OLEAJE

GEOS
GEOS, Vol. 25, No. 1, Noviembre, 2005
SESION
ESPECIAL
OLEAJE
JUEVES
SALON
3
MISMALOYA
OLEAJE
230
GEOS
GEOS, Vol. 25, No. 1, Noviembre, 2005
GEOS
GEOS, Vol. 25, No. 1, Noviembre, 2005
SE02-1
OLEAJE
SE02-2
INFLUENCIA DE LAS INTERACCIONES NO
LINEALES EN LA FORMA DEL ESPECTRO DE
OLEAJE CERCANO AL EQUILIBRIO
Perelló Reina Diego (FCM-IIO -UAB C), Ocampo Tor res
Francisco Javier (CICESE) y Padilla Hernández
Roberto (UAT)
[email protected]
USO DE REDES NEURONALES PPARA
ARA L A
PREDICCIÓN DE MAREAS
Salles A fonso de Almeida Paulo (UNAM, Instituto de
Ingeniería), López González José (UNAM, Instituto
de Ingeniería), Meza Conde Eustorgio (CIC ATA Altamira) y Silva Casarín Rodolfo (Instituto de
Ingeniería)
[email protected]
Las variaciones en la forma espectral tienen
importantes implicaciones en los procesos que se llevan
en la superficie del océano. Ejemplos de esto puede ser
la intensificación de los flujos océano-atmósfera (de
momento, de calor, de gases, etc.) y la modificación de la
observación de la superficie del océano mediante
microondas y/o utilizando radares de alta frecuencia. En
este trabajo se investiga el efecto e influencia de dos
esquemas de solución para el término fuente que
representa el efecto de las interacciones no lineales
(Snl), en la forma del espectro de oleaje cercano al
equilibrio temporal (en el contexto de un mar
completamente desarrollado) a través de simulación
numérica con el modelo SWAN, bajo tres escenarios o
condiciones.
La
comparación
incluye
un
esquema
discreto: DIA (Hasselmann, et al., 1985) y uno exacto FDRIAM (Hashimoto, et al., 2002). Se obtienen las
diferencias
de
los
espectros
obtenidos
con
los
esquemas, relativas a un espectro calculado sin el efecto
de las interacciones no lineales (SWAN en 1a
Generación)
para
observar
desigualdades
en
los
resultados: esto determina la influencia relativa de Snl en
el dominio espectral. El uso del esquema DIA introduce
el doble de energía en la región de alta frecuencia del
espectro que con el esquema FD-RIAM. Para la región del
pico espectral, el esquema FD-RIAM introduce casi el
triple de energía que el esquema DIA. Los resultados
indican que la evolución temporal del espectro con una
representación
exacta
al
término
Snl
es
menos
dependiente a las condiciones iniciales que con una
representación discreta de dicho término. Este trabajo
representa una contribución del proyecto «Análisis del
intercambio entre el océano y la atmósfera (intOA)
mediante mediciones directas y observaciones remotas»
(SEP-2003-C02-44718).
La República Mexicana cuenta con vastos recursos
marítimos los cuales se distribuyen a lo largo de
aproximadamente 11,500 km de costa. Cuenta además
con 3’000,000 km² de aguas territoriales y 130 lagunas
costeras que cubren un área de 15,000 km². La zona
marítimo-terrestre nacional abarca 614 municipios en 17
estados, con una población de aproximadamente 10
millones de habitantes. En algunas zonas del país, en
particular en donde la amplitud de la marea astronómica
no es muy elevada, existe una apreciable diferencia entre
la marea astronómica, que se predice utilizando
solamente los componentes armónicos, y la marea real
que se presenta en el sitio. Esta diferencia radica
principalmente, en que no se toma en cuenta la marea
generada por eventos meteorológicos.
En ese contexto es de particular importancia tener la
capacidad de predecir la marea de una forma adecuada,
tanto para el entendimiento geomorfológico de la zona
costera y para estudios de la interacción mar-costa, así
como con fines de navegación portuaria y diseño de
estructuras marinas, y para una adecuada determinación
de los niveles del mar y de la línea de costa.
Con el fin de mejorar nuestra capacidad de predecir
la marea real que se presenta en la costa Mexicana, este
artículo
presenta
un
sistema,
basado
en
Redes
Neuronales Artificiales, para estimar anticipadamente (12
a 24 horas) el nivel real del mar en sitios de interés. Para
que dicho sistema de predicción sea operacional, es
necesario que se disponga de datos de marea en tiempo
casi-real.
Como
ejemplo,
se
presentan
los
resultados
obtenidos con el sistema de predicción con RNA para la
zona de Tampico, los cuales son satisfactorios y
representan una mejoría significativa si se comparan con
los datos de predicción de marea astronómica.
231
GEOS
GEOS, Vol. 25, No. 1, Noviembre, 2005
OLEAJE
SE02-3
SE02-4
CONDICIONES PREV
ALECIENTES DEL OLEAJE EN
PREVALECIENTES
LA ZONA COSTERA DEL GOLFO DE
TEHUANTEPEC DURANTE EL INVIERNO 2004 Y
2005.
Ocampo Tor res Francisco Javier (Departamento de
Oceanografía Física, División de Oceanología,
CICESE), García Nava Héctor (Departamento de
oceanografía Física, División oceanología, CICESE),
R amos Rodriguez Sergio Arturo (Departamento de
Oceanografía Física, División Oceanología, CICESE)
y Durazo Ar vizu Reginaldo (Facultad de Ciencias
Marinas, UABC)
[email protected]
El oleaje es uno de los factores más importantes en
procesos costeros tales como la erosión y el transporte
de sedimento; además de influir decisivamente en la
construcción de estructuras costeras, puertos y en la
planeación de rutas de navegación. Con la finalidad de
describir las condiciones prevalecientes del oleaje y las
cor rientes en la zona costera del Golfo de Tehuantepec,
se instalaron perfiladores acústicos (ADCP, Acustic
Doppler Current Profiler) durante enero y febrero de 2004
y 2005; durante la campaña de mediciones de 2005 se
contó con una boya ASIS (Air-Sea Interaction Spar) que
proporcionó información del campo de oleaje en la parte
central del golfo, a unos 20 kilómetros de la costa. Los
registros de la ASIS revelan que el oleaje generado
localmente es importante durante los eventos Tehuanos,
mientras que el resto del tiempo el campo de oleaje es
dominado
por
oleaje
remoto.
Durante
las
dos
temporadas invernales el oleaje remoto predominante
provino del sur con periodos entre 10 y 20 segundos. La
altura significante registrada por los ADCPs fue entre 1
y 1.5 metros durante 2004 y 2005; la altura significante
registrada por la boya osciló entre los 2 y 2.5 metros
durante los Tehuanos y alrededor de un metro el resto del
tiempo. La diferencia observada en los registros de altura
significante es debida a que los ADCPs solo registran
bajas frecuencias (oleaje remoto), mientras que la boya
cubre un espectro más amplio. A 20 kilómetros de la
costa el campo de oleaje observado, durante vientos de
más de 6m/s, se encuentra subdesarrollado debido a
que la cercanía de la costa genera una condición de fetch
limitado. Los ADCPs utilizados tienen la capacidad para
realizar
mediciones
de
las
velocidades
orbitales
inducidas por el oleaje, con lo que se puede calcular el
espectro direccional. Se estudia la variabilidad temporal
del espectro direccional del oleaje y esta información se
considera de fundamental importancia para la validación
de modelos numéricos para predecir el espectro en la
región de interés, así como para el análisis de la
variabilidad espacial del espectro, que se realizará a
partir de mediciones con radares de alta frecuencia
(instalados en la costa) y de apertura sintética (que
funcionan desde satélites).
232
CLIMA
TOLOGÍA DEL OLEAJE EN L A COST
A
ATOLOGÍA
COSTA
TAMAULIPECA
R amirez Elias Diana A. (Instituto de Investigacion en
Ingenieria UAT) y Padilla Hernandez Roberto
(Instituto de Investigacion en Ingenieria - UAT)
[email protected]
La precisión en la estimación de los campos de
oleaje es importante para evaluar el impacto que tienen
sobre la costa e infraestructura oceánica y costera
además de cómo como
protegerla. En el caso de la
costa Tamaulipeca se han venido construyendo o
ampliando obras costeras, como puertos y desarrollos
inmobiliarios. Para lo anterior es necesario contar con
datos de oleaje tanto históricos como predicciones para
la mejor planeación de nueva infraestructura, además
dichos campos son útiles para optimizar el manejo de los
recursos costeros para el beneficio de toda la comunidad
que realiza actividades propias de esas regiones.
Con el fin de estimar la climatología del oleaje en la
costa de Tamaulipas,
se usará el modelo numérico de
oleaje de tercera generación: WAM. El modelado se
efectuará con un anidamiento de tres mallas, donde la
más grande abarca todo el Golfo de México, la intermedia
tiene como límites la costa Tamaulipeca y la malla de
más alta resolución abarcará la zona de interés, la costa
de los municipio de Ciudad Madero y Altamira,
Tamaulipas.
Se
presentarán
espectros
típicos
modelados del oleaje de la costa sur de Tamaulipas y
comparaciones con datos in situ.
SE02-5
DESARROLLO Y OPERACIÓN DE UN SISTEMA DE
PRONÓSTICO NUMÉRICO DE OLEAJE PPARA
ARA LOS
PUERTOS DE LOS LITORALES DEL OCÉANO
PACIFICO, GOLFO DE MÉXICO Y MAR CARIBE.
Duarte Quiroga Pablo, Montoya Rodríguez José
Miguel y Reyes Rodríguez de la Gala Agustín
División de Ingeniería de Puertos y Costas, IMT
[email protected]
Durante el 2004 la División de Ingeniería de Puertos
y Costas (DIPC) perteneciente al Instituto Mexicano del
Transporte (IMT) en colaboración con el Instituto Mexicano
de Tecnología del Agua (IMTA) llevó a cabo la
implementación de un sistema de pronóstico de los
campos de viento utilizando el modelo meteorológico de
mesoescala MM5. Estos resultados, en combinación con
los campos de viento de los modelos de circulación
atmosférica GFS (Global Forecast System) y NAM (North
American Model) pertenecientes a la NOAA (National
Oceanic and Atmospheric Administration) están siendo
utilizados con el objeto de crear un sistema de pronóstico
GEOS
GEOS, Vol. 25, No. 1, Noviembre, 2005
numérico de oleaje para los litorales Mexicanos, que se
espera quede listo en su primera etapa a finales del
2005.
El sistema comprende la utilización de tres modelos
numéricos implementados en dos regiones geográficas:
oceánica y costera. En primer término el modelo MM5
provee los campos de viento a 10 m sobre el nivel medio
del mar. A continuación, el modelo numérico de oleaje
WAM (WAve Model) calcula las condiciones del oleaje en
la región oceánica, utilizando como datos de entrada
tanto los campos de viento de la GFS como los
resultados del MM5, y define las condiciones de frontera
para la aplicación del modelo de oleaje SWAN
(Simulating WAves Nearshore), el cual calcula la
formación y
transformación del oleaje en la región
costera a partir de estas condiciones de frontera y de los
campos de viento del NAM. La operación de todo el
sistema se realiza de manera automática a través de
programas de pre-procesado que preparan las mallas
computacionales, alimentan los datos de entrada de las
condiciones atmosféricas y manejan la transferencia de
información entre los distintos componentes.
OLEAJE
Nacional de pronóstico numérico de oleaje y de
Estaciones
Oceanográficas
y
Meteorológicas
(RENEOM)\» con objeto de integrar un banco de
información
adecuado
en
materia
oceanográfica
y
meteorológica, el cual forma parte de las actividades
estratégicas de la Coordinación General de Puertos y
Marina Mercante.
El desarrollo del proyecto RENEOM requiere entre
otros aspectos, de la instalación y operación en el corto
plazo, de un sistema de pronóstico numérico de oleaje
para los Puertos de los litorales del Océano Pacífico,
Golfo de México y Mar Caribe, y de la instalación de
diversas estaciones oceanográficas y meteorológicas a
lo largo de los litorales en las zonas de influencia del
sistema portuario nacional, de manera que operen
sistemáticamente bajo un mismo sistema de captación y
manejo de la información, con la difusión de la misma
con propósitos múltiples.
En la primera etapa del proyecto RENEOM a
desarrollarse en el 2005, se han considerado las
siguientes actividades:
Al
comparar
los
resultados
del
sistema
con
observaciones de las condiciones prevalecientes del
oleaje durante el huracán Emely que impactó las costas
Mexicanas del Golfo de México del 10 al 22 de Julio del
2005, se obtuvieron índices de correlación para las
series de tiempo de altura significante de hasta 0.95 y
porcentajes de error con respecto al máximo registrado
que van del 2 % al 15%. Esto permite decir que en un
futuro cercano se tendrá en operación una herramienta
que al pronosticar los parámetros estadísticos del oleaje
incidente en los puertos Mexicanos, será de gran utilidad
en diversas actividades asociadas al sector portuario y
costero
tales
como;
prevención
y
manejo
de
emergencias, establecimiento de rutas de navegación,
actividades
marítimas
operacionales,
diseño
en
ingeniería costera, pesquería y actividades recreativas.
* Publicación en las páginas Web de la DGP y del
IMT, del Atlas de oleaje oceánico de México, realizado en
el 2004 por el IMT con el apoyo de la DGP, el cual cubre
una
base
de
datos
de
oleaje
pronosticados
numéricamente a partir de información histórica de 44
años de campos de viento (del 1 de enero de 1958 al 31
de diciembre de 2001) de 61 localizaciones ubicadas en
aguas profundas de los litorales Mexicanos.
SE02-6
En la segunda etapa del proyecto RENEOM a
desarrollarse de 2006 a 2008, se han considerado las
siguientes actividades:
PROYECTO DE LA RED NACIONAL DE
NUMÉRICO DE OLEAJE Y DE
PRONÓSTICO
EST
ACIONES OCEANOGRÁFIC A S Y
ESTACIONES
METEOROLÓGICAS
Montoya Rodríguez José Miguel (División de
Ingeniería de Puertos y Costas, Instituto Mexicano
del Transporte de la Secretaría de Comunicaciones
y Transportes) y Morales Muñoz Celso (Obras
Marítimas y Dragado, Dirección General de Puertos
de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes)
[email protected]
La Secretaría de Comunicaciones y Transportes, a
través de la Dirección General de Puertos (DGP) y del
Instituto Mexicano del Transporte (IMT), se encuentran
formulando un plan estratégico para el desarrollo del
proyecto denominado \»Establecimiento de la Red
* Instalación y operación de un sistema de pronóstico
numérico de oleaje oceánico (en tiempo real) para los
litorales del Océano Pacífico, Golfo de México y Mar
Caribe.
*
Instalación
y
operación
de
3
estaciones
oceanográficas y meteorológicas piloto en el Puerto de
Veracruz, Ver., en Puerto Madero, Chis., y en el Puerto de
Manzanillo, Col.
* Actualización anual, y publicación en las páginas
Web de la DGP y del IMT del Atlas de oleaje oceánico de
México.
* Complementación del sistema de pronóstico de
oleaje oceánico y costero para los litorales del Océano
Pacífico, Golfo de México y Mar Caribe.
* Establecimiento de estaciones oceanográficas
meteorológicas para la medición de oleaje, mareas
vientos.
y
y
Con el establecimiento y puesta en operación del
proyecto RENEOM, se pretende lograr a nivel nacional, de
la
disposición
de
información
oceanográfica
y
meteorológica
debidamente
procesada,
analizada
e
233
GEOS
GEOS, Vol. 25, No. 1, Noviembre, 2005
OLEAJE
interpretada en cada una de las estaciones que se
propongan (en el corto, mediano y largo plazos) en los
principales puertos del país.
SE02-7
E V O LLUCIÓN
UCIÓN DE L A LÍNEA DE COST
A EN PL A Y A
COSTA
LOS ALGODONES, GUA
YMAS, SONORA
GUAYMAS,
Rosales Grano Pedro y Tor res Mota Rogelio
Instituto Tecnológico del Mar, en Guaymas
[email protected]
Se predice la evolución de la línea de costa en Playa
los Algodones, Guaymas, Sonora, utilizando el modelo
GENESIS (GENeralized Model for Simulating Shoreline
Change) este fue diseñado para predecir la evolución de
la línea de costa, en función de las características del
oleaje, considera la presencia de estructuras y la
alimentación artificial de playas. Para obtener los datos
de entrada del modelo GENESIS se realizó un
levantamiento topográfico y batimétrico de la zona,
análisis
granulométrico
de
los
sedimentos
y
se
obtuvieron datos de oleaje utilizando un sensor de
presión equipado con un correntímetro electromagnético,
los datos de oleaje fueron complementados utilizando el
modelo SWAN (Simulating WAves Nearshore). Los
resultados mostraron pocos cambios en la línea de
costa, sin embargo cuando se introducen estructuras
costeras la línea de costa se modifica significativamente,
pudiendo causar problemas de erosión en la
playa,
afectando la infraestructura turística instalada en la zona.
SE02-8
IMPLEMENT
ACIÓN DEL SISTEMA DE MONITOREO
IMPLEMENTACIÓN
COSTERO IBIS
Silva Casarin Rodolfo (UNAM, Instituto de
Ingeniería), Mariño Tapia Ismael (CINVESTAV Mérida), Mendoza Baldwin Edgar (UNAM, Instituto
de Ingeniería), Ruiz Rentería Francisco G. (UNAM,
Instituto de Ciencias del Mar y Limnología- Puerto
Morelos) y Salles A fonso de Almeida Paulo (UNAM,
Instituto de Ingeniería)
[email protected]
Para administrar eficazmente el ambiente costero
(playas,
lagunas
costeras,
etc.)
y
entender
su
funcionamiento,
es
necesario
obtener
información
detallada del medio ambiente en escalas de tiempo
largas y con alta resolución espacial y temporal. Sin
embargo, hacer esto con los métodos tradicionales de
muestreo
resulta:
a)
Costoso
(equipo
altamente
especializado) b) Tardado, c) L a cobertura espacial y
temporal es limitada (mediciones puntuales) y d)
Logísticamente difícil.
234
La principal motivación para el uso de video son:
forma económica de obtener información cuantitativa, se
pueden
hacer
mediciones
a
largo
plazo
(años),
abarcando escalas amplias (del orden de km), las
mediciones se pueden realizar en ambientes variados,
alta frecuencia de muestreo (> 1/s pero típicamente a 1/
hr) y alta resolución espacial (dependiendo de la
resolución de la cámara). Los componentes del sistema
son: una o varias cámaras de video, conexión directa a
internet o red local, servidor para manejar y almacenar
los datos, software para procesamiento de imágenes y
mediciones in situ de nivel del mar.
Esta técnica fue inicialmente desarrollada en los 80’s
por el Profesor Rob Holman
para motivos científicos
«Sistema ARGUS» y ha evolucionando en las últimas
décadas y es utilizada en más de cuarenta sitios
mundialmente. El procedimiento se puede resumir como
sigue:
las
imágenes
se
recolectan,
después
se
ortorectifican y se corrigen por errores intrínsecos con la
deformación propia de los lentes y después se realizan
una serie de análisis de tipo estadístico para calcular,
entre otros, su promedio y varianza. En principio, con la
obtención de las imágenes y ciertos datos de campo es
posible estimar las características del fondo y la playa
(morfología) y calcular la topografía de playa, espectro
direccional de oleaje y las corrientes en la zona de surf.
El sistema IBIS está siendo desarrollado de manera
conjunta por investigadores del Instituto de de Ingeniería
y de Ciencias del Mar y Limnología de la UNAM y del
CINVESTAV de Mérida. Este sistema a diferencia del
utilizado por el sistema Argus utiliza cámaras de video
con robótica que permite programar tours para visualizar
con una misma cámara diferentes secciones de la playa
y con diferentes resoluciones. Por esta razón es factible
evaluar de manera económica y con alta resolución
grandes segmentos de costa. A la fecha se han instalado
siete cámaras en la costa de Quintana Roo, con las
cuales
se
están
evaluando
diferentes
parámetros
climáticos (oleaje, mareas, sobrelevación, entre otros)
así como la evolución costera de las playas de Cancún
y Puerto Morelos.
Con el sistema IBIS se puede identificar: la interfaz
entre playa y mar (ancho de playa),
morfología
intermareal, bancos de arena sumergidos y erosión y
protección costera. También puede utilizarse para el
monitoreo de proyectos de relleno de playa y la
planeación de actividades de recreación en playas como
son la identificación del numero de usuarios y su
distribución espacio -temporal.
Además, esta técnica
puede ser útil para la planeación adecuada de servicios,
optimización de accesos, estimación adecuada del uso y
la estimación de la capacidad de carga de una playa.
GEOS
GEOS, Vol. 25, No. 1, Noviembre, 2005
SE02-9
CARTEL
OLEAJE
SE02-10
CONDICIONES PREV
ALECIENTES DEL OLEAJE EN
PREVALECIENTES
L AS ISL AS DEL PACÍFICO MEXIC A N O A PPA
AR
TIR
RTIR
DE LOS RESUL
TADOS DE SIMUL A C I Ó N
RESULT
NUMÉRICA DEL ESPECTRO DIRECCIONAL
UTILIZANDO EL MODELO W
AM
WAM
Duarte Quiroga Pablo (IMT- CICESE), Ocampo Tor res
Francisco Javier (Dept. Oceanografía Física,
CICESE) y Osuna
Pedro (Proudman Oceanographic
L aborator y, UK)
CARTEL
UN GENERADOR DE OLAS IRREGULARES
DIRECCIONALES
EN MÉXICO PPARA
ARA L A
INVESTIGACIÓN BÁSICA Y APLICADA
Padilla Hernandez Roberto (Instituto de Investigacion
en Ingenieria UAT), Meza Conde Eustorgio (CIC ATAIPN), Jimenez Hernandez Sergio B. (Instituto de
Investigacion en Ingenieria UAT) y Adame Hernandez
Guadalupe M. (CIC ATA- IPN)
[email protected]
[email protected]
El oleaje influye de manera directa en muchos de los
procesos y actividades humanas que ocurren en la zona
costera. La implementación de modelos de simulación y
predicción del oleaje vienen a cubrir una brecha
importante en la medición y caracterización del mismo,
pues desafortunadamente no siempre es posible realizar
mediciones sistemáticas debido a los altos costos de
operación
y
mantenimiento
que
requieren
los
instrumentos de medición de oleaje. El modelo de oleaje
de tercera generación WAM, fue implementado y
ejecutado en una computadora personal y aplicado en la
región del Océano Pacifico con el objeto de describir las
condiciones del oleaje en aguas profundas en la zona
cercana a tres islas del Pacífico Mexicano (Isla
Guadalupe, Socorro y Madre María). Los campos de
viento utilizados en este estudio se tomaron del
programa reanalysis desarrollado de manera conjunta
por las agencias estadounidenses NCAR (National
Center for Atmospheric Research) y NCEP (National
Centers for Environmental Prediction).
En años recientes las reservas de gas y petróleo en
aguas profundas que se encuentran en las pendientes
de la plataforma continental del Golfo de México han
demostrado tener un enorme significado económico y
estratégico para nuestro país. Esto representa un reto a
la investigación de los procesos oceánicos desde el
punto de vista científico y de la ingeniería. Para hacer
frente a tal reto es necesario contar con laboratorios con
infraestructura moderna. CICATA-IPN Unidad Altamira
cuenta con un generador de olas direccionales, donado
por el Instituto de Hidráulica de la Compañía Inglesa
Wallingford Ltd. El Instituto Politécnico Nacional en
conjunto con la Universidad Autónoma de Tamaulipas
hacen un esfuerzo para la instalación de un laboratorio
que de cabida a dicho generador de olas. El
establecimiento de una tecnología de este tipo en México
tendría como fin el llevar a cabo investigación básica y
aplicada en ingeniería y desarrollo de sistemas de
recuperación económica y segura de hidrocarburos y
otras
fuentes
de
energía
del
fondo
marino
en
profundidades oceánicas de mil metros o más.
Los resultados obtenidos presentan una buena
correlación al ser comparados con las observaciones
hechas con boyas (propiedad de la NOAA) ubicadas en
diferentes regiones del Océano Pacífico. El resultado final
fue una descripción histórica (1958-2001) confiable de
los parámetros estadísticos (altura significante, período
asociado al pico espectral y dirección media de
propagación) y del espectro direccional del oleaje en
aguas profundas en la región de esas tres islas del
Pacífico Mexicano. El modelo WAM mostró ser una
herramienta de gran utilidad para la caracterización del
oleaje en aguas profundas al obtener índices de
correlación con respecto a las observaciones de hasta
0.92 en registros anuales y se presento como la mejor
opción donde la medición sistemática del oleaje
difícilmente puede llevarse a cabo.
235