Clase1112-Mareas

8/17/2019 Clase1112-Mareas

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MAREAS

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Wednesday, November 10, 2010


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OTRAS OSCILACIONES

Generalidades

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OleajeNormal

Mareas



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Por qué son importantes

• Cambio significativo delnivel del mar que afecta

• El grado de exposición

de las obras

• Intercambio de masasde aguas

• Biota

• Rotación de la tierra!

• Cambio climático

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Cómo se manifiesta

• Ascenso y descenso de los oceános

• Onda larga (APP), de baja esbeltez

• No rompe

• Grandes masas de agua

• Resonancia

• Coriolis

• Fricción

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Nomenclatura

• Nivel Medio• Valor promedio

de la señal

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• Pleamar

• Valor máximo de

inundación decada ciclo



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Nomenclatura

• Bajamar• Valor mínimo de

de la inundación

en cada ciclo

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• Rango Mareal

• Diferencia entre la

pleamar y labajamar



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Nomenclatura

• Llenante (FLOOD)• Fase de flujo

positivo (hacia

la costa) entrebajamar ypleamar

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• Vaciante (EBB)

• Fase de flujonegativo (hacia elmar) entre

pleamar y bajamarWednesday, November 10, 2010


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Procesos que la afectan

• Marea Astronómica

• Efectos gravitacionales de astros

• Mareas Meteorológicas

• Efectos de la presión atmosférica

• Tormentas

• Clima

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Origen

• Atracción gravitatoria del Sol y la Luna

• Acción de los otros astros es despreciable• Venus genera un efecto 5x10-5 el de la luna

• “Fácilmente predecible”

• Newton puso a prueba la teoría de gravitacióncon el cálculo de las mareas

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Configuración Estática

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G~ 6.67 x10-11 Nm kg -2

R~ 384 405 km

M L ~ 7.38x

1022

kg Wednesday, November 10, 2010


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Pero la luna rota c/r tierra

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X



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Efecto combinado

13

X

AMBAS SON IGUALES EN EL

CENTRO DE CADA CUERPO



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Fuera del centro

14

X

F.GRAV > F.CENTF.GRAV < F.CENT



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Fuera del centro

15

X

F.GRAV > F.CENTF.GRAV < F.CENT

Afecta alOceano (Mareas)Tierra (Mareas sólidas)Atmósfera



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Pero la tierra gira

• Cada uno siente dos veces enun día sideral el efectomáximo: 12 hr

16

X



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Pero la luna gira también

• El efecto se ve retrasado en1/29 de día

• Cada día, la marea máximallega 50,47 min más tarde 17

X



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Complicaciones adicionales

• Lo anterior supone que los ejes de rotaciónson perpendiculares al plano que une loscentros

• No es cierto...

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N

Plano Ecuatorial

Plano Orbital de la Luna

Ángulo cambia cada 18.61añosentre 23o27´±5o8´

(Ciclo de Metón)



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Efectos

• Dado que el rotación de la tierra no ocurreen el mismo plano que la traslación de la

luna, las dos pleamares (y las bajamares)son distintas en amplitud

• Función de la latitud

• Se asume que esta variación es producto deuna componente diurna de igual ciclo queM2, compuesta de dos subcomponentes, K1

y O1 20Wednesday, November 10, 2010


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Y ahora el Sol

• Masa Ms 1.991x1030 kg

(2.7x107 veces la luna)

• R: 149.5 x106 km

(389 veces la distancia tierra- luna)

• Efecto mareal: 0.459 veces el de la luna

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Y ahora el Sol

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X



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Sol

• Aparecen también efectos de segundo ordenasociados

• Inclinación de la eclíptica

• Precesión, traslación, eccentricidad, etc

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Efecto Combinado: SICIGIAS

• La acción del sol y la luna se refuerzan entre sí

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En SICIGIA (SPRING TIDE)

• Se produce

• La mayor pleamar del mes

• La menor bajamar del mes

• El mayor rango mareal

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Efecto Combinado: CUADRATURA (NEAP TIDE)

• La acción del sol y la luna se “oponen” entre sí

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Tipos de Mareas: Criterio de Courtier

• Marea Semidiurna

• Dos pleamares ydos bajamares de

amplitud similar enun ciclo de 24 hr

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< 0.25



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Tipos de Mareas

• Marea Mixta

• Dos pleamares ydos bajamares de

amplitud diferenteen un ciclo de 24 hr

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[0.25, 1.50] Mixta, pero principalmente semidiurna

[1.5, 3.0] Mixta, pero principalmente diurna



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Tipos de Mareas

• Marea Diurna

• Una pleamar y una

bajamar en unciclo de 24 hr

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> 3.0



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Dependencia en la declinación lunar

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Otras Definiciones: Rango (Hayes, 1975)

• Micromareal: Si el rango mareal es menor a

2 m. Ej. Valparaíso• Mesomareal: Si el rango mareal está entre 2

y 4 m.

• Macromareal: Si el rango mareal es mayor a4 m. Ej. Puerto Montt

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Distribución Mundial

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Modelación: Teoría de Laplace

• Plantea las ecuaciones de N-S en unsistema esférico

• Incorpora Coriolis

• Incluye Fuerzas generadoras y disipativas

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Ecuación Mareal de Laplace

• Número de Rossbypequeño

• Pequeña esbeltez H/L

• L/R


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Teoría de Equilibrio (Newton, Bernoulli)

• Efectos del sol y la luna se superponenlinealmente

• Asume un oceáno de profundidad constante• Oceáno reacciona en forma instantánea a la

acción de los astros

• Resultados:

• Marea lunar: 0.35 m

• Marea solar: 0.15 m 35Wednesday, November 10, 2010


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Distribución

36Puntos AnfidrómicosWednesday, November 10, 2010


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Comentarios

• Nótese que hemos supuesto que el oceáno• Reacciona en forma instantánea (Teoría de

Equilibrio)

• No es cierto!!!

• No hay otros agentes que causen mareas

• Tampoco es cierto: La tierra se deforma debido a la atraccióngravitaria y centrípeta

• Existe calentamiento desigual con ciclo diario (cambios depresión, vientos, etc)

• No hay efectos topobatimétricos !

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Sin embargo

• Pese a todo, funciona bastante bien y esposible determinar muchos constituyentes(más de 300, incluyendo los ciclos de 18.6años) basados en la Teoría de Equilibrio

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O j i á i i ó i


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Objetivo del Análisis Armónico

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• Determinar la amplitud y la fase de cadauno de los constituyentes

• Así se puede predecir el comportamientomareal en un lugar determinado

Marea Meteorológica

Marea Astronómica

ResiduoWednesday, November 10, 2010


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Ventaja: Conocemos varias constituyentes

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j C i i


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Ventaja: Conocemos varias constituyentes

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Z

( )


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Z 0(t)

• z 0 : Nivel medio del mar

• H p: Amplitud de la constituyente p-ésima

• ! p: Desfase

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Có ?


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Cómo ? Lord Kelvin, 1870

• Aprovechando que se conocen los períodosde las oscilaciones principales, se puede

intentar una reconstrucción en series• Método de mínimos cuadrados

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R t ió d l S i


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Reconstrucción de la Serie

• Típicamente se obtiene una predicción ytambién el residuo, que se debe a múltiplesfactores.

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R id


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Residuo

• Se recurre a análisis espectral para ver siexisten otras componentes astronómicas

• Se deben analizar eventos específicos

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C t d b j ió


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Centros de baja presión

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Ef t d l Vi t


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Efectos del Viento

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VIENTO

DOMINANTE

EFECTO DE CORIOLIS EN

HEMISFERIO SUR

CORRIENTE

SUPERFICIAL

CORRIENTE

DE FONDO


O il i d l M ENSO


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Oscilaciones del Mar ENSO

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Sea level fall on western Pacific

Mid Pacific

Sea level rise on eastern Pacific


R i


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Resonancia

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Máxima Amplitud: 17 m


D ración de la serie de datos


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Duración de la serie de datos

• MinimizarAliasing y tenerresolución

suficiente

• Mínimo 30 días

• 379 días

• 2 años +

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Cómo se mide


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Cómo se mide

• Maréografos de presión

• Históricos

• Filtran datos de alta frecuencia

• Registros permanentes

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Altimetría Satelital


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Altimetría Satelital

• Gran precisión

• Todo el oceáno, perocon baja permanancia

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Punto de referencia


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Punto de referencia

• Nivel de Reducción deSondas (NRS)

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En Chile


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En Chile

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Puertos Patrones l l l l l l


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Puertos Patrones

57

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

10º

20º

30º

40º

50º

60º

70º S

ARICA

IQUIQUE

ANTOFAGASTA

CALDERA

COQUIMBO

VALPARAÍSO

SANANTONIO

CORRAL

PTO. MONTT

TALCAHUANO

PTO. CHACAO

ANGOSTURA INGLESA

PUNTAARENAS

CALETAPERCY

PUNTADELGADA

PUERTO NATALES

PTO. CHACABUCO

PTO. WILLIAMS

BAHÍAORANGE

HANGAPIKO(I. DE PASCUA)

C

H

I

L

E

O

C

É

A

N

O

P

A

C

Í

F

I

C

O

PUERTO SOBERANÍARADACOVADONGA

T e r r i t

o r i

o C h

i l e n o A n t á

r t i c

o


Ejemplo


58/62

Ejemplo

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Puertos Secundarios


59/62

Puertos Secundarios

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STORM SURGE BARRIERSMAESLANT BARRIER, HOLANDA



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