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”