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5Propagación de la onda de marea en el estrecho de MagallanesCienc. Tecnol. Mar, 27 (2): 5-20, 2004

PROPAGACIÓN DE LA ONDA DE MAREA EN EL ESTRECHO DE MAGALLANES

TIDAL WAVES PROPAGATED ACROSS THE ESTRECHO DE MAGALLANES

SERGIO SALINAS M.1,MANUEL CONTRERAS L.2, 3

JUAN FIERRO C. 4

1 Escuela de Ciencias del Mar,Universidad Católica de Valparaíso.

2 Dirección de Investigación y Postgrado,Universidad de Valparaíso.

3 Escuela de Ciencias Empresariales,Universidad del Mar.

4 Servicio Hidrográfico y Oceanográficode la Armada de Chile.

Recepción: 24 de marzo de 2003 – Versión corregida aceptada: 20 de noviembre de 2004.

RESUMEN

Las ondas de marea que se propagan a través del estrecho de Magallanes, tienen grandes varia-ciones en sus 583 km de largo. La mayor atenuación se produce en lado oriental del estrecho, entre laPrimera Angostura y la Segunda Angostura. Con el objeto de estudiar el comportamiento de las ondas demarea en el estrecho de Magallanes, en el programa Cimar 3 - Fiordos, durante la primavera de 1997, semidió el nivel del mar, la corriente, el viento y la presión atmosférica en la zona.

Los resultados indican que la onda de marea es de tipo semidiurna y se propaga de oriente aoccidente con velocidad en el lado oriental de 19,2 m/s, en la parte central de 108,3 m/s y en el ladooccidental de 9,5 m/s. Además se presenta una onda de baja frecuencia con período de 6 a 10 días quese propaga de occidente a oriente del estrecho, distorsionando la onda de marea.

Palabras claves: Estrecho de Magallanes, nivel del mar, ondas de marea.

ABSTRACT

The propagation of tidal waves across the estrecho de Magallanes (Strait of Magellan) is stronglyaltered in the 583 km long channels connecting the Atlantic and Pacific oceans. In order to study thebehavior of tidal waves in the estrecho de Magallanes, the sea level, current, wind and atmosphericpressure in the region were registered during the spring of 1997 Cimar 3 - Fiordos Project.

Results show that the tidal waves are semidiurnal and propagate from east to west with speed of19.2 m/s on the east side; 108.3 m/s on the central part and 9.5 m/s on the west side. The presence ofa low frequency wave, with period between 6 to 10 days, that propagate eastward distorting the tidal wave,was also observed.

Key words: Strait of Magellan, sea level, tide wave.

6 Revista Ciencia y Tecnología del Mar, Vol. 27 (2) - 2004

INTRODUCCIÓN

La propagación de la onda de marea a travésdel estrecho de Magallanes, desde el océanoAtlántico hacia el Pacífico es distorsionada severa-mente; en tanto que, las corrientes y los flujos queallí se generan son de gran magnitud, y su dina-mismo influye fundamentalmente sobre los patro-nes generales de circulación. Esto tiene efectosdirectos sobre la navegación y por ello en la segu-ridad marítima de esta zona de intenso tráfico.

Con el objeto de estudiar la propagación de laonda de marea en el estrecho de Magallanes, enel programa Cimar 3 - Fiordos, durante la prima-vera de 1997, se instalaron en forma simultáneatres correntómetros, seis mareógrafos y dos es-taciones meteorológicas; paralelamente se reali-zaron mediciones lagrangianas de corrientes.

El estrecho de Magallanes es un canalinterocéanico que se prolonga de oriente a po-niente a través de 583 km de longitud y un anchoque varía desde los 3 kilómetros, en su partemás angosta, hasta los 35 a 40 kilómetros enlas más anchas (Fig. 1a).

En este cuerpo de agua, se reconoce a la ondade marea como el agente hidrodinámico más sig-nificativo (Cerda, 1993), y cuya propagación alinterior del estrecho es afectada por diversos fac-tores (tanto atmosféricos, como geomorfológicos),lo que provoca que la onda experimente dramáti-cos cambios a lo largo de su propagación.

El agente meteorológico dinámicamente másimportante es el viento, proveniente principalmen-te de SW y SE, con rachas intensas que en oca-siones alcanzan o superan los 40 m/s (Zamora &Santana, 1979; Endlicher & Santana, 1988). Unacaracterística notable de la zona son estos vien-tos huracanados prevalecientes del oeste(Collantes & Faggi, 1991).

Cerda (1993) trabajó con 16 series horariasde nivel del mar, registrados en distintas estacio-nes a lo largo del estrecho. Estas series no eranregistros simultáneos, pero combinando la infor-mación con series meteorológicas y corrientes,pudo concluir los cinco puntos siguientes:

1. La propagación de las ondas de marea al in-terior del estrecho de Magallanes es goberna-da por la gran diferencia del nivel del mar, su-perior a los 7 m, generada por las ondas demarea presentes en sus accesos oriental yoccidental. Los mayores rangos ocurren en laboca oriental y se deben principalmente a lasconstituyentes semidiurnas, particularmentela M2 (que alcanza los 3,5 m de amplitud enpunta Catalina), favoreciendo la propagaciónde la onda hacia el interior desde oriente aoccidente.

2. La atenuación de la onda de marea ocurre pre-ferentemente entre la Primera Angostura y laSegunda Angostura. Estas constricciones la-terales ejercen un mayor efecto sobre la ondade marea en la banda semidiurna, cambiando

Punta DelgadaPunta ArenasBahía del ÁguilaCaleta Meteoro

Fig. 1a: Área de estudio y ubicación de estaciones de nivel del mar.Fig. 1a: Study area and locations of sea level stations.

Car

ta S

HO

A N

º 56

7Propagación de la onda de marea en el estrecho de Magallanes

el régimen de marea de semidiurno a mixtoentre punta Satélite y punta Remo. Esto favo-rece la generación de constituyentes de aguassomeras (mareas sobrepuestas1 y compues-tas) a través de los términos de aceleraciónconvectiva, de la fricción lateral y de fondo.Entre la boca oriental y la Segunda Angostu-ra, la onda de marea experimenta una reduc-ción de su amplitud en 6 metros y un retrasode su fase de aproximadamente 3 - 4 horas.

3. Las ondas de marea en los cuerpos de aguaadyacentes al estrecho (bahía Gente Grande,canal Tortuoso, bahía Inútil, canal Whiteside),están influenciadas por la batimetría, forma ytamaño que afectan en distinto grado a lasfrecuencias componentes.

4. En el interior del estrecho de Magallanes, enPunta Arenas la magnitud y la dirección delflujo neto en cada ciclo de marea en la capasuperficial (a un nivel de profundidad de 5 m)no supera los 0,50 m/s y se orienta predomi-nantemente hacia el noreste, respectivamen-te. Estos flujos están altamente asociados alos vientos de baja frecuencia que son predo-minantemente del oeste.

5. El efecto más importante de la presión atmos-férica es desplazar el nivel de aguas tranqui-las o nivel medio en 1 m aproximadamente.Este efecto es altamente coherente de unextremo a otro del estrecho. La diferencia depresión atmosférica entre Punta Arenas y pun-ta Dungeness es despreciable y no ejerce unefecto significativo sobre la dinámica de lasaguas locales entre estos dos puntos.

En el presente trabajo, se describe los resul-tados obtenidos a partir del análisis clásico deseries de tiempo (tanto en el dominio del tiempocomo de la frecuencia) de registros simultáneosde nivel del mar, presión atmosférica, corrientesy vientos a lo largo del estrecho de Magallanes,con el objeto de:

* Calcular la velocidad de propagación de la ondade alta (marea) y de baja frecuencia.

* Determinar los cambios que experimentan losdistintos constituyentes armónicos de las ma-reas a lo largo del estrecho, para explicar lavariabilidad del nivel del mar.

* Discutir el efecto de la presión atmosférica yla batimetría sobre la amplitud y la fase de laonda.

Con esto, se establecen nuevos anteceden-tes oceanográficos para una mejor comprensión

de la propagación de la onda de marea en el Es-trecho de Magallanes.

MATERIALES Y MÉTODOS

La campaña de medición se efectuó durantela primavera de 1997, utilizando como platafor-ma de trabajo el AGOR “Vidal Gormaz”. Así tam-bién, se contó con el apoyo de personal de laArmada de punta Delgada y faro Félix (caleta Me-teoro) para el control de los equipos. Los regis-tros de nivel del mar en Punta Arenas fueron pro-porcionados por el Servicio Hidrográfico y Oceano-gráfico de la Armada de Chile, SHOA.

Se instalaron en forma simultánea trescorrentómetros, seis mareógrafos (uno correspon-de a la estación fija de Punta Arenas) y dos esta-ciones meteorológicas. Sin embargo, sólo se re-cuperaron los registros parciales de uncorrentómetro, y los registros de cuatro de losseis mareógrafos. La información de las dos es-taciones meteorológicas se recuperó sin proble-mas. Además se realizó una medición lagrangianade corrientes en la Primera Angostura.

En la Tabla I, se muestra un resumen de losdatos registrados, indicando los instrumentos uti-lizados, el número de datos obtenidos, la frecuen-cia, y la fecha en que se realizó la medición, porlocalización. En la figura 1a, en tanto, se muestrala localización del área de estudio y la posiciónde los instrumentos. En la figura 1b, se muestraun perfil de profundidad para una trayectoria co-rrespondiente a la ruta de navegación entre am-bas bocas del estrecho. Esta trayectoria corres-ponde aproximadamente al eje central del canal,como se muestra en la línea segmentada de lafigura 1a.

Para analizar la propagación de la onda demarea, se procedió a digitalizar todas las seña-les de nivel del mar cada 10 minutos. En particu-lar, las señales obtenidas con un registro conti-nuo correspondientes a punta Delgada y PuntaArenas, se digitalizaron cada 10 minutos. Mien-tras que el registro horario de caleta Meteoro,fue interpolado linealmente para obtener la reso-lución deseada. El registro de bahía del Águilafue digital y programado cada 10 minutos, por loque esos datos no necesitaron ningún tratamien-to para ser utilizados. Los datos faltantes o erró-neos fueron estimados por interpolación lineal.

El registro de nivel del mar fue rectificado porel efecto de la presión atmosférica, sustrayendo(o agregando) un centímetro de nivel del mar porcada milibar sobre (o bajo) la anomalía de los

1Mareas armónicas de orden superior.


1.000 mb. Como las señales de presión atmos-férica fueron registradas en localizaciones infe-riores a los 5 metros sobre el nivel del mar, no seutilizó una corrección a la altura de nivel del mar(Fonseca, 1987). En las estaciones de nivel delmar donde no se registró la presión atmosférica,se utilizó la señal más cercana comoextrapolación. Esto se justifica debido a que lapresión atmosférica no sufre mayores cambios alo largo del estrecho (Cerda, 1993).

Una vez eliminado el efecto de la presión at-mosférica sobre la señal de nivel del mar, se pro-cede a realizar el análisis en los dominios del tiem-po y de la frecuencia. Para ello, se asume que laserie obedece a un modelo aditivo de la forma:

donde corresponde al nivel del mar en laestación i-ésima en el instante t, correspon-de a la tendencia o señal de baja frecuencia;corresponde a las fluctuaciones cíclicas (consti-tuyentes armónicas de la marea), y corres-ponde al ruido o fluctuaciones irregulares de laseñal en el instante t.

Para el análisis en el dominio de la frecuen-cia, las constituyentes armónicas de mareas fue-ron calculadas por medio del programa diseñadopor Foreman (1977), el cual utiliza la informaciónestándar de 69 constituyentes de marea, 45 deorigen astronómico y 24 de origen no lineal. Comocriterio de selección de los constituyentes deter-minados se utilizó el criterio de Rayleigh con unvalor unitario.

ηti

++=ηti

tEitT i

tC

Tabla I. Resumen de Series de tiempo registradas.Table I. Summary of time series collected.

Nivel del Mar

Estación Instrumento TipoRegistro

Númerode datos

Frecuencia FechaInicio

Fechatérmino

Punta Delgada(52° 27' 15'' S

69° 31' 50'' W)

MareógrafoMetercraft

Gráfico(1) 8922 10 minutos 29/09/97 29/11/97

Punta Arenas(53° 10' 48'' S

70° 55' 00'' W)


Gráfico 8759 10 minutos 01/01/97 31/12/97

Bahía del Águila(53° 47' 15'' S

70° 58' 30'' W)

MareógrafoAanderaa

Digital 9210 10 minutos 28/09/97 30/11/97

Caleta Meteoro(52° 57' 50'' S

70° 04' 10'' W)


Gráfico(2) 1655 1 hora 23/09/97 30/11/97

Vientos


69° 31' 50'' W)

EstaciónmeteorológicaAanderaa

Digital 2784 30 minutos 02/10/97 06/12/97

Caleta Meteoro(52° 57' 50'' S

70° 04' 10'' W)


Digital 1536 Horaria 02/10/97 30/11/97

Corrientes

SegundaAngostura(52° 42' 34'' S

70° 11' 00'' W)

CorrentómetroAanderaa

Digital 360 20 minutos 06/09/97 11/09/97

Presión Atmosférica


69° 31' 50'' W)


Digital 1487 30 minutos 29/09/97 29/11/97

Bahía del Águila(53° 47' 15'' S

70° 58' 30'' W)

SensormareógrafoAanderaa

Digital 8759 10 minutos 28/09/97 30/11/97

(1) Registro análogo continuo con inscripción en papel graduado.(2) La medición original fue análoga continua, la que se transformó a una discretización horaria del registro.

itT

itC

tE


Las constituyentes son determinadas utilizan-do el algoritmo de Cholesky para la resolución delsistema lineal asociado. Luego son sometidas acorrecciones nodales y referidas al meridiano deGreenwich.

Con las constituyentes armónicas obtenidasen cada estación, se estima el coeficiente de for-ma (Courtier) en función de la razón entre las am-plitudes de los principales armónicos diurnos ysemidiurnos, F = (K1 + O1) / (M2 + S2).Clasificándose el tipo de marea para cada locali-dad, de acuerdo a los siguientes rangos: entre0,00 y 0,25 la marea es considerada semidiurna;entre 0,25 y 1,50 es considerada mixta predomi-nantemente semidiurna; entre 1,50 y 3,00 esmixta predominantemente diurna; y mayor que3,00, la marea es diurna. Así mismo, se analizanlas modificaciones, a lo largo del estrecho, queexperimenta la participación de cada constituyenteresuelto de la marea para explicar la variabilidaddel nivel del mar.

Para el análisis en el dominio del tiempo, secomenzó por filtrar las series, para ello se utilizóel filtro horario de Godin (A24

2A25), modificado paraanalizar series con intervalos de 10 minutos(A144

2 A145) el cual, aplicado a series escalareselimina la variabilidad de alta frecuencia, remo-viendo efectivamente las fluctuaciones diurnas,semidiurnas y de frecuencias mayores. Este fil-tro, posee una amplitud media en 0,015 c.p.h. yocasiona una pérdida de sólo 70 horas de obser-vaciones (Godin, 1972), siendo más adecuadopara esta serie de 60 días de observaciones ho-

rarias de nivel del mar, que filtros mássofisticados, como el coseno Lanczos, que cau-san una mayor pérdida de datos. De esta formase consiguió una estimación de la tendencia oseñal de baja frecuencia, .

Con la estimación de tendencia se aisló porsimple sustracción a la señal original, la compo-nente cíclica (la marea) y las fluctuaciones irregu-lares. Estas señales resultantes en cada esta-ción son analizadas con ayuda de la correlacióncruzada para estimar el tiempo de propagaciónde la onda a lo largo del estrecho, y de esta for-ma, estimar la dirección y velocidad de propaga-ción de la onda de marea.

En la figura 2, se esquematiza y resume elprocedimiento de análisis aplicado al nivel de mar.

Los registros de vientos en punta Delgada fue-ron graficados, y junto a los resultados del experi-mento lagrangiano, se utilizaron para discutir losefectos de los forzantes atmosféricos y topográficossobre la propagación de la onda de marea.

RESULTADOS

Las figuras 3, 4, 5 y 6 muestran los registrosde nivel del mar, obtenidos en forma simultáneaen el período de estudio, junto con la señal de bajafrecuencia estimada con el filtro Godin. Se apreciala gran amplitud de marea en punta Delgada (bocaoriental del estrecho), la cual supera los 250 cm

itT

0 200 400 600100 300 500 700

Distancia ( km )

-1200

-800

-400

0

-1000

-600

-200

Pro

fundid

ad

(m

)

Punta

Delg

ada

Punta

Are

nas

Ba.

delÁguila

Cta

.M

ete

oro

Fig. 1b: Perfil batimétrico a lo largo del eje central del es-trecho (línea segmentada en Fig. 1a).

Fig. 1b: Bathymetric profile along the central axis of the strait.

Fig. 2: Esquema de la metodología utilizada para analizarlas señales de nivel del mar.

Fig. 2: Schematic diagram of the sea level analysis.

Señales de Nivel del Mar

discretizadas cada 10

minutos

Eliminación efecto

presión atmosférica

Serie destendenciada

Análisis en el Dominio

del Tiempo

Análisis en el Dominio de

la Frecuencia

FOREMAN GODIN

Señal baja frecuenciaConstituyentes

armónicas

Coeficiente

de Courtier

Razón

entre

constitu-

yentes

Correlación

cruzada baja

frecuencia

Correlación cruzada

señales de marea

Determinación velocidad

de propagación y

dirección de onda de

marea y de baja

frecuencia


Fig. 3: Nivel del mar y señal de baja frecuencia en punta Delgada.Fig. 3: Sea level and low frequency signal at punta Delgada.

Fig. 4: Nivel del mar y señal de baja frecuencia en Punta Arenas.Fig. 4: Sea level and low frequency signal at Punta Arenas.

Fig. 5: Nivel del mar y señal de baja frecuencia en bahía del Águila.Fig. 5: Sea level and low frequency signal at bahía del Águila.

30-Sep 14-Oct 28-Oct 11-Nov 25-Nov

-400

-200

0

200

400

Altura

s(c

m)

30-Sep 14-Oct 28-O ct 11-Nov 25-Nov

-100

0

100

Altura

s(c

m)


-100

0

100

Altura

s(c

m)


en sicigia. La señal muestra gran regularidad enlos períodos semidiurnos, observándose que lasdos mareas alcanzadas en un día tienen aproxi-madamente la misma amplitud. Esto esta dadopor la componente M2, que alcanza los 271,1 cm,explicando el mayor porcentaje (52%) de la variabi-lidad de la señal. La siguiente variación esta dadapor el paso de los estados de sicigia a cuadratura,como se aprecia en la figura 3.

En el nivel del mar registrado en Punta Are-nas (Fig. 4), la amplitud se reduce notoriamen-te, bordeando los 80 cm de variación media. Laconstituyente M2 sigue siendo la más importan-

te, pero en este caso, las constituyentes diurnasO1 y K1 adquieren una importancia comparable,traduciéndose esto es una apariencia de mareamixta, donde se aprecia notorias diferencias en-tre ambas mareas diarias.

El nivel del mar registrado en bahía del Águilay caleta Meteoro, es semejante a lo obtenido enPunta Arenas (Figs. 5 y 6), manteniéndose losrangos de marea y su característica mixta.

Las Tablas II, III, IV y V resumen la amplitud yfase para las constituyentes armónicas de mayorimpor tancia, resueltas en el período median-

Fig. 6: Nivel del mar y señal de baja frecuencia en caleta Meteoro.Fig. 6: Sea level and low frequency signal at caleta Meteoro.

Fig. 7a: Señales de baja frecuencia y anomalía presión atmosférica.Fig. 7a: Low frequency signal and atmospheric pressure anomaly.


-100

0

100

Altura

s(c

m)

2-Oct 16-Oct 29-Oct 12-Nov 26-Nov

-40

-20

0

20

40

Altura

s(c

m)

Punta Delgada

Punta Arenas

Bahía del Águila

Caleta Meteoro

Anomalía Presión


Fig. 7b: Correlaciones cruzadas de la señal de alta frecuencia (marea).Fig. 7b: Cross-correlation of high frequency signal (tide).

Propagación de Oriente a Occidente

-1,00

-0,80

-0,60

-0,40

-0,20

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

minutos

Coeficie

nte

de

Corr

ela

ció

n

Punta Delgada a Punta Arenas Punta Arenas a bahía del Águila Bahía del Águila a caleta Meteoro

Propagación de Occidente a Oriente

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

minutos

Coeficie

nte

de

corr

ela

ció

n

Caleta Meteoro a bahía del Águila Bahía del Águila a Punta Arenas Punta Arenas a Punta Delgada


Fig. 7c: Correlaciones cruzadas de la señal de baja frecuencia.Fig. 7c: Cross-correlation of low frequency signal.

Propagación de Oriente a Occidente

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

00,

33 6 12 18 24 30 36 42

43,6

748 54 60 66 72 78 84 90 96 10

210

811

412

012

613

213

814

415

015

616

216

817

418

018

6

Horas

Coeficie

nte

de

Corr

ela

ció

n

Punta Delgada a Punta Arenas Punta Arenas a bahía del Águila bahía del Águila a caleta Meteoro

Propagación de Occidente a Oriente

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

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1

Horas

Coeficie

nte

de

Corr

ela

ció

n

Caleta Meteoro a bahía del Águila Bahía del Águila a Punta Arenas Punta Arenas a Punta Delgada

00,

33 6 12 18 24 30 36 42

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748 54 60 66 72 78 84 90 96 10

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012

613

213

814

415

015

616

216

817

418

018

6


te el programa Foreman (1977). Se conside-ran 13 constituyentes, 3 diurnas (O1, P1 y K1),4 semidiurnas (N2, M2, S2 y K2), y 6 no linea-les, correspondientes a mareas compuestasy soprepuestas (MN4, M4, MS4, 2MN6, M6,2MS6).

En la figura 7a se muestran las señales delnivel del mar filtradas, junto con la anomalía dela presión atmosférica. Se observa que las per-turbaciones de baja frecuencia corresponden acambios en la presión atmosférica, relación queno se aprecia cabalmente en punta Delgada,donde estas perturbaciones de baja frecuenciason menores que las observadas en las esta-ciones más occidentales, pero todas oscilanentre +40 cm y –30 cm.

En la figura 7b se muestran las correlacionescruzadas del nivel del mar, para la porción de altafrecuencia, entre cada par de estaciones. Mien-tras que en la figura 7c se muestran las correla-ciones de la porción de baja frecuencia. Se ob-serva que las mejores correlaciones para la pro-pagación de la onda de marea ocurren si la ondase propaga desde oriente a occidente (Fig. 7b).Por el contrario, para baja frecuencia, las mejo-res correlaciones se encuentran con una propa-gación de occidente a oriente (Fig. 7c).

Basándose en estas correlaciones, se deter-mina que la propagación de la onda de marea,entre punta Delgada y Punta Arenas, tiene unadesfase de 190 minutos que corresponde a unavelocidad de 19,2 m/s. Entre Punta Arenas y ba-hía del Águila el desfase es de 10 minutos, co-rrespondiendo a una velocidad de 108,3 m/s.Entre bahía del Águila y caleta Meteoro, el desfasees de 210 minutos, correspondiendo a una velo-cidad de propagación de 9,5 m/s.

Para el caso de la baja frecuencia (Fig. 7c), en-tre caleta Meteoro y bahía del Águila, se determinaque la mejor correlación se encuentra con un desfasede 2.630 minutos (aproximadamente 2 días). Entrebahía del Águila y Punta Arenas, el desfase es de20 minutos. Entre Punta Arenas y punta Delgada,las correlaciones son bajas, aún cuando se mues-tra cierta coordinación en la gráfica de las funcio-nes (Fig. 7a) y además también se observa el retar-do de la señal de baja frecuencia en un sentido deoccidente a oriente. La mejor correlación encontra-da corresponde al desfase de 4,5 días.

Correntometría Lagrangiana y Euleriana

En la figura 8a, se muestra la altura de lamarea para el día 3 de octubre de 1997 en el que

se realizó el experimento lagrangiano en la Prime-ra Angostura. La intensidad del viento (Fig. 8b) nosuperó los 8 m/s y su dirección (Fig. 8c), fue prin-cipalmente del NW. La velocidad media de lascorrientes alcanzó los 400 cm/s (Fig. 8d). En lasfiguras 8f, 8g y 8h, se muestran en coordenadasUTM las trayectorias de tres derivadores corres-pondientes a lances efectuados en condicionesde: estoa, llenante y vaciante, respectivamente.Se observa, que la dirección de las corrientes seencuentra alineada con la orientación del estre-cho en dicho sector (Fig. 8e).

La significativa intensidad de la corriente en-contrada fue la causa de la pérdida de instrumen-tos para las mediciones eulerianas, o la obten-ción de registros parciales y claramente erróneos.

Vientos

Para el análisis de los vientos reinantes en elsector, se utilizaron los registros del anemómetroinstalado en punta Delgada.

Los vientos predominantes son del SW, conintensidades medias menores a los 5 m/s, y unaincidencia del 90,0% inferior a los 10 m/s. En lafigura 9 se aprecian las componente este-oeste ynorte-sur del registro horario de vientos, dondese puede observar la regularidad del viento SW,perturbado en menor intensidad con vientos delN y NW, con presencia de pulsos cuya aparicióntienen una frecuencia de 5 a 7 días. El vientomáximo registrado, fue cercano a 20 m/s y co-rrespondió a un viento N. Los vientos N se aso-cian a pasos de frente de baja presión y los delviento S al paso de altas presiones (Fig. 7).

DISCUSIÓN

En el análisis de las series de tiempo del ni-vel del mar en las cuatro estaciones, se requirióuna resolución de 10 minutos, para mejorar laestimación de la velocidad de propagación de laonda. El análisis clásico con intervalos de 1 horahabrían generado la introducción de errores portruncamiento. En el caso de bahía del Águila ycaleta Meteoro, se habría encontrado un desfasede 3 ó 4 horas, siendo el real de 3 horas y media;y entre Punta Arenas y punta Delgada no se ha-bría podido obtener el desfase calculado de 10minutos.

Este cambio de resolución del análisis impli-có modificar en los algoritmos del método clási-co (Godin, 1972), las ventanas del número dedatos considerados para un día, de 24 a 144registros.


8 12 16 206 7 9 10 11 13 14 15 17 18 19

Hora

200

400

600

800

1000

Altura

(m

)

Hora

-400

0

400

Inte

nsid

ad

(cm

s-1

)

Hora

0

4

8

Inte

nsid

ad

(ms

-1)

Hora

0

100

200

300

Direcció

n(º

)

(a)

(b)

(c)

(d)

Sentido del viento: hacia donde se dirige

8 12 16 206 7 9 10 11 13 14 15 17 18 19

8 12 16 206 7 9 10 11 13 14 15 17 18 19

8 12 16 206 7 9 10 11 13 14 15 17 18 19

462400

462800

463200

463600

464000

4186200

4186400

4186600

4186800

4187000

4187200

07:38

08:47

461600

462400

463200

4185600

4186000

4186400

4186800

09:42

09:37

463000

464000

465000

466000

4187200

4187600

4188000

4188400

4188800

4189200

16:19

16:28

(e) (f)

(g) (h)

PRIMERA ANGOSTURA Cta.Orange

Pta.Satélite

Fig. 8: (a) nivel del mar para el día 3 de octubre de 1997 en Primera Angostura; (b) intensidad del viento; (c) sentidodel viento: hacia donde se dirige; (d) intensidad promedio de la corriente estimada en la Primera Angostura conla correntometría lagrangiana; (e) orientación de la Primera Angostura; (f) correntometría lagrangiana en estoa;(g) correntometría lagrangiana en llenante; (h) correntometría lagrangiana en vaciante.

Fig. 8: (a) Sea level and Lagrangian current measurements at Primera Angostura, 3 October 1997; (b) wind magnitude; (c)wind direction; (d) Lagrangian mean current speed at Primera Angostura; (e) geographical location of Primera Angos-tura, (f) Lagrangian current in slack water; (g) Lagrangian current in flood tide; (h) Lagrangian current in ebb tide.


Fig. 9: Componentes este-oeste y norte-sur del viento punta Delgada.Fig. 9: East-West and North-South wind component, punta Delgada.

Fig. 10: Amplitud relativa de las constituyentes armónicas del nivel del mar en las cuatro estaciones en el estrechode Magallanes.

Fig. 10: Relative amplitude of harmonics constituents of sea level at the four stations in Estrecho de Magallanes.

1-Oct 22-Oct 12-Nov 2-Dec

-20

-10

0

10

20

Inte

nsid

ad

(ms

-1)

Componente Este - Oeste

Componente Norte - Sur

O1P1

K1N2

M2S2

K2MN4

M4MS4

2MN6M6

2MS6

Pta. DELGADA

Pta. ARENAS

Ba. ÁGUILA

Cta. METEORO

0

10

20

30

40

50

60

Porc

enta

je(%

)

Constituyentes Armónicas


Fig. 11: Ejemplo elevación durante 32 horas del nivel del mar a lo largo del estrecho. Áreas oscuras corresponden aelevaciones sobre la media del nivel del mar, mientras que áreas claras corresponden a depresiones conrespecto a la misma medida.

Fig. 11: Example elevation during 32 hours of sea level across the strait. Dark area is sea level over the mean, whileclear area is sea level under the mean.

10

60

11

0

16

0

21

0

26

0

31

0

36

0

41

0

46

0

51

0

56

0

61

0

66

0

71

0

76

0

81

0

86

0

91

0

96

0

1.0

10

1.0

60

1.1

10

1.1

60

1.2

10

1.2

60

1.3

10

1.3

60

1.4

10

1.4

60

1.5

10

1.5

60

1.6

10

1.6

60

1.7

10

1.7

60

1.8

10

1.8

60

1.9

10

tiempo (minutos)

Caleta

Meteoro

Bahía

del

Águila

Punta

Arenas

Punta

Delgada

N Nombre Frecuencia (CPH) Período (Horas) Amplitud (cm) Fase (grados)

1 O1 0,0387 25,84 21,27 47,93

2 P1 0,0416 24,04 - -

3 K1 0,0418 23,92 26,34 59,18

4 N2 0,0790 12,66 70,22 263,39

5 M2 0,0805 12,42 271,08 288,73

6 S2 0,0833 12,00 66,81 306,17

7 K2 0,0836 11,96 - -

8 MN4 0,1595 6,27 13,00 92,78

9 M4 0,1610 6,21 24,50 130,49

10 MS4 0,1638 6,11 12,49 149,71

11 2MN6 0,2400 4,17 7,09 270,36

12 M6 0,2415 4,14 9,41 297,46

13 2MS6 0,2444 4,09 6,93 315,56


1 O1 0,0387 25,84 21,13 24,84

2 P1 0,0416 24,04 9,45 59,08

3 K1 0,0418 23,92 29,19 67,73

4 N2 0,0790 12,66 6,62 323,42

5 M2 0,0805 12,42 46,83 356,65

6 S2 0,0833 12,00 19,60 86,46

7 K2 0,0836 11,96 6,20 82,54

8 MN4 0,1595 6,27 0,16 253,37

9 M4 0,1610 6,21 0,57 271,59

10 MS4 0,1638 6,11 0,34 343,44

11 2MN6 0,2400 4,17 2,51 75,13

12 M6 0,2415 4,14 3,95 106,82

13 2MS6 0,2444 4,09 2,89 161,59

Tabla II. Constituyentes armónicas en punta Delgada.Table II. Harmonic constituents at Punta Delgada.

Tabla III. Constituyentes armónicas en Punta Arenas.Table III. Harmonic constituents at Punta Arenas.


Para calcular las correlaciones cruzadas se debeasumir un sentido de propagación, por este motivose realizó el cálculo considerando dos casos:

* Propagación de occidente a oriente.* Propagación de oriente a occidente.

El sentido de propagación lo determinará elcaso donde se encuentren los mejores coeficien-tes de correlación.

Para calcular los constituyentes armónicos co-rrespondientes a la marea, el algoritmo de Foreman(1977) requiere de series horarias de nivel del mar.


1 O1 0,0387 25,84 19,94 17,05

2 P1 0,0416 24,04 - -

3 K1 0,0418 23,92 26,30 43,18

4 N2 0,0790 12,66 8,79 299,55

5 M2 0,0805 12,42 49,13 351,99

6 S2 0,0833 12,00 21,59 58,27

7 K2 0,0836 11,96 - -

8 MN4 0,1595 6,27 1,18 204,73

9 M4 0,1610 6,21 1,98 268,29

10 MS4 0,1638 6,11 0,88 332,69

11 2MN6 0,2400 4,17 3,36 40,42

12 M6 0,2415 4,14 4,74 80,66

13 2MS6 0,2444 4,09 3,88 124,44


1 O1 0,0387 25,84 13,72 33,99

2 P1 0,0416 24,04 - -

3 K1 0,0418 23,92 18,55 30,90

4 N2 0,0790 12,66 14,46 91,50

5 M2 0,0805 12,42 42,89 110,90

6 S2 0,0833 12,00 12,84 53,36

7 K2 0,0836 11,96 - -

8 MN4 0,1595 6,27 0,55 61,06

9 M4 0,1610 6,21 1,10 98,13

10 MS4 0,1638 6,11 0,72 114,80

11 2MN6 0,2400 4,17 1,26 37,94

12 M6 0,2415 4,14 1,62 81,13

13 2MS6 0,2444 4,09 1,40 77,64

Tabla IV. Constituyentes armónicas en bahía del Águila.Table IV. Harmonic constituents at bahía del Águila.

Tabla V. Constituyentes armónicas en caleta Meteoro.Table V. Harmonic constituents at caleta Meteoro.

Al quitar la señal de marea y la perturbacióndebido a la presión atmosférica en las series denivel del mar, se detecta que permanecen pertur-baciones coherentes con la variabilidad de la pre-sión. Esto sería consecuencia de factores atmos-féricos indirectos relacionados con la anomalíade la presión, como pulsos de viento, actuandosobre el nivel del mar y afectando su señal debaja frecuencia.

Los vientos predominantes del SW se asocianal paso de altas presiones y los vientos del N yNW, con pulsos de 5 a 7 días, se asocian a pasosde frente de baja presión.


amplitud es coherente con la anomalía depresión atmosférica (Fig. 7a). La situaciónen punta Delgada (amplitud menor y desfasecon anomalía de presión), es un indicio queotros factores, tales como la conformacióngeomor fológica, y el viento, pudieran estar inci-diendo en la señal de baja frecuencia, aspec-tos que debieran ser estudiados para este sec-tor con más detalle.

Esta inversión en el sentido de propagaciónentre ambas señales contamina las estimacio-nes de nivel del mar realizadas para el estre-cho de Magallanes, por lo menos en el rangode la variabilidad de la baja frecuencia (+40 cm/a –30 cm). En la figura 11, se muestra unejemplo donde se aprecia la propagación de lasondas de marea de oriente a occidente y unaper turbación en el nivel de mar, propagándoseen el sentido inverso, asociada al paso de unaonda de baja frecuencia. Esto significa que enalgunos días, a la propagación de la onda demarea se le sobrepone una onda de baja fre-cuencia, lo que debería verse reflejado en unmenor ajuste de los pronósticos de marea delorden de los 30 cm.

La alta frecuencia de la variabilidad del niveldel mar, muestra dos tipos claros de perturba-ciones, asociados con la localización geográficade los registros. En la boca oriental, las variacio-nes del nivel del mar, corresponden a un régi-men semidurno de una gran amplitud, mientrasque, desde Punta Arenas a la boca occidental, elrégimen corresponde a uno mixto y de menor am-plitud.

Utilizando el coeficiente de Cour tier (F =(O1+K1)/(M2+K2)), para cada estación de registro,se tienen los siguientes valores:

Punta Delgada F = 0,14 (semidurna).Punta Arenas F = 0,58 (mixta predominan

temente semidiurna).Bahía del Águila F = 0,65 (mixta predominan

temente semidiurna).Faro Félix F = 0,58 (mixta predominan

temente semidiurna).

En cuanto a la variación espacial de los cons-tituyentes armónicos resueltos y estudiados enel presente trabajo, se puede apreciar que en va-lores absolutos, disminuyen notoriamente lasconstituyentes semidiurnas desde la boca orien-tal a la occidental (Tablas II, III, IV y V). En cuantoa las componentes diurnas, éstas se mantienenaproximadamente constantes a lo largo del es-trecho, pero siempre son relativamente menores

gh

Los resultados muestran que la propagaciónde onda de marea semidiurna es de oriente aoccidente. Esto se explica por la gran amplitud dela constituyente armónica M2 en la boca oriental,tanto en términos absolutos (Tabla II), como rela-tivos (Fig. 10). La velocidad media de esta propa-gación es del orden de 16,9 m/s. Sin embargo,entre cada estación de registro se observan dife-rentes velocidades intermedias:

* Punta Delgada a Punta Arenas: 19,2 m/s* Punta Arenas a bahía del Águila: 108,3 m/s* Bahía del Águila a caleta Meteoro: 9,5 m/s

Al comparar estas velocidades de propagaciónobservadas, con las esperadas a partir de la teo-ría de propagación de olas en aguas poco profun-das (V = , donde h es la profundidad), se obser-vó que para el tramo comprendido entre puntaDelgada y Punta Arenas, los 19,2 m/s observa-dos son coherentes con los 22,1 m/s esperadospara una profundidad media de 50 m (Fig. 1b).Sin embargo, para el tramo Punta Arenas a bahíadel Águila, la velocidad de propagación de 108,3m/s es muy superior a la esperada de 77 m/spara profundidades inferiores a 600 m. Del mis-mo modo, para el tramo bahía del Águila a caletaMeteoro, la velocidad de propagación observadade 9,5 m/s es muy inferior a la esperada de 31,0m/s para profundidades mayores a 100 m (sinconsiderar que en algunos puntos de este tramo,las profundidades del estrecho alcanzan valoresque superan los 1.000 metros). Esta diferenciade velocidades se atribuye a los efectos de topo-grafía, como los cambios de orientación del ejedel canal (Fig. 1a), y los accidentes batimétricosrelevantes que aparecen en el lado occidental delestrecho (Fig. 1b), que corresponden a términosno lineales en las ecuaciones que modelan la pro-pagación (fricciones y aceleraciones), concordan-do con lo propuesto por Cerda (1993).

Se observa que en las estaciones de PuntaArenas y bahía del Águila, la marea ocurre demanera casi simultánea, siendo éstas de carac-terísticas muy similares (Figs. 4 y 5). Lo que tam-bién se confirma al analizar la onda de baja fre-cuencia, cuyo desfase es de sólo 20 minutospara la mejor correlación (Fig. 7c). Esto estaríaseñalando el efecto de la propagación de ondade marea tanto del océano Atlántico como delocéano Pacífico.

En cuanto a la propagación de la señal debaja frecuencia, con velocidades medias del or-den de 0,6 m/s, ésta se realiza desde occiden-te a oriente, en el sentido contrario a la propa-gación de marea y salvo para punta Delgada su


que las semidiurnas. El comportamiento de lasmareas compuestas muestra diferencias entre laboca oriental y occidental. En la primera, la MS4

es comparable a las constituyentes diurnas. Encambio, en el interior del estrecho y en el ladooccidental, la constituyente M6 cobra mayor im-portancia, pero en este caso no es comparablecon las constituyentes diurnas. Estas diferenciasen las constituyentes no lineales está asociadocon fenómenos de resonancia, topográficos y/oatmosféricos y son de importancia relativa cons-tante en todas las series (Fig. 10).

En términos relativos, las componentes diur-nas triplican su participación en la variabilidad dela onda de marea que se propaga de oriente aoccidente. Mientras que las componentessemidiurnas, disminuyen de 77% a 64%, mostran-do la constituyente M2 la mayor disminución (Ta-blas II, III, IV y V).

Las corrientes registradas en la Primera An-gostura del estrecho muestran gran intensidad,superando los 400 cm/s, siguiendo la topografíadel estrecho y con una variabilidad en dirección eintensidad forzada por la marea.

CONCLUSIONES

En el estrecho de Magallanes, canal que co-necta el océano Atlántico y el océano Pacífico, sepresenta la onda de marea de tipo semidiurnaque se propaga de oriente a occidente con unavelocidad en el lado oriental de 19,2 m/s, en laparte central del estrecho de 108,3 m/s y en ellado occidental de 9,5 m/s. Además, se presen-ta una onda de baja frecuencia con período deorden de 6 a 10 días que se propaga de occiden-te a oriente, en el sentido inverso a la propaga-ción de marea y que afecta las estimaciones denivel del mar en las localidades al interior del es-trecho de Magallanes.

En la región se tiene un forzante de baja fre-cuencia de la misma intensidad a lo largo del es-trecho, como la presión atmosférica, que explicala variabilidad de baja frecuencia del nivel del maren un 25,5%, quedando un residuo importanteasociado a otros factores.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al Comité Oceano-gráfico Nacional por el financiamiento otorgado através del programa Cimar 3 - Fiordos, al Proyec-to FONDEF 2-41 y a la tripulación del buqueoceanográfico AGOR “Vidal Gormaz” en el desa-rrollo del programa Cimar 3 - Fiordos. (ProyectoCona-C3F 97-21).

REFERENCIAS

CERDA, C. 1993. Estudio de la propagación deondas de marea en el estrecho de Magallanes.Tesis para optar al título de Oceanógrafo. Es-cuela de Ciencias del Mar, Universidad Católi-ca de Valparaíso, Chile. 101 p.

COLLANTES, M. B. & A. M. FAGGI. 1991. Loshumedales del sur de Sudamérica. UNESCO.Disponible en: http://www.unesco.org.uy/mab/documentospdf/2.pdf. Visita: Enero 2001.

ENDLICHER, W. & A. SANTANA. 1988. El climadel sur de la Patagonia y sus aspectosecológicos. Un siglo de mediciones climato-lógicas en Punta Arenas. Anales del Institu-to de la Patagonia, Punta Arenas (Chile), 18:57-86.

FONSECA, T. R. 1987. Anomalías de temperatu-ra y nivel del mar en la costa del PacíficoSudoriental. Ciencia y Tecnología del Mar,CONA 11: 17-43.

FOREMAN, M. G. G. 1977. Manual for TidalHaights Analysis and Prediction. PacificMarine Science report 77-10. Institute ofOcean Sciences, Patricia Bay, Victoria, B. C.,Canadá, 101 p.

GODIN, G. 1972. The Analysis of Tides.University of Toronto Press, Toronto andBuffalo, 264 p.

ZAMORA, E. & A. SANTANA. 1979. Característi-cas climáticas de la costa occidental de laPatagonia entre las latitudes 46º 10' y 56º30’ S. Anales del Instituto de la Patagonia,Punta Arenas (Chile), 10: 109-144.

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