Corrientes, vientos y mareas IV: Análisis de datos de corrientes Begoña Pérez Puertos del Estado Máster Interuniversitario de Ingeniería de Puertos y Costas Universidad de Las Palmas, 16/10/2014

El dato de corriente Las medidas de corrientes son mucho más difíciles de realizar de manera permanente, y los datos son más difíciles de analizar La ausencia de datos de corriente en tiempo real implica que los controles de calidad forman parte del proceso de los datos, y se realiza a posteriori

El dato de corriente Principales causas: el viento (actúa solo en la superficie), las mareas (en toda la columna de agua) y los gradientes de presión (barotrópico y baroclínico) Magnitud: las velocidades horizontales son uno o dos órdenes de magnitud superiores a las verticales. Su variabilidad muy superior a la de los niveles del mar. Poca coherencia en vertical (metros) y horizontal (cientos de metros).

El dato de corriente El flujo del agua se representa por un vector velocidad cuyo módulo y dirección representan la intensidad (metros/segundo o millas/hora=nudo) y la dirección de la corriente (hacia dónde se dirige: grados medidos en el sentido de las agujas del reloj desde el Norte geográfico). Normalmente se descompone el vector velocidad en sus coordenadas cartesianas u y v (positivo hacia el Norte y hacia el Este respectivamente): Norte q v u Este

El dato de corriente La energía en un registro de corrientes se concentra fundamentalmente en las siguientes bandas: Frecuencias de marea: producidas por las fuerzas generadoras de la marea, coinciden con las frecuencias de los armónicos principales en la zona (semidiurnos y diurnos) Frecuencia inercial: asociada a la corriente inercial, producida por un pulso de viento que, debido a la rotación de la Tierra, induce un movimiento oscilatorio en la masa de agua cuya frecuencia coincide con la frecuencia de Coriolis: Frecuencias subinerciales o de largo periodo: inducidas por flujos de tipo geostrófico (gradientes barotrópicos y baroclínicos). Responsables del transporte de agua, con periodos superiores a 24 h.

Análisis El tratamiento o análisis de datos de corrientes consiste en: Inspección visual de los datos: utilización de diferentes sistemas de representación gráfica que ayudan a interpretar los resultados Análisis espectral: buscando las principales componentes o señales físicas esperables en un registro de datos Cálculos estadísticos

Análisis El análisis espectral sirve además de control de calidad: Cada una de las tres bandas de frecuencia más energéticas se extrae y representa individualmente El análisis espectral sirve además de control de calidad: si una serie presenta picos en bandas diferentes a las indicadas, tenemos un indicio de que los datos son incorrectos.

Análisis Inspección Visual: Tipos de representación gráfica utilizados: Rosas de corrientes: vectores con mismo origen cuya longitud y dirección está asociada a la probabilidad y dirección respectivamente Gráficos de evolución temporal de las componentes u y v Gráficos de evolución temporal del módulo y la dirección Vectores de corriente: vector medido en cada instante Vector progresivo: trayectoria que seguiría una partícula virtual sometida a un campo de velocidades constante espacialmente, con los valores en tiempo coincidentes con los medidos. La trayectoria viene determinada por las corrientes subinerciales.

Análisis Cálculos estadísticos: Porcentaje de datos correctos. Intensidad y dirección de la corriente media Velocidad media (media de los módulos) y velocidad máxima Histogramas de módulo y dirección Tabla de encuentros entre direcciones y velocidades

Corrientes de marea Análisis de las corrientes de marea: Muy variables, afectadas y distorsionadas por la presencia cambiante de una columna de agua estratificada, lo que hace difícil su previsión, en comparación con los niveles asociados Representación gráfica por medio de las elipses de marea, que se obtienen mediante el análisis armónico aplicado a cada una de las componentes u y v de la corriente observada

Corrientes de marea Análisis armónico: ajuste por mínimos cuadrados de: componentes de la corriente media Cada armónico se puede representar por cuatro parámetros, dos amplitudes y dos fases, que definen una elipse de marea: generada por el extremo del vector corriente asociado durante un ciclo completo, de componentes:

Corrientes de marea Elipse de Marea: una para cada armónico de marea El agua rota en sentido contrario a las agujas del reloj El agua rota en el sentido de las agujas del reloj Flujo rectilíneo Armónicos de frecuencia parecida tienen elipses de forma y orientación similar

Corrientes de marea Credo de “smoothness”: La amplificación que la batimetría introduce en la amplitud de la marea de equilibrio (teórica) es función de la frecuencia y, en consecuencia, similar para armónicos de la misma especie. Esto es aplicable tanto a niveles del mar como a corrientes. Parámetro CC (fiabilidad del cálculo del semieje mayor de la elipse), utilizando como referencia los datos de un mareógrafo cercano, según la expresión: “A” amplitudes en cm de armónicos en el mareógrafo, y “C” longitudes en cm/s de los semiejes mayores de las elipses. CC ha de ser cercano a 1 para que el armónico sea fiable.

Corrientes de marea CC = 1 para los armónicos que aparecen claros en el espectro Cuanto más pequeño es CC, mayor variabilidad tiene la elipse de marea correspondiente, y por tanto, mayor importancia tienen las mareas baroclínicas (efecto de la estratificación) en ese punto Corrientes residuales: Son las que resultan de restar las corrientes de marea claramente definidas a las corrientes brutas medidas

Corriente inercial Cálculo de la corriente inercial: Se utiliza un filtro en el dominio de las frecuencias que aísla las corrientes en una banda de frecuencia cercana a la inercial en ese punto (con una anchura de 3 horas y centrado en f, o frecuencia de Coriolis)

Corrientes subinerciales Cálculo de las corrientes subinerciales: Se utiliza un filtro de medias móviles con frecuencia de corte de unas 30 horas, que elimina las corrientes de menor periodo, del tipo A24A24A25. Las corrientes subinerciales representan el comportamiento de la circulación oceánica a largo plazo, por lo que se representa gráficamente la evolución de las mismas a lo largo de varios meses

Gráficos y resultados

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