CONTROL HIDRÁULICO Y EFECTO DEL VIENTO SOBRE EL FLUJO …

73Control hidráulico y efecto del viento sobre el flujo en la constricción de MenineaCienc. Tecnol. Mar, 30 (1): 73-87, 2007

*Proyecto CONA-C7F 01-15.

CONTROL HIDRÁULICO Y EFECTO DEL VIENTO SOBRE ELFLUJO EN LA CONSTRICCIÓN DE MENINEA*

HYDRAULIC CONTROL AND WIND EFFECTS ON FLOW INTHE MENINEA CONSTRICTION

SERGIO SALINAS1

MANUEL CASTILLO2

JUAN FIERRO3

JAIME LETELIER1

1Escuela de Ciencias del Mar,Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.2Estación Costera de Investigaciones Marinas,

Pontificia Universidad Católica de Chile.3Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile.

Recepción: 30 de mayo de 2004 - Versión corregida aceptada: 30 de enero de 2007.

RESUMEN

Las corrientes, viento y nivel del mar se observaron durante tres meses en la constricción deMeninea en el canal Moraleda. En la primavera de 2001 un sistema de dos correntómetros se instalósobre el umbral en Meninea para una estimación inicial del efecto de la corriente barotrópica yviento sobre la capacidad de transporte de la constricción de Meninea. El experimento fue parte delprograma multidisciplinario CIMAR 7 Fiordos. Los mareógrafos y las corrientes muestran intensamarea semidiurna. La circulación residual sobre la constricción de Meninea, en período de invierno,es de dos capas y es modificada transitoriamente por la fuerza del viento.

El flujo residual sobre la Constricción de Meninea, en período de invierno, es de dos capasy es modificado por la fuerza del viento. Se observan eventos en los cuales toda el flujo de aguasobre el umbral esta penetrando hacia el sur en la dirección del viento fue determinada en granmedida por el campo de viento.

Palabras claves: Constricción; fiordo; capacidad de transporte; Chile.

ABSTRACT

Currents, wind and sealevel were registered during three months at the Meninea constricciónwithin the canal Moraleda. In the spring of 2001 an array of two currents meters was deployed overthe sill at the Meninea for an initial estimation of the effect of barotropic currents and winds on thetwo-layer transport capacity of Meninea constriction. The experiment was part of the multidiscipli-nary program CIMAR 7 Fiordos. Tide gages and current showed a strong semidiurnal tide. Thereare two events of four days in which the entire water-mass above the sill was flushed in; this wasassociated to the offshore circulation of the canal Moraleda. The mean residual circulation wasstrong related to the wind field.

Key words: Constriction; fjord; transport capacity; Chile.

Revista Ciencia y Tecnología del Mar, Vol. 30 (1) - 200774

INTRODUCCIÓN

El intercambio de dos fluidos de diferentedensidad a través de la constricción en un ca-nal es un tema ampliamente investigado pordiversos autores y tiene una gran gama de apli-caciones (Stigebrandt, 1976; Svendsen &Thompson, 1978; Cáceres et al., 2002; Bjorket al., 2000; Valle-Levinson & Blanco, 2004,Salinas & Hormazábal, 2004).

La existencia del umbral en un fiordo afectael tipo de flujo de intercambio y el tiempo derenovación del agua profunda al interior delfiordo. El agua profunda es atrapada por elumbral y no se comunica libremente con elagua fuera de ella. Esto puede ser afectado porlas mareas y ser de gran importancia para mez-clar las aguas superficiales de menor densidadcon las aguas profundas (Stigebrandt, 1976,1977; Helfrich, 1995). Otro de los factores queafecta la capacidad de transporte de un siste-ma de dos capas en la constricción morfológi-ca es el viento y la fricción tanto lateral comode fondo (Svendsen & Thompson, 1978; Cá-ceres et al., 2002, Valle-Levinson & Blanco,2004). El tiempo de residencia de las aguasprofundas puede originar situaciones de estan-camiento con aguas anóxicas en el interior delfiordo (Bjork et al., 2000).

Para determinar el transporte del flujo dedos capas sobre la constricción de Meninea,Salinas & Hormazábal (2004) midieron las co-rrientes sobre la constricción en dos profundi-dades pero no determinaron el efecto del vien-to que puede ser un elemento dinámico quemodifica el patrón de circulación. El flujo ba-rotrópico de la marea en un estuario, de impor-tancia en la zona, tiene pérdida de energía de-bido a la fricción contra sus bordes, la que a suvez es modificada por la magnitud y direccióndel viento local (Svendsen & Thompson,1978).

Los fiordos a menudo son profundos y lascorrientes de marea son débiles. Si no existeotro mecanismo de pérdida de energía en el

fiordo la marea puede ser descrita por una ondaestacionaria. Las constricciones originan ace-leraciones en las corrientes. Si las aguas querodean el umbral esta verticalmente estratifi-cadas se pueden generar ondas internas, ade-más de la presencia simultánea de ondas baro-trópicas (Sjöberg & Stigebrandt, 1992). El fe-nómeno de “estrangulamiento de marea” en unfiordo se produce cuando el rango de marea esinferior al existente fuera del fiordo y la fasede marea esta retrasada respecto a la fase fueradel fiordo. Para estudiar la existencia de estefenómeno en el área de estudio se registró lavariación del nivel del mar en una estación alnorte y al sur de la Constricción de Meninea(Fig. 1).

La marea en el canal Moraleda es de tiposemidiurno mixto y con máximo rango de ma-rea en sicigia de 2,8 m (Fierro et al., 2000). LaConstricción de Meninea tiene una circulacióncon una componente importante barotrópicade marea (Salinas & Hormazábal, 2004) sien-do su componente principal la semidiurna conuna intensidad de 58 cm s–1 y una circulaciónde tipo baroclino dado por la circulación es-tuarina. Esta se presenta con una capa superfi-cial con flujo de salida desde la cuenca al surde Meninea hacia el norte con velocidad me-dia del orden a los 16 cm s–1 y una capa pro-funda de gran homogeneidad con flujo quepenetra en el fiordo hacia el sur de 2 cm s–1. Laonda de marea semidiurna es un importantefactor de mezcla en la cuenca al sur del canalMoraleda.

Los fiordos son cuerpos de agua que pre-sentan flujos débiles en profundidad y que sonmuy dependientes del grado de mezcla verti-cal. El alto grado de mezcla al sur de la cons-tricción de Meninea se observa en la disper-sión de la isolíneas de salinidad que determi-nan el campo de densidad, en contraste con laregión al norte de la constricción (Silva et al.,1995). En las mediciones realizadas en Meni-nea en primavera, Valle-Levinson & Blanco(2004) concluyen que el sistema tiene un com-portamiento de dos capas transitoriamente

75Control hidráulico y efecto del viento sobre el flujo en la constricción de Meninea

modificado por vientos intensos desde el norteque originan un sistema de tres capas. En estetrabajo se discute, en forma aproximada, porfalta de mediciones intensivas, los avances dela discusión del control hidráulico de flujo so-bre constricciones y umbrales (Stigebrant,1977; Farmer & Armi, 1986; Helfrich, 1995) yel efecto del viento. El objetivo de este estudioes describir el efecto de la marea y el vientosobre el intercambio de flujos sobre la Cons-tricción de Meninea.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se instaló un anclaje en la Constricción deMeninea (Fig. 1) (45º15,6’S; 73º 39,6’ W) enel veril de 65 m con un correntómetro Fal-mouth 2D-ACM a 25 m de profundidad y uncorrentómetro Aanderaa RCM9 a 45 m de pro-fundidad. Las mediciones se realizaron entreel 8 de julio y 29 de septiembre de 2001, du-

rante la campaña de mediciones del proyectoCIMAR 7 Fiordos . Para el análisis estadísticobásico de las mediciones de corriente en el an-claje se calcularon las componentes ortogona-les y se determinó el ángulo de máxima va-rianza, asociado al eje de máxima varianza,para las dos profundidades. Como forma deestimar el desplazamiento de una porción deagua en un campo homogéneo, no aceleradose calculó el vector progresivo de la corrienteen las dos profundidades.

La serie de tiempo de dirección y rapidezdel flujo medido por cada instrumento se des-compuso en componentes ortogonales en ladirección de la máxima y mínima varianza dela corriente. Cada componente fue filtradomediante un filtro de paso bajo Lanczos conperíodo de corte de 34 horas para separar lasoscilaciones de marea de las fluctuaciones decorrientes residual asociada con el forzamien-to distinto a la marea.

Fig. 1: Ubicación del instrumental.Fig. 1: Location of the instruments.


Para el análisis en el dominio de la frecuen-cia de las series de nivel del mar y corrientesse estimaron los autoespectros de cada seriemediante la metodología propuesta por Ben-dat & Piersol (1986). Una manera de proveeruna mayor significancia estadística a partir delas estimaciones espectrales, es dividir las se-ries en trozos o segmentos de igual tamaño,con cada segmento se calcula un espectro queluego se promedia para cada frecuencia(Emery & Thomson, 1998) cada espectro po-see una distribución χ2 con dos grados de li-bertad, por lo cual los grados de libertad delespectro promedio será igual al doble de nú-mero de trozos (Bendat & Piersol, 1986). To-das las estimaciones espectrales efectuadas eneste trabajo se realizaron con 12 grados de li-bertad.

Por lo tanto en este estudio se analiza la va-riabilidad submareal del flujo de intercambioen la constricción y el efecto del viento. Paraestablecer la importancia relativa de la mareaen las corrientes se aplicó el análisis armónicosegún el método de Foreman (1978).

Además, el 19 y 20 de noviembre se efec-tuaron mediciones de corrientes en una secciónentre la isla Traiguén y la isla Mitahue (Fig.1). Estas observaciones se realizaron utilizan-do un correntómetro acústico perfilador Do-ppler (ADCP, en sus siglas en inglés) RD Ins-truments de 307.2 kHz montado sobre un ca-tamarán de 2 m x 2 m, con sus transductoressumergidos 0,5 m y apuntados hacia el fondodel canal. El catamarán fue remolcado a unlado de la embarcación Millabú a una veloci-dad promedio de 2,5 m s–1, de esta forma secompletaron 17 repeticiones dentro de un ci-clo de 12,5 horas (marea semi-diurna). ElADCP fue programado para obtener medicio-nes cada 4 segundos en capas de 4 m de espe-sor, luego estas observaciones fueron sub-muestreadas cada 1 minuto. Además, se utilizóun equipo de posicionamiento satelital (GPS)ASTEC Z-12 el cual entregó posición geo-gráfica en forma conjunta con los datos delADCP.

Los datos de corriente erróneos fueron remo-vidos siguiendo los criterios de Valle-Levinson& Atkinson (1999), en tanto que los datos dedirección obtenidos del compás del ADCP fue-ron corregidos siguiendo la metodología pro-puesta por Joyce (1989). Con los datos corregi-dos de corrientes se determinaron grillas de ve-locidad, referidas a un punto en tierra, para estecaso se escogió un punto situado en el lado estedel isla Mitahue (45º 24’ 41’’ S; 073º 44’ 57’’W), de aquí en adelante se entiende que los da-tos están referidos a este punto. Además, losdatos fueron separados en componentes V (Nor-te-Sur) y U (Este-Oeste) e interpolados, crean-do grillas con una separación de 200 m en ladistancia (eje x), mientras que en profundidad(eje y) la separación fue de 2 m.

De manera análoga a las mediciones deADCP remolcado en el canal Darwin (Casti-llo, et al., 2006), se determinaron los armóni-cos semi-diurnos (sd) para cada componente(U y V), mediante el ajuste por mínimos cua-drados (Emery & Thomson, 1998), según la re-lación expuesta en la ecuación (1) con el obje-tivo de establecer la circulación no-mareal.

V(U,V)=V(U,V) r + V(U,V) sd x sen ( ωsd t + φsd) (1)

Donde V(U,V) representa el vector velocidad,mientras que V(U,V) r es la velocidad residual.Además, V(U,V) sd es la amplitud del armónicosemi-diurno, wsd es la frecuencia semi-diurna(2π/ 12 h) y φsd representa la fase semidiurna.

El nivel del mar se midió mediante dos ma-reógrafos, uno con registro Aanderaa modelo3634 y sensor de presión modelo 3191 instala-do en islote Castillo al sur de Meninea y otrocon registro CQV modelo 2000 con sensor depresión VQVO2 instalado al norte en la islaMelchor.

El viento local se midió con una estaciónmeteorológica Aanderaa modelo AWS2700instalada en el faro de la isla Mitahue. Las se-ries de nivel del mar y de viento fueron filtra-das de manera análoga a las corrientes.


RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El flujo residual en un estuario como elencerrado por la Constricción de Menineapuede tener varias componentes. Una es lainteracción de las corrientes de marea conla bat imetr ía de la cuenca al sur deMeninea, originando un movimiento semiconstante en el tiempo excepto en marea desicigia y otros armónicos de baja frecuen-cia; otra es la circulación de tipo estua-rio, que depende de la magnitud de la des-carga de agua dulce en la cuenca y la me-teorológica de viento y fluctuación de lapresión atmosférica. Estos factores seanalizan a partir de los resultados de lasmediciones.

En el dominio del tiempo, las series filtra-das y sin la media del nivel del mar en islaMelchor y en islote Castillo (al norte y sur dela Constricción de Meninea, respectivamente,Fig. 1) presentan variaciones cíclicas de 2 díasy más débiles de 6 y 8 días (Fig. 2). Estas se-ries muestran una buena consistencia entre lasoscilaciones de baja frecuencia registradas aambos lados de la constricción, claramente elevento más concordante se registró entre el 23y el 29 de agosto.

En la Constricción de Meninea (Fig. 1), enel período de estudio las corrientes medidas a25 m de profundidad se encontraron alineadascon el eje del canal. El eje de máxima varianzade 172,16º explicó el 98% de la varianza totalde la serie. El patrón de flujo residual en laconstricción mostró un sistema transiente dedos capas con flujo residual saliente cerca dela superficie y entrante por el fondo. La com-ponente a lo largo de la constricción tuvo unpromedio de 0,43 cm s–1 hacia el norte, con unvalor máximo de 102,5 cm s–1 hacia el norte yde 129,0 cm s–1 hacia el sur. El correntómetroubicado a 45 m de profundidad mostró corrien-tes alineadas con el eje del canal. El eje demáxima varianza de 164,6º explicó el 93% dela varianza total de la serie del correntómetroprofundo. La componente a lo largo de la cons-tricción tiene un promedio de 7.6 cm s–1 haciael sur, con un valor máximo de 109,9 cm s–1

hacia el norte y de 119,5 cm s–1 hacia el sur.

El flujo de entrada al fiordo a través de laConstricción de Meninea fue en la direcciónde ~210° y el flujo de salida en la dirección de~330°. Esta falta de alineación de las corrien-tes con el eje del canal sería causada por lamorfología de la zona y/o la posición del an-claje de correntómetros.

Fig. 2: Series filtradas de nivel del mar: isla Melchor e islote Castillo.Fig. 2: Time series of sea level: isla Melchor and islote Castillo.


Las series filtradas de las corrientes (Fig. 3y Fig. 4) muestran el diagrama de vectores yel de componentes norte-sur (V) y este-oeste(U). El análisis armónico de las corrientes a 25m de profundidad, los armónicos (amplitudes)de mayor importancia fueron para M2 (17 cms–1), S2 (53 m s–1), N2 (15 cm s–1), K1 (8 cm s–1)y O1 (5 cm s–1); mientras que para las corrien-tes a 45 m de profundidad los armónicos (am-plitudes) de mayor importancia fueron para M2

(54 cm s–1), S2 (17 cm s–1), N2 (12 cm s–1), K1

(8 cm s–1) y O1 (7 cm s–1), confirmando el ca-rácter semidiurno de la marea en el CanalMoraleda encontrado por Salinas &Hormazábal (2004) y por Fierro et al. (2000).

Los registros de viento crudo (no-filtrado)de isla Mitahue, no presentaron una claraorientación (ambas componentes explicaron~50%), a diferencia de las componentes filtra-das donde el eje norte-sur fue predominante (Vexplicó más del 60% de la varianza total). Elviento filtrado (Fig. 5) presentó oscilacionesdel orden de 2 a 3 días, registrando una veloci-dad máxima de 8 m s–1 en la dirección oeste el21 de julio de 2001. En general, no se presen-taron vientos de gran intensidad.

Entre el 13 y el 19 de julio (Fig. 6) se obser-vó un flujo intenso típico a dos capas con flujosaliente de 10 cm s–1 hacia el norte por superfi-cie y entrante hacia el sur por el fondo con ve-locidades medias promedios del orden de los20 cm s-1 esto corresponde al período de dis-minución del nivel del mar en isla Melchor eislote Castillo (con una pendiente del nivel delmar hacia el sur). En este período los vientosmedios son intensos mayores a 4 m s–1 hacia elnorte. Flujos análogos de dos capas se produ-jeron el 3 y 4 de agosto con viento hacia elnorte mayor a 5 m s–1; y entre el 23 y 27 deseptiembre con viento hacia el norte. Estos re-sultados indican que el flujo submareal en laConstricción de Meninea es de tipo baroclinode dos capas saliendo hacia el norte por super-ficie, en 25 m, y entrando por el fondo, a 45 m,para vientos intensos hacia el norte mayor a 4m s–1. En estos períodos de viento hacia el nor-te se produciría la mayor capacidad de trans-porte de la constricción para flujo submareal.

Entre el 8 y el 13 de julio se observó un flu-jo barotrópico hacia el sur en ambos correntó-metros con viento débil hacia el sur. Flujosanálogos de corriente y viento se producen

Fig. 3: Series filtradas de vector de corrientes a 25 m.Fig. 3: Time series of currents vector at 25 m depth.


Fig. 5: Series filtradas de componente norte-sur del viento.Fig. 5: Low-pass time series of north-south component of wind.

Fig. 4: Series filtradas de vector de corrientes a 45 m.Fig. 4: Time series of currents vector at 45 m depth.


entre el 27 de julio y 2 de agosto; el de mayorintensidad se produce entre el 24 y el 29 deagosto en ambos correntómetros con velocida-des del orden de 80 cm s-1 en la capa superior y60 cm s–1 en la capa profunda para viento in-tenso hacia el sur; y el 7 y 8 de septiembre lascorrientes son hacia el sur para viento débilhacia el sur. Flujos diferente se produce en-tre el 21 y 27 de julio con flujo barotrópicohacia el norte y viento promedio hacia elnorte (Fig. 6).

En el período entre el 24 el 29 de agosto elnivel del mar tendió a subir en los dosmareógrafos, siendo el nivel del mar mayor enisla Melchor, lo que significaría una pendientenegativa con el nivel del mar más bajo en elsur.

En el período de medición se observó nu-merosos pulsos de corriente hacia el sur enambos correntómetros, con viento hacia el surde mediana intensidad. Esta dinámica de flujosubmareal barotrópico es más intensa en el pe-ríodo entre el 24 y 29 de agosto y correspondeal mayor aumento del nivel del mar y el mayor

impulso de viento hacia el sur, en el períodode medición. Esto esta indicando que el efectodel viento contrario al flujo superficial del sis-tema dos capas interrumpe el control hidráuli-co en la Constricción de Meninea. Esta diná-mica de intensos eventos de flujos penetrandoa la cuenca al sur de Meninea permitirá reno-var las aguas profundas y antiguas de menoroxígeno disuelto.

En el período entre el 31 de agosto y el 4 deseptiembre para viento intenso promedio de 4,5m s–1 hacia el norte el sistema de dos capas serompe y el flujo superficial y de fondo sale desdela cuenca hacia el norte (Fig. 6).

Estos resultados muestran que el flujo residualtuvo una capa de salida hacia el norte en superfi-cie y hacia el sur en profundidad. Esto fue afec-tado por el viento, modificando en formatransiente el perfil de dos capas. Para vientosintensos desde el norte el flujo fue hacia el suren toda la columna. El efecto del forzamientobarotrópico de la marea en la Constricción deMeninea es modificado por la fuerza del vien-to, que varía con la profundidad, y por el efec-to de la pendiente del nivel del mar que origi-

Fig. 6: Densidad espectral del nivel del mar medido en isla Melchor e islote Castillo.Fig. 6: Spectral density of sea level at isla Melchor and islote Castillo.


na gradientes de presión con corrientesbarotrópicas en toda la columna que pueden sercontrarias al viento. Esto estaría demostrandoque el sistema se comporta en promedio de doscapas con eventos de viento que modifican elbalance de tipo hidráulico del flujo sobre laConstricción de Meninea. Otro factor es el flujointenso que penetra desde el norte por el CanalMoraleda como resultado de una dinámica cau-sada por el viento sobre la plataforma continen-tal, como propone el modelo de Klinck et al.(1981). Este resultado estaría de acuerdo con loencontrado por Svendsen & Thompson (1978)en un fiordo noruego, donde el viento es el prin-cipal forzante de la circulación aunque se pre-sente un importante aporte de agua fresca.

En el dominio de la frecuencia, los resulta-dos del análisis espectral de la serie del niveldel mar sin filtrar (Fig. 7) indican que la ma-yor parte de la energía se encuentra asociada alas bandas de frecuencia semidiurna (~12,5 h)y diurna (~23,93 h), por otra parte, en la bajafrecuencia (para este caso para períodos ma-

yores a 1 día) se presentan claramente dos acu-mulaciones de energía en la baja frecuencia,en torno a 0,005 cph (8,33 días) y a 0,02 cph(2,1 días), lo cual es consistente con lo repor-tado en el dominio del tiempo (Fig. 2). Ade-más, se observa una clara disminución de laenergía del nivel del mar desde la estación deisla Melchor a islote Castillo (de norte a sur).Estos resultados coinciden con lo encontradoen la zona por Salinas & Hormazábal (2004) yFierro et al. (2000).

Los resultados del análisis espectral de laserie de las componentes de la corriente de losdos correntómetros (Figs. 8 y 9) indican que lamayor energía en ambos correntómetros seencuentra en las bandas de períodos de 22,2horas; 12,1 horas y 6,0 horas. Esto indica elcarácter mixto de la corriente de marea condominio de la componente semidiurna. Ade-más, los autoespectros muestran una acumula-ción importante de energía en las bandas de 2y 6 días en el correntómetro más superficial yde 8 días en el más profundo.

Fig. 7: Densidad espectral de las componentes U y V de las corrientes a 25 m de profundidad.Fig. 7: Spectral density of U and V component of currents at 25 m.

MelchorCastillo

95 %

Den

sidad

espec

tral

cph(c

m-2cp

h)

-1

Frecuencia (cph)

10-3

10-2

10-1

100

10-1

100

101

102

103

104

105

106


Fig. 9: Series de tiempo filtradas de viento, nivel del mar en Melchor y corrientes en Meninea registradasa 25 m y 45 m de profundidad.

Fig. 9: Time series of winds, Melchor sealevel and Meninea currents registered at depths of 25 m and 45 m.

Fig. 8: Densidad espectral de las componentes U y V de las corrientes a 45 m de profundidad.Fig. 8: Spectral density of U and V component of currents at 45 m depth.

Componente UComponente V

95 %

Den

sidad

espec

tral

(cm

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h)

2-2

-1

Frecuencia (cph)

10-3

10-2

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100

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100

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102

103

104

105

106

25 m

Componente UComponente V

95 %

Den

sid

ades

pec

tral

(cm

2s

cph

)-2

-1

Frecuencia (cph)

10-3

10-2

10-1

100

10-1

100

101

102

103

104

105

106

45 m


Más al sur de Meninea (Fig. 1) se efectuóun muestreo de los perfiles de corrientes a loancho del canal (entre isla Traiguén e islaMitahue) mediante el arrastre del ADCP sobreun catamarán, con el objetivo de contrastar losflujos al norte y al sur de islote Castillo, estu-diando si existe una consistencia del patrón dedos capas apreciado en el sistema anclado enel área de isla Mitahue. De esta manera, du-rante los días 19 y 20 de noviembre se remolcóal ADCP durante un ciclo semidiurno de ma-rea de 12,5 horas, permitiendo caracterizar lascorrientes promedio y de la amplitud de las co-rrientes semidiurnas de marea, en la secciónentre isla Traiguén e isla Mitahue.

Las corrientes residuales muestran un pa-trón de flujo superficial de salida del fiordo,con velocidades entre 5 y 25 cm s–1 hacia elsuroeste, entre la superficie y los 75 m de pro-fundidad. Bajo los 75 m de profundidad se pre-sentó un flujo de entrada al fiordo de menorintensidad con velocidades entre 5 y 10 cm s–1

hacia el noreste.

La amplitud de la corriente semidiurna(Figs. 10) alcanzó los 40 cm s–1, siendo masintensa en la capa superficial entre 8 m y 30m de profundidad en el lado sur de la sec-ción y más débil en el lado norte y disminu-yendo en profundidad hasta 10 cm s–1 a los90 m de profundidad. La capa superficialhasta 8 m y la capa de fondo bajo los 90 nopudieron resolverse con las mediciones deADCP. En esta sección, entre isla Traiguén eisla Mitahue, en la cuenca al sur de la Cons-tricción de Meninea la circulación media(Fig. 11) fue de tipo estuarino con flujo su-perficial saliendo hacia el suroeste y un flu-jo subsuperficial penetrando hacia el nores-te. Esto coincide con los resultado de lasmediciones realizadas por Castillo et al.(2006), en invierno en el canal Darwin queconecta el océano con la cuenca al sur delMeninea.

El análisis del flujo de intercambio a travésde un estrecho sobre una teoría hidráulica es-

table propuesta por Farmer & Armi (1986) delnúmero interno de Fraude G, tal que,

G = u1

2/g’H1+u

22/g’H

2 (g’=g(ρ

2-ρ

1)/ρ

2) (2)

donde ui, H

i , ρ

i (i=1, 2) son la velocidad,

profundidad y densidad de la capa superior einferior, respectivamente. Se obtiene intercam-bio máximo de flujo con G=1, caso crítico paraH

1 ≈ H

2≈1/2H (Stigebrandt, 1977). Ésto apli-

cado por Salinas & Hormazábal (2004) a laConstricción de Meninea se cumple para co-rrientes ≤77,5 cm s–1. Pero esta relación noconsidera situaciones dependientes del tiempo,como la marea. Helfrich (1995) incorpora eltiempo en el intercambio de dos capas y de-muestra que depende de dos parámetrosadimensionales: γ =(g’H)1/2T/L y q

0= u

0/(g’H)1/

2 (H: profundidad de la constricción; T tiempodel ciclo mareal; L: largo de la constricción;u0: velocidad barotrópica). Donde γ es unamedición de la longitud del estrecho relativa ala distancia de una señal interna que viaja enun período de forzamiento; q0 es una mediciónde la intensidad del flujo barotrópico compa-rada con la velocidad de forzamiento deboyantez. Para γ→∞ se tiene un estrechodinámicamente corto y se tiene una situaciónsemi-estable. Para la Constricción de Meninea,considerando un largo L=5 km; H=65 m; ∆ρ/ρ=0,002 se tiene γ=10. Ésto esta indicando va-lores altos de capacidad de transporte de laconstricción. Ésto justifica la aproximación delmodelo de Stigebrandt (1977) aplicado porSalinas y Hormazábal (2004). Para Meninea q0

esta en el rango entre 0,5 y 1,0 en marea decuadratura y en sicigia respectivamente. Estoimplicaría que en cuadratura el forzamiento esrelativamente débil y tendría un efecto menorsobre el transporte ya que G permanece convalores cercanos a 1. En tanto en sicigia (q

0>1)

G toma valores diferentes a 1 la mayor partedel tiempo y por lo tanto la capacidad de trans-porte es mínima en la Constricción de Menineaforzada por la marea.

El efecto del viento sobre la circulación enun fiordo noruego observado por Svendsen &


Fig. 11: Transecto transversal de ADCP remolcado en canal Errázuriz (19 y 20 de noviembre). Velocidadresidual: a) componente norte-sur (V), b) componente este-oeste (U).

Fig. 11: Transversal transect of towed ADCP at the canal Errázuriz (19 and 20 of November). Residualvelocity: a) north-south component (V), b) east-west component (U).

Fig. 10: Transecto transversal de ADCP remolcado en canal Errázuriz (19 y 20 de noviembre). Amplitud yfase semidiurna: a) componente norte-sur (V), b) componente este-oeste (U).

Fig. 10: Transversal transect of towed ADCP at the canal Errázuriz (19 and 20 of November). Amplitude andphase: a) north-south component (V), b) east-west component (U).

Distancia (Km)

Velocidad Residual (V)

Pro

fundid

ad(m

)cm

s-1

3210 4 5 6-250

-200

-150

-100

-50

0

-30

-20

-10

0

10

20

30

Distancia (Km)

Velocidad Residual (U)

Pro

fundid

ad(m

)cm

s-1

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3210 4 5 6-250

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Distancia (Km)

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Thompsom (1978) sería el principal forzante dela circulación y de menor importancia el aportede agua fresca. Además la fuerte picnoclina cau-sada por el aporte de agua fresca sería impor-tante en captar la respuesta a las capas más su-perficiales. Otro forzante a considerar es elviento sobre la plataforma continental y la va-riación de la surgencia que afecta el gradientehorizontal de la densidad y el tipo de reemplazode las agua subsuperficiales. Klinck et al.(1981) proponen un modelo para la dinámicade un fiordo forzado por el viento y concluyenque el principal factor dinámico es la circula-ción geostrófica sobre la plataforma continen-tal para controlar las condiciones hidrográficasy circulación dentro del fiordo. Además esta-blece que el viento a lo largo del fiordo originainclinación de la pendiente de la superficie delmar y de la picnoclina, pero el volumen total deagua permanece constante en el fiordo. En tan-to que un viento a lo largo de la costa originaflujo llenante o vaciante del fiordo en su totali-dad. Esta dinámica puede explicar el pulso in-tenso de corriente barotrópica que se produceentre el 24 y 29 de agosto, que coincide conviento medio intenso hacia el sur que puede

originar un aumento del nivel del mar por eltransporte de Ekman y generar un aumento delnivel del mar en isla Melchor e islote Castillo,además de una pendiente del nivel del mar denorte a sur que origina un gradiente de presiónhacia el sur. Una situación similar de corrientebarotrópica y viento hacia el sur se produceentre el 27 y 31 de julio, con aumento del niveldel mar pero con una pendiente leve del niveldel mar hacia el sur que originaría un gradientede presión hacia el norte. El viento hacia el surpuede generar una circulación de tres capas alactuar sobre la capa superficial de salida, estopuede ser captado si se miden las corrientes entoda la columna, como lo realizado por Valle-Levinson & Blanco (2004) en un período deprimavera-verano, pero ésto está más allá delalcance de este estudio.

Esta es una primera aproximación por elcorto período que se midió las corrientes en elcanal. La circulación neta submareal para unaserie de cuencas separadas por constriccionesy umbrales (Björk et al., 2000) que están co-nectados con el océano puede estar forzadoprincipalmente por diferencia de altura

Fig. 11: Continuación.Fig. 11: To be continued.

Distancia (Km)

Fase (U)

Pro

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3210 4 5 6-250

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Amplitud (U)

Pro

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estéricas entre sus extremos y el intercambiode agua en el sistema de fiordo ser dominadopor intercambio baroclino. Esto requiere ob-servaciones complementarias del campo dedensidad en especial de la salinidad y su varia-bilidad en períodos largos de tiempo.

La Constricción de Meninea puede ser uncontrol hidráulico del sistema con una estrati-ficación en la densidad de 0,002 y una profun-didad de 65 m, si las corrientes baroclinas tu-vieran valores de velocidad en cada capa igualo menor que 50 cm s–1. Estos valores de velo-cidad están comprendidos entre los rangosmedidos por los correntómetros, por lo cual,de acuerdo al modelo de dos capas, estaciona-rio y sin fricción, el sistema puede tener perío-dos de mezcla máxima.

CONCLUSIONES

Las mediciones para conocer la dinámicaque rige el flujo sobre la Constricción deMeninea, en período de invierno, nos lleva aque el flujo a dos capas es modificado por lafuerza del viento. En general para flujosubmareal el viento en la dirección de la capasuperficial saliendo desde el fiordo hacia elnorte favorece el flujo baroclino de dos capas.Por el contrario para viento hacia el sur con-trario a la capa superficial el flujo residual esde tipo barotrópico y por lo tanto se rompe elcontrol hidrodinámico y esto debilita el flujode intercambio entre el fiordo y el mar exte-rior. Las corrientes tuvieron una fuerte com-ponente de marea de tipo semidiurno.

AGRADECIMIENTOS

Este estudio fue financiado por el SHOAdentro del marco del programa del CONA:CIMAR 7 Fiordos. Agradecemos las facilida-des prestadas por este organismo para la insta-lación del sistema anclado de correntómetros,por el arriendo de la embarcación que remolcóel ADCP y la ayuda en los aspectos logísticos.

Se agradece el apoyo brindado por la Escuelade Ciencias del Mar, PUCV.

REFERENCIAS

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CONTROL HIDRÁULICO Y EFECTO DEL VIENTO SOBRE EL FLUJO …

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