7.2.3 Estructura vertical de las corrientes
19
173 7.2.3 Estructura vertical de las corrientes La estratificación salina en el golfo influye sobre la hidrodinámica, pues las aguas menos saladas en superficie son más susceptibles a moverse bajo la acción del viento, movimiento que se ve afectado por el movimiento periódico inducido por la marea. Adicionalmente, existe un forzamiento inducido por la descarga de agua dulce de los ríos que interactúa con los anteriores factores. Estos factores, junto con una topografía compleja al interior del estuario generan una estructura tridimensional de corrientes, compleja tanto en el plano horizontal como en la dirección vertical. Esta estructura será discutida para las condiciones de las tres primeras campañas a partir de los resultados de las simulaciones hechas con el modelo calibrado y validado. Campaña 1 En la Figura 7.13 se presenta la circulación en todo el golfo a 2 m y a 5 m de profundidad a media noche y medio día del 29 de Octubre de 2004, durante la primera campaña. Tal como se puede observar en la figura, en gran parte del golfo hay un porcentaje significativo de agua con valores de salinidad oceánica, con valores cercanos a 36 ups, tanto a los 2 m como a los 5 m, alcanzando a notarse tan solo unas pequeñas zonas con salinidades un poco menores en la capa de 2 m de profundidad recostada a la margen nororiental, en cercanías de Necoclí, cerca de punta Arenas y cerca a las bocas del río Atrato. En la capa de 5 m de profundidad la salinidad es prácticamente constante en todo el golfo, alrededor de 36 ups. El patrón de corrientes en estas capas es complejo. En la capa de 2 m de profundidad, se conserva un patrón similar al de superficie libre (ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.), aunque con una magnitud menor. A los 5 m de profundidad, en la Figura 7.13 se observa que no existe influencia significativa de la pluma fluvial, con salinidad en todo el golfo en valores cercanos a 36 ups. La velocidad en esta profundidad está muy influenciada por la marea (efecto que se ve reflejado una oscilación periódica de la misma) y su magnitud es mucho menor que las que se presentan en superficie. El campo de velocidades muestra un vórtice débil, girando en sentido horario y localizado al norte del delta del río Atrato, alcanzado punta arenas y de diámetro igual al ancho del golfo en esta zona. Este vórtice posiblemente se da en respuesta al flujo superficial de la pluma que al salir recostada por la costa noreste inducen un flujo al noroeste como compensación del flujo de salida. La magnitud de la velocidad disminuyó con la profundidad, con valores promedio de 0.26 m/s en la superficie, a 0.1 m/s a los 2 m de profundidad y a 0.04 m/s a los 5 m de profundidad.
Transcript of 7.2.3 Estructura vertical de las corrientes
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7.2.3 Estructura vertical de las corrientes
La estratificación salina en el golfo influye sobre la hidrodinámica, pues las aguas menos saladas en superficie son más susceptibles a moverse bajo la acción del viento, movimiento que se ve afectado por el movimiento periódico inducido por la marea. Adicionalmente, existe un forzamiento inducido por la descarga de agua dulce de los ríos que interactúa con los anteriores factores. Estos factores, junto con una topografía compleja al interior del estuario generan una estructura tridimensional de corrientes, compleja tanto en el plano horizontal como en la dirección vertical. Esta estructura será discutida para las condiciones de las tres primeras campañas a partir de los resultados de las simulaciones hechas con el modelo calibrado y validado. Campaña 1 En la Figura 7.13 se presenta la circulación en todo el golfo a 2 m y a 5 m de profundidad a media noche y medio día del 29 de Octubre de 2004, durante la primera campaña. Tal como se puede observar en la figura, en gran parte del golfo hay un porcentaje significativo de agua con valores de salinidad oceánica, con valores cercanos a 36 ups, tanto a los 2 m como a los 5 m, alcanzando a notarse tan solo unas pequeñas zonas con salinidades un poco menores en la capa de 2 m de profundidad recostada a la margen nororiental, en cercanías de Necoclí, cerca de punta Arenas y cerca a las bocas del río Atrato. En la capa de 5 m de profundidad la salinidad es prácticamente constante en todo el golfo, alrededor de 36 ups. El patrón de corrientes en estas capas es complejo. En la capa de 2 m de profundidad, se conserva un patrón similar al de superficie libre (ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.), aunque con una magnitud menor. A los 5 m de profundidad, en la Figura 7.13 se observa que no existe influencia significativa de la pluma fluvial, con salinidad en todo el golfo en valores cercanos a 36 ups. La velocidad en esta profundidad está muy influenciada por la marea (efecto que se ve reflejado una oscilación periódica de la misma) y su magnitud es mucho menor que las que se presentan en superficie. El campo de velocidades muestra un vórtice débil, girando en sentido horario y localizado al norte del delta del río Atrato, alcanzado punta arenas y de diámetro igual al ancho del golfo en esta zona. Este vórtice posiblemente se da en respuesta al flujo superficial de la pluma que al salir recostada por la costa noreste inducen un flujo al noroeste como compensación del flujo de salida. La magnitud de la velocidad disminuyó con la profundidad, con valores promedio de 0.26 m/s en la superficie, a 0.1 m/s a los 2 m de profundidad y a 0.04 m/s a los 5 m de profundidad.
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(a) Salinidad y velocidades a 2 m de
profundidad el 29/10/2004 a las 0:00 a.m.
(b) Salinidad y velocidad a 2 m de
profundidad el 29/10/2004 a las 12:00 m.
(c) Salinidad y velocidades a 5 m de profundidad el 29/10/2004 a las 0:00
a.m.
(d) Salinidad y velocidad a 5 m de
profundidad el 29/10/2004 a las 12:00 m.
Figura 7.13. Resultados salinidad y velocidad a 2 m y 5 m de profundidad
campaña 1 (día 2 de la campaña). Para analizar con más detalle el patrón de corrientes, en la Figura 7.14 y en la Figura 7.15 se presentan, para la campaña 1, las velocidades a lo largo de las secciones A-A y B-B, en dirección sur-norte, cuya localización se muestra en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.. En estas figuras, la velocidad en dirección meridional está representada por los vectores y los contornos representan la velocidad en dirección zonal. Se presenta, además, un detalle de dichas secciones para ilustrar mejor la circulación. En la Figura 7.14 y en la Figura 7.15 se puede observar que existe una corriente superficial de alta magnitud de velocidad saliendo del golfo y que se extiende hasta aproximadamente los 2 m de profundidad (coincidiendo con la profundidad de la haloclina). A partir de dicha profundidad las velocidades disminuyen significativamente con la profundidad. En ambas figuras, además, se puede observar que se en algunas situaciones el flujo
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Coordenada X (km)
Coordenada Y (km)
Fecha: 29/10/2004 0 h.
0.5 m/s
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Coordenada X (km)
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Coordenada X (km)
Coordenada Y (km)
Fecha: 29/10/2004 0 h.
0.5 m/s
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Coordenada X (km)
Coordenada Y
(km)
Fecha: 29/10/2004 12 h.
0.5 m/s
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en superficie sale del golfo mientras que por debajo de 2 m de profundidad las velocidades se dirigen hacia el interior del golfo (tal como se observa en el detalle en la Figura 7.15), produciéndose un vórtice de giro en sentido horario.
(a) Campaña 1 - Corte A-A (b) Detalle
Figura 7.14. Vectores de velocidad meridional y contornos de componente
zonal de velocidad en el corte A-A en la campaña 1 el 29/10/2004 a las 0 a.m.
(a) Velocidades 29/10/2004 a las
0:00 a.m. en el corte B-B
(b) Detalle del corte B-B. Velocidades
el 29/10/2004 a las 0:00 a.m.
(c) Velocidades 29/10/2004 a las 12:00
m en el corte B-B
(d) Detalle del corte B-B. Velocidades
el 29/10/2004 a las 12:00 m
Figura 7.15. Vectores de velocidad meridional y contornos de componente zonal de velocidad en el cortes B-B de la campaña 1 el 29/10/2004.
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.2 -0.1-0.1
0
0
0
0
0
0
0
00
0.10.1 0.2
0.30.4
Fecha: 29/10/2004
0 h.
0.5 m/s
910 920 930 940 950 960-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)Profundidad (m)
-0.2 -0.1
-0.1
0
0
0.1
0.1 m/s
905 910 915 920 925 930 935 940-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.3-0.2-0.2
-0.1-0.1-0.1
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0.10.1
0.2
Fecha: 29/10/2004
0 h.
0.5 m/s
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-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.3-0.2
-0.2
-0.1
000
0
0
0
0.10.2
0.1 m/s
885 890 895 900 905 910 915 920-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
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-4
-2
0
2
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.1-0.1-0.1
00
0
0
00
0
00
0
000.10.1
Fecha: 29/10/2004
12 h.
0.5 m/s
880 890 900 910 920 930-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.1
-0.1 0
0
00
0
000
0.10.1
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885 890 895 900 905 910 915 920-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
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-4
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2
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
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Campaña 2 La Figura 7.13 presenta los patrones de circulación a profundidades de 2 m y de 5 m del 6 de junio de 2005 a media noche y medio día, durante la segunda campaña. Se puede observar que en gran parte del golfo hay un porcentaje significativo de agua con valores de salinidad oceánico 36 ups, tanto a los 2 m como a los 5 m, con algunas zonas de salinidad un poco menores en la capa de 2 m de profundidad cerca a las bocas del río Atrato y al suroeste en bahía Colombia. Esta distribución muestra como los vientos hacia el oeste originan mezcla y profundización de las aguas del río en la margen occidental, al suroeste de la bahía Colombia. En la capa de 5 m de profundidad la salinidad es prácticamente constante en todo el golfo, alrededor de 36 ups. El patrón de corrientes en estas profundidades es complejo; a los 2 m de profundidad el patrón de circulación guarda cierta similitud con el de superficie, aunque con una menor magnitud en las velocidades. A diferencia de éste, se observa la formación de algunos vórtices débiles con giro en sentido horario en la costa oriental al sur de punta Arenas y que varían durante el día. A los 5 m de profundidad se observa poca influencia de la pluma fluvial, la velocidad presenta gran variabilidad temporal en su magnitud y dirección mostrando una gran influencia de la marea. La magnitud de la velocidad promedio a los 2 m de profundidad es de 0.16 m/s, menores que en superficie y a los 5 m de profundidad de 0.07 m/s, mucho menores que en las capas superiores. La estructura tridimensional de los patrones de circulación es también evidente en este caso. Para analizar con más detalle el patrón de corrientes en la vertical las figuras 7.17 y 7.18 presentan las velocidades a lo largo de las secciones A-A y B-B, en dirección sur-norte, según la ubicación presentada en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.. En estas figuras, la velocidad en dirección meridional está representada por los vectores y los contornos representan la velocidad en dirección zonal y se presenta, además, un detalle de dichos cortes para ilustrar mejor la circulación. Como se presentaron variaciones en la velocidad a diferentes horas se optó por presentar los resultados en la sección a las 0:00 h y a las 12:00 h. Se puede observar de las figuras que existe una corriente superficial con mayor magnitud que sale del golfo, y que ocupa hasta aproximadamente los 2 primeros metros de profundidad, profundidad a partir de la cual las velocidades cambian su dirección meridional (entran al golfo) pero con una menor magnitud que las superficiales, siguiendo el ciclo de la marea.
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(a) Salinidad y velocidades a 2 m de
profundidad el 6/6/2005 a las 0:00 a.m.
(b) Salinidad y velocidad a 2 m de
profundidad el 6/6/2005 a las 12:00 m.
(c) Salinidad y velocidades a 5 m de profundidad el 6/6/2005 a las 0:00 a.m.
(d) Salinidad y velocidad a 5 m de
profundidad el 6/6/2005 a las 12:00 m. Figura 7.16. Resultados salinidad y velocidad a 2 m y 5 m de profundidad
campaña 2 (día 2 de la campaña).
(a) Campaña 2 - Corte A-A (b) Detalle
Figura 7.17. Vectores de velocidad meridional y contornos de componente de velocidad zonal en el corte A-A en la campaña 2 el 6/6/2005 a las 0 a.m.
240 260 280 300 320
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Fecha: 6/6/2005 0 h.
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Coordenada X (km)
Coordenada Y (km)
Fecha: 6/6/2005 12 h.
0.5 m/s
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240 260 280 300 320
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Coordenada X (km)
Coordenada Y (km)
Fecha: 6/6/2005 0 h.
0.5 m/s
0
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20
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240 260 280 300 320
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Coordenada X (km)
Coordenada Y (km)
Fecha: 6/6/2005 12 h.
0.5 m/s
0
5
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20
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Cordenada X (km)
Profundidad (m)
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-0.2 -0.1-0.1-0.1 00
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0.10.2
0.2
0.3
Fecha: 6/6/2005
0 h.
0.5 m/s
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-50
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-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1
0
0
0
0
0.1 m/s
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-16
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(a) Velocidades 6/6/2005 a las 0:00 a.m. en el corte B-B
(b) Detalle del corte B-B. Velocidades el 6/6/2005 a las 0:00 a.m.
(c) Velocidades 6/6/2005 a las 12:00 m. en el corte B-B
(d) Detalle del corte B-B. Velocidades el 6/10/2005 a las 12:00 m.
Figura 7.18. Vectores de velocidad meridional y contornos de componente de velocidad zonal en el cortes B-B de la campaña 2 el 6/6/2005.
Campaña 3 La Figura 7.19 presenta los patrones de circulación a profundidades de 2 m y 5 m para el 14 de junio de 2006 a media noche y a medio día, durante la tercera campaña. Se puede observar que en gran parte del golfo hay un porcentaje significativo de agua con valores de salinidad oceánica, 36 ups. A diferencia de las campañas anteriores, se observa que a 2 m de profundidad tanto la bahía Colombia como la costa noreste, frente a Necoclí y punta Arenas tienen salinidad alrededor de 30 ups. En la capa de 5 m de profundidad la salinidad es prácticamente constante en todo el golfo, alrededor de 36 ups reflejando la poca influencia de la pluma en las capas profundas. El patrón de circulación en estas profundidades es complejo; a los 2 m la circulación guarda cierta similitud con la de la superficie, aunque con velocidades de menor magnitud y no se observaron los vórtices presentes en las campañas 1 y
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.4 -0.3-0.3 -0.2-0.2-0.2 -0.1 -0.1-0.1 0 00
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Fecha: 6/6/2005
0 h.
0.5 m/s
880 890 900 910 920 930-40
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Cordenada X (km)
Profundidad (m)
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885 890 895 900 905 910 915 920-20
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Cordenada X (km)
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Cordenada X (km)
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2. Tan solo al sur, en bahía Colombia, se insinúan algunos de ellos. A los 5 m de profundidad se observa poca influencia de la pluma fluvial y la velocidad mostró gran variabilidad temporal en su magnitud y dirección. Se analizaron las secciones A-A y B-B, en dirección sur-norte en la ubicación presentada en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.. Las figuras 7.20 y 7.21 presentan la velocidad en dirección meridional representada por los vectores y la velocidad en dirección zonal representada por los contornos. Se presentan las secciones completas y un detalle en una zona para visualizar mejor la circulación. En la Figura 7.22 se presentan dichos cortes a dos horas diferentes del día a las 0:00 h y a las 12:00 h, para ilustrar la variabilidad temporal presente en esta sección. Se puede observar de la Figura 7.22 que existe una corriente superficial fuerte que sale del golfo, corriente que va disminuyendo en intensidad hasta profundidades cercanas a los 20 m, mostrando la ausencia del vórtice vertical presente en las dos campañas anteriores.
7.1.1 Estructura vertical de los flujos de masa en el golfo
Con el fin de profundizar en la estructura vertical de las corrientes, se calcularon los flujos de masa a través de secciones transversales del golfo, asumiendo como flujo positivo aquel que sale del golfo (dirección norte). En la Figura 7.23, a manera de ilustración de la variación espacial del flujo de masa, se presentan los flujos por cada celda a lo largo de las secciones C-C y D-D (ver localización en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.) a las 12:00 horas del primer día de cada una de las campañas simuladas. En la campaña 1, el flujo de masa a través de la sección C-C (la sección más estrecha del golfo, un poco al sur de la boca el Roto) se hace principalmente entrando al golfo y a profundidades mayores a 3 m, mostrando un aumento con la profundidad y concentrándose hacia el centro de la sección. En cambio, a lo largo de la capa superficial se observa un flujo débil saliendo del golfo. A través de la sección D-D (unos 15 km al norte de la sección C-C), el flujo de masa saliendo del golfo se da ahora a través de una capa de profundidad variable, de hasta 5 m, abarcando toda la sección pero mostrando una concentración a manera de chorro sobre la margen occidental. El flujo de masa entrante se da a profundidades mayores, mostrando una variación que aumenta en la vertical y ahora recostado hacia las dos márgenes del golfo. Para la campaña 2 el flujo de masa a través de la sección C-C cambió radicalmente con respecto a aquel de la primera campaña. Ahora se presenta un flujo saliendo del golfo a través de toda le sección, aumentando a partir de los 5 m pero con pequeñas variaciones transversales. El flujo superficial cercano a la margen occidental es muy pequeño. En la sección D-D, el comportamiento es similar al presentado en la campaña 1 aunque ahora la capa superficial, de flujo saliente de masa, aumentó su espesor hasta los 18 m con algunas variaciones a lo largo de la transversal y mostrando dos chorros de mayor intensidad recostados sobre cada una de las márgenes del golfo. La capa de flujo entrante de masa es ahora más pareja a lo largo de toda la sección mostrando
180
valores máximos cercanos al fondo y recostados sobre la margen occidental. Durante la campaña 3, el flujo de masa fue saliendo del golfo en las dos secciones. En la sección C-C, se observó un pequeño flujo de masa entrante recostado a la margen occidental y el flujo saliente mostró algunas variaciones en su distribución a lo largo de la sección, mostrando valores máximos a los 18 m y a los 12 m recostados sobre las márgenes occidental y oriental, respectivamente. A través de la sección D-D, el flujo saliente se concentra en la superficie en un solo chorro de profundidad muy pequeña y que cubre casi toda la sección pero recostado a la margen occidental; para el resto de la sección, el flujo saliente se concentra cerca a las márgenes del golfo y en un sector central con pocas variaciones en la vertical.
(a) Salinidad y velocidades a 2 m de profundidad el 14/6/2006 a las 0:00
a.m.
(b) Salinidad y velocidad a 2 m de
profundidad el 14/6/2006 a las 12:00 m.
(c) Salinidad y velocidades a 5 m de profundidad el 14/6/2006 a las 0:00
a.m.
(d) Salinidad y velocidad a 5 m de
profundidad el 14/6/2006 a las 12:00 m.
Figura 7.19. Resultados salinidad y velocidad a 2 m y 5 m de profundidad campaña 3 (día 1 de la campaña).
240 260 280 300 320
880
890
900
910
920
930
940
950
960
Coordenada X (km)
Coordenada Y (km)
Fecha: 14/6/2006 0 h.
0.5 m/s
0
5
10
15
20
25
30
35
240 260 280 300 320
880
890
900
910
920
930
940
950
960
Coordenada X (km)
Coordenada Y (km)
Fecha: 14/6/2006 12 h.
0.5 m/s
0
5
10
15
20
25
30
35
240 260 280 300 320
880
890
900
910
920
930
940
950
960
Coordenada X (km)
Coordenada Y (km)
Fecha: 14/6/2006 0 h.
0.5 m/s
0
5
10
15
20
25
30
35
240 260 280 300 320
880
890
900
910
920
930
940
950
960
Coordenada X (km)
Coordenada Y (km)
Fecha: 14/6/2006 12 h.
0.5 m/s
0
5
10
15
20
25
30
35
181
(a) Campaña 3 - Corte A-A (b) Detalle Figura 7.20. Vectores de velocidad componente de velocidad meridional y
contornos de componente de velocidad zonal en el corte A-A en la campaña 3 el 14/6/2006 a las 0 a.m.
Figura 7.21.
(a) Velocidades 14/6/2006 a las 0:00 a.m. en el corte B-B
(b) Detalle del corte B-B. Velocidades el 14/6/2006 a las 0:00 a.m.
(c) Velocidades 14/6/2006 a las 12:00 m. en el corte B-B
(d) Detalle del corte B-B. Velocidades el 29/10/2006 a las 12:00 m.
Figura 7.22. Vectores de velocidad componente de velocidad meridional y contornos de componente de velocidad zonal en el cortes B-B de la
campaña 3 el 14/6/2006.
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.2-0.1 0
0
0
0
0
0 0.10.1
0.2
0.3 0.40.5
Fecha: 14/6/2006
0 h.
0.5 m/s
910 920 930 940 950 960-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.2-0.1
0
00.1
0.1 m/s
905 910 915 920 925 930 935 940-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.1-0.1
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
00.1
Fecha: 14/6/2006
0 h.
0.5 m/s
880 890 900 910 920 930-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)
-0.100
0
0
0
00.1
0.1 m/sProfundidad (m)
885 890 895 900 905 910 915 920-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.1-0.1 -0.1
0000
0
0
0
0
0
0
0 0
0.10.2
Fecha: 14/6/2006
12 h.
0.5 m/s
880 890 900 910 920 930-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-0.1
-0.1
0
0
0
0
0
0
0.10.2
0.1 m/s
885 890 895 900 905 910 915 920-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
182
(a) Corte C-C. Campaña 1. (b) Corte D-D. Campaña 1.
(c) Corte C-C. Campaña 2. (d) Corte D-D. Campaña 2.
(e) Corte C-C. Campaña 3. (f) Corte D-D. Campaña 3.
Figura 7.23. Flujo de masa a través de las secciones C-C y D-D a las 12:00
horas en las campañas 1, 2 y 3. El flujo de masa descrito en los párrafos anteriores presenta variaciones a lo largo del día, influenciado por la marea. Para analizar la variación temporal de dichos flujos se estudió el flujo de masa integrado a lo largo del ancho de las secciones C-C y D-D en diferentes instantes de tiempo, tal como se presenta en la Figura 7.24. Se observa, en general, que en las dos secciones, y durante todas las 3
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-350
-300
-250
-200 -150
-100-50
00
0
0
Fecha: 26/10/2004
12 h.
299 300 301 302 303 304 305 306 307-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-600
-400
-200
0
200
400
600
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-100
-100
-100
-50-50
-50
000
050
Fecha: 26/10/2004
12 h.
286 288 290 292 294 296 298 300 302 304 306-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
5050
100
150
200
200
Fecha: 4/6/2005
12 h.
299 300 301 302 303 304 305 306 307-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-600
-400
-200
0
200
400
600
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
-50
0
0
0 0
50 50
Fecha: 4/6/2005
12 h.
286 288 290 292 294 296 298 300 302 304 306-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
00
0 5050
100
100
150
150
200
200
Fecha: 14/6/2006
12 h.
299 300 301 302 303 304 305 306 307-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-600
-400
-200
0
200
400
600
Cordenada X (km)
Profundidad (m)
50 50
50
50
50
50
50
100
100
Fecha: 14/6/2006
12 h.
286 288 290 292 294 296 298 300 302 304 306-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
183
campañas, el flujo superficial tiene una tendencia a salir del golfo. Analizando el corte D-D se observa que el flujo cerca a la superficie sale del golfo, para las capas por encima de los 4 m de profundidad, para las capas más profundas se intercalan períodos en los que el flujo entra al golfo, con períodos en los que el flujo sale del mismo, períodos que están fuertemente relacionados con la entrante y la saliente de la marea. Se observan cambios en la magnitud del flujo entre las diferentes campañas que pueden explicarse por diferencias en el viento y en la magnitud de la descarga de los ríos de cada campaña. En la campaña 1 se puede observar (ver Figura 7.23 (a)) un flujo que sale del golfo en la capa superficial (primeros 2 m) durante todo el tiempo de la campaña, tal como se observa en el corte D-D Figura 7.24 (b). Se observa que se intercalan flujos que entran y salen (aproximadamente 2 por día) localizados entre los 10 m y 40 m para el corte D-D y entre los 5 y 20 m para el corte C-C (vea Figura 7.24 (a)), Se observan también zonas con un flujo muy bajo en cercanía al fondo; en la Figura 7.24 (a) y (b) se ilustra la aparición de dos zonas de flujo uno que sale en superficie (por encima de 5 m) y otro que entra en capas más profundas (inferiores a 5 m), este flujo de las capas más profundas cambia a lo largo del tiempo tal como se ilustra en la Figura 7.24 (a) y (b), intercalando períodos de entrada y salida de flujo. En la campaña 2 se observan también dos zonas de flujo similares al de la campaña anterior (ver Figura 7.24 (c) y (d)), se puede resaltar que durante el 4/6/2005 a las 12:00 m, en la sección C-C se observa ingreso de flujo en casi toda la sección, mientras que la sección D-D se observan dos regiones de flujo. En la campaña 3 al igual que en las campañas previas se observa dos zonas de flujo (vea Figura 7.24 (e) y (f)), también se observan que durante esta campaña se presentaron algunas inversiones de flujo en las capas superficiales tal como lo presenta el corte D-D el 16 de junio 2006 durante la tercera campaña (Figura 7.24 (f)), puesto que los cambios en el flujo son solamente en los primeros metros y que el viento durante la tarde de este día fue principalmente del noreste, esta variación puede ser explicada como resultado de la acción del viento. Con el objeto de ilustrar las variaciones diarias del flujo neto de masa a lo largo de la sección D-D, en la Figura 7.25 se presenta este flujo y el nivel medio de la superficie libre a lo largo de la sección, durante las campañas de medición 1, 2 y 3. Se observa, en primer lugar, que la señal de marea (nivel de superficie libre) está adelantada alrededor de 1 hora con respecto a la señal de flujo neto de masa, confirmando el hecho mencionado de su influencia sobre el flujo de masa. Durante las campañas 1 y 3 se observa un flujo saliente de masa durante dos períodos del día, flujos de intensidad importante y mayor (casi el doble) que la de los flujos entrantes los cuales se presentan también durante dos períodos del ciclo diario. Durante la campaña 2, los valores máximos de flujo saliente y entrante aumentan con respecto al de las otras dos campañas, el flujo saliente ahora se da durante un período del día y el flujo entrante se reparte durante varios períodos cortos.
184
(a) Corte C-C integrado. Campaña 1. (b) Corte D-D integrado. Campaña 1.
(c) Corte C-C integrado. Campaña 2. (d) Corte D-D integrado. Campaña 2.
(e) Corte C-C integrado. Campaña 3. (f) Corte D-D integrado. Campaña 3. Figura 7.24. Flujo de masa de agua (kg/m3) integrado a lo largo del ancho
en las secciones C-C y D-D durante las campañas 1, 2 y 3.
Fecha
Profundidad (m)
10/26 10/27 10/28 10/29 10/30 10/31-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
Fecha
Profundidad (m)
10/26 10/27 10/28 10/29 10/30 10/31-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-3000
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
Fecha
Profundidad (m)
06/04 06/05 06/06 06/07 06/08 06/09-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
Fecha
Profundidad (m)
06/04 06/05 06/06 06/07 06/08 06/09-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
Fecha
Profundidad (m)
06/14 06/15 06/16 06/17 06/18 06/19-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
Fecha
Profundidad (m)
06/14 06/15 06/16 06/17 06/18 06/19-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
185
(a) Campaña 1.
(b) Campaña 2.
(c) Campaña 3.
Figura 7.25. Variación a lo largo del tiempo del flujo de masa integrado en toda la sección en el corte D-D en las diferentes campañas y comparado
con la marea.
7.1.2 Análisis de la variabilidad temporal de la pluma
De acuerdo a lo presentado hasta este punto, se pueden identificar tres zonas diferentes con características de estratificación particulares: una primera zona, oceánica, al noroeste, con perfiles de salinidad muy homogéneos, con variaciones muy pequeñas; una segunda zona, marcadamente estratificada al noreste con un
Caudal (m
3/s)
Fecha
10/26 10/27 10/28 10/29 10/30-20000
-10000
0
10000
20000
30000
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
Altura (m)
Flujo integrado
marea
Caudal (m
3/s)
Fecha
06/04 06/05 06/06 06/07 06/08-30000
-20000
-10000
0
10000
20000
30000
40000
50000
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
Altura (m)
flujo integrado
marea
Caudal (m3/s)
Fecha
06/14 06/15 06/16 06/17 06/18-40000
-20000
0
20000
40000
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
Altura (m)
marea
flujo integrado
186
fuerte efecto de la pluma del río Atrato muy persistente durante todo el tiempo y con una región, hacia el centro del golfo, que muestra una estratificación particularmente marcada, especialmente cerca a la desembocadura del río Atrato; y finalmente, una tercera zona, al sur, en bahía Colombia, donde los patrones de estratificación varían significativamente de acuerdo a la dirección del viento. Para ilustrar el comportamiento de la pluma del río Atrato en las zonas antes mencionadas se analizó la variabilidad de la salinidad en puntos de monitoreo en las diferentes campañas, coincidentes con los puntos de medición. A modo de ilustración, se seleccionaron tres de estos puntos que pueden ser considerados como típicos y cuya ubicación se presenta en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.. La Figura 7.26 presenta la evolución temporal de la salinidad en el punto A localizado en la zona noroeste, al norte de la boca Matuntugo y en cercanías de la margen occidental, en los primeros 10 m de profundidad, para las tres primeras campañas. Esta figura muestra, en cada campaña, las características de la zona noroeste del golfo, con condiciones oceánicas la mayor parte del tiempo, con algunos trazos de la pluma en las capas superficiales. La Figura 7.27 presenta la evolución temporal de la salinidad en el punto B, ubicado en la zona central del golfo, de gran influencia de las descargas del río Atrato. Se observa en esta figura una capa superficial con salinidades menores a 20 ups, con la haloclina localizada aproximadamente a los 1.5 m de profundidad, y con oscilaciones que pueden estar relacionadas con la marea (como se observa en la campaña 1, donde los vientos no variaron mucho en su dirección). También se observan efectos del viento relejados en una mayor mezcla, tal como lo ilustran los resultados de las campañas 2 y 3. En la Figura 7.28 se ilustran los patrones de salinidad al sur, en bahía Colombia, en el punto de monitoreo C, y se observa la influencia de la pluma del río Atrato y la presencia de una marcada haloclina en las capas superficiales. En resumen, se observan tres zonas con diferencias en las características de estratificación. En la zona noroeste, se observan perfiles de salinidad uniformes, de salinidades oceánicas, con pocas variaciones a lo largo del tiempo y la profundidad. En la región noreste y en la zona central del golfo, se observa una marcada estratificación delimitada por una haloclina cuya profundidad varía con el tiempo, siguiendo la oscilación periódica de la marea, tal como se ilustra en la Figura 7.29, donde además de la evolución del perfil de salinidad se presentan los espectros de frecuencia de la marea y de la profundidad de la haloclina para un punto en la latitud 8.06° N y 76.78° W localizado en la zona central del golfo. En los espectros se observan que en ambos los eventos con períodos cercanos a 24 h y a 12 h son importantes.
187
(a) Campaña 1.
(b) Campaña 2.
(c) Campaña 3.
Figura 7.26. Evolución temporal de la salinidad en el punto de monitoreo A
(ubicada en los 8.34° N y 77.03° W) durante las campañas 1, 2 y 3.
188
(a) Campaña 1.
(b) Campaña 2.
(c) Campaña 3.
Figura 7.27. Evolución temporal de la salinidad en el punto de monitoreo B
(ubicado en los 8.17° N y 76.87° W) durante las campañas 1, 2 y 3.
189
(a) Campaña 1.
(b) Campaña 2.
(c) Campaña 3.
Figura 7.28. Evolución temporal de la salinidad en el punto de monitoreo C
(ubicado en los 8.00° N y 76.79° W) durante las campañas 1, 2 y 3.
190
(a) Evolución de la salinidad en el tiempo – Campaña 1.
(b) Espectro de frecuencia de la señal de marea.
(c) Espectro de frecuencias de la profundidad de la haloclina.
Figura 7.29. Perfil y Espectros de frecuencias de la marea y de la profundidad de la haloclina en un punto con latitud 8.06° N y longitud 76.78°
W – Campaña 1.
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
10-3
10-2
10-1
100
101
Frequencia (Hz)
Densidad espectral
24 h 12 h
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
10-3
10-2
10-1
100
101
102
Frequencia (Hz)
Densidad espectral
24 h 12 h
191
7.1.3 Estructura horizontal y vertical de la temperatura y la densidad
Otra característica importante para entender la dinámica oceanográfica del golfo de Urabá es su estructura térmica. Se observó un calentamiento a lo largo del día y un posterior enfriamiento en horas de la noche, mostrando un marcado efecto del ciclo diurno en la temperatura del golfo, particularmente en las capas superficiales. Se pudo observar además que la una zona con agua más fría, se localiza en cercanías a las bocas del río Atrato, pues la descarga del río se produce a temperaturas menores que las del resto del golfo. En términos generales, salvo algunas pequeñas diferencias asociadas a la pluma del río Atrato, todas las campañas mostraron una estructura térmica similar. Por ello a modo de ilustración se presenta solamente la temperatura superficial en el 2 día de la campaña 1, en la Figura 7.30 en donde las temperaturas en superficie variaron entre 26ºC y 32ºC, con una gran uniformidad en las temperaturas, salvo en cercanía a las desembocaduras del río Atrato, donde se presentan menores temperaturas por la descarga del río. Las mayores temperaturas se presentan al sur en bahía Colombia y en la zona oceánica al norte, particularmente en las zonas someras. En las figuras 7.30 y 7.31 se presentan las distribuciones de temperatura a lo largo de las secciones A-A, B-B y C-C (ver localización en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.) a dos diferentes horas del día obtenidos en la simulación de la campaña 1. Se observan en estas figuras dos zonas térmicamente diferentes, una capa superficial variable durante el ciclo diario y otra profunda (por debajo de los 2 m) donde la temperatura fue muy homogénea. Al comparar las secciones entre las 0:00 a.m. y las 6:00 p.m. se observan mayores temperaturas en las capas superficiales, como resultado del calentamiento a lo largo del día. Hay que resaltar que en todas las secciones se observa un incremento en la temperatura en las capas sub-superficiales, aproximadamente a 1 m de profundidad, particularmente notorio en bahía Colombia según se observa en la Figura 7.31 (b) y Figura 7.32 (c). También hay que resaltar que por efecto de la alta carga de sedimentos presentes en la pluma del río Atrato, el coeficiente de extinción de la luz es relativamente alto lo que hace que se produzca mayor absorción de dicha energía por las capas superficiales con su consecuente calentamiento; esta situación hace que se produzcan perfiles que son térmicamente inestables en la zona de la pluma, los cuales no se mezclan ya que las bajas salinidades de las capas superficiales hacen que se mantenga la estabilidad por la diferencia de densidades presentes. Además, las capas superficiales son un poco más frías pues la descarga de los ríos tiene temperaturas menores que el agua del golfo, diferencia que se hace mayor a lo largo del día.
