzó el meteotsunami en la plataforma de Cabo Rojo.

Plataformas anchas facilitan amplificación Puerto Rico tiene dos plataformas anchas que facilitan la amplificación del Meteotsunami.

Trayecto del Meteotsunami, 51 km Rayo de propagación del meteotsunami.

Génesis del Meteotsunami (Puerto Fajardo) Un pulso en presión atmosférica inicia una ola barotrópica que al llegar a la plataforma cambia su polaridad y se prpoaga a la misma velocidad que el disturbio atmosférico, de esa manera se trasfiere mayor energía a la ola. Luego en el puerto ocurre la segunda resonacia y alcanza la máxima amplitud.

Resonancia en I. Palominos vs. Puerto Fajardo Isla Palominos Puerto de Fajardo Note que en Isla Palominos la energía del meteotsunami se concentra en una frecuencia de 23 CPD pero en el Puerto de Fajardo parte de la energía se dispersa en los 40 CPD y alrededor de los 90 CPD.

Meteotsunami amplifica diferente en cada puerto El meteotsunami se amplifica en particulares frecuencias que responden a las características de cada puerto (bahía).

Meteotsunamis en Puerto de Fajardo Eventos de meteotsunamis en el Puerto de Fajardo. El evento de mayor amplitud (19.43 cm) ocurrió el 13-AGO-2012 0318 GMT.

Agradecimientos Primero que nada quiero dar gracias a Dios por haber creado tan maravilloso Océano Global y segundo por haberme dado la vida y la salud para poder estudiarlo. Gracias a mi familia que siempre me apoyó durante estos últimos 20 años de mucho trabajo investigativo. Mi sincero agradecimiento a todos los miembros del grupo de Oceanografía del Departamento de Ciencias Marinas (DCM) de la Universidad de Puerto Rico en Mayagüez. En especial al Dr. José M. López, Dr. Jorge E. Corredor, Dr. Jorge E. Capella y al Prof. Julio Morell, que gracias a su empeño y tenacidad logramos establecer investigaciones y experimentos únicos tales como, Mona Challenge e InWaPE, que revelaron y describieron con detalle el ambiente de olas internas, que permea en las aguas del Pasaje de la Mona al Oeste de Puerto Rico.