C. Simionato, W. Dragani, M. Núñez, V. Meccia y T. Renaud.

(1)

Centro de Investigaciones del Mar y

la Atmósfera CIMA/CONICET-UBA

‘Protección Ambiental del Río de la Plata y su

Frente Marítimo: Prevención y Control de la

Contaminación y Restauración de Hábitats’

Proyecto PNUD/GEF RLA/99/G31

(2)

MODELO HamSOM/CIMA:

SIMULACIONES DE CORRIENTES

Y ALTURAS EN EL RIO DE LA

PLATA Y

COMPARACIÓN CON

OBSERVACIONES

INFORME PRODUCIDO POR:

Dra. Claudia G. Simionato

Dr. Walter Dragani

(3)

RESUMEN

Un conjunto de modelos anidados unidireccionalmente basados en el código del modelo HamSOM, desarrollado en la Universidad de Hamburgo, en su versión barotrópica fue implementado y ajustado para proporcionar las alturas y las corrientes forzadas por la descarga continental, las mareas, el viento y presión atmosférica en el Río de la Plata. El modelo muestra una excelente respuesta al forzante mareológico y a la descarga continental. El objetivo principal del presente trabajo ha sido determinar la capacidad del conjunto de modelos anidados forzado por los reanálisis del proyecto NCEP/NCAR para reproducir la variabilidad observada en el Río de la Plata. Un conjunto de simulaciones fue realizado para aquellos casos en los que se contaba con observaciones directas de corrientes a lo largo de períodos de tiempo razonablemente largos. La solución del modelo fue comparada con observaciones de corrientes y niveles del mar. Las simulaciones son considerablemente largas y corresponden a tres épocas del año diferentes (primavera de 1987, invierno de 1996 y verano de 1998/99), lo que asegura una validación a lo largo de condiciones diversas. Para la altura de la superficie libre se obtuvo un alto grado de concordancia general entre las observaciones y las simulaciones, particularmente en las bajas frecuencias. Como estas últimas se deben fundamentalmente al efecto del viento resulta que la calidad del forzante es buena. En consecuencia nuestras simulaciones constituyen, además, una validación indirecta de la calidad de los reanálisis de NCEP/NCAR. Para las corrientes el resultado general de la comparación fue asimismo satisfactorio. De los resultados se concluye que el modelo HamSOM/CIMA en su configuración actual constituye una herramienta lo suficientemente robusta y confiable para el estudio de la circulación, su variabilidad y

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ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN Y ORGANIZACIÓN DEL TRABAJO... 1

2. LOS DATOS... 6

3. DESCRIPCIÓN DEL MODELO ... 37

4. ESTRUCTURA DEL CONJUNTO DE MODELOS ANIDADOS... 40

5. CONDICIONES DE CONTORNO... 45

6. AJUSTE DE LOS PARÁMETROS DEL MODELO ... 49

7. LOS FORZANTES... 55

8. RESULTADOS ... 58

8.1. Experimentos de sensibilidad al dominio de modelado ... 58

8.2. Elevación de la superficie libre ... 59

8.3. Corrientes ... 61

9. RESUMEN DE CONCLUSIONES Y DISCUSION ... 109

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1. Mapa del área de cobertura del conjunto de modelos anidados HamSOM/CIMA, mostrando el dominio de cada uno de los tres modelos (A, B y C) y la ubicación de las estaciones de mareas y corrientes utilizadas en la validación de las mareas en el modelo. El nombre y la ubicación exacta de las estaciones pueden encontrarse a través de sus índices en las Tablas 1 y 2...14 Figura 2.2. Ubicación de las estaciones de corrientes (panel superior) y alturas (panel inferior) que

se utilizaron para validar las corrientes y alturas del agua forzadas por vientos, marea y descargas derivadas de las simulaciones realizadas con el modelo HamSOM/CIMA...15 Figura 2.3. Datos de corrientes en la Estación Bahía Samborombón (ver Figura 2.2 y Tabla III). El

panel superior muestra la componente zonal (este-oeste), mientras que el panel inferior muestra la componente meridional (norte-sur)...16 Figura 2.4. Datos de corrientes en la Estación Hidrovía 10-521 (ver Figura 2.2 y Tabla III). El

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Figura 2.9. Datos de corrientes en la Estación Hidrovía 24-518 (ver Figura 2.2 y Tabla III). El panel superior muestra la componente zonal (este-oeste), mientras que el panel inferior muestra la componente meridional (norte-sur)...22 Figura 2.10. Datos de corrientes en la Estación Hidrovía 30-519 (ver Figura 2.2 y Tabla III). El

panel superior muestra la componente zonal (este-oeste), mientras que el panel inferior muestra la componente meridional (norte-sur)...26 Figura 2.14. Datos originales de corrientes en la Estación Oceanor (ver Figura 2.2 y Tabla III). El

panel superior muestra la componente zonal (este-oeste), mientras que el panel inferior muestra la componente meridional (norte-sur). Las dificultades relacionadas con estos datos y mencionadas en el texto son evidentes en la figura...27 Figura 2.15. Datos reprocesados de corrientes en la Estación Oceanor (ver Figura 2.2 y Tabla III).

El panel superior muestra la componente zonal (este-oeste), mientras que el panel inferior muestra la componente meridional (norte-sur)...28 Figura 2.16. Datos de nivel del mar en la Estación Colonia (ver Figura 2.2 y Tabla III),

simultáneos a las observaciones de corrientes en Bahía Samborombón. ...29 Figura 2.17. Datos de nivel del mar en la Estación Montevideo (ver Figura 2.2 y Tabla III),

simultáneos a las observaciones de corrientes en Bahía Samborombón. ...30 Figura 2.18. Datos de nivel del mar en la Estación Oyarvide (ver Figura 2.2 y Tabla III),

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Figura 2.20. Datos de nivel del mar en la Estación Oyarvide (ver Figura 2.2 y Tabla III), simultáneos a las observaciones de corrientes de la Boya Oceanor. ...33 Figura 2.21. Datos de nivel del mar en la Estación San Clemente (ver Figura 2.2 y Tabla III),

simultáneos a las observaciones de corrientes de la Boya Oceanor. ...34 Figura 2.22. Datos de nivel del mar en la Estación Pontón Recalada (ver Figura 2.2 y Tabla III),

simultáneos a las observaciones de corrientes de la Boya Oceanor. ...35 Figura 2.23. Datos de descarga media mensual para los años 1987, 1996, 1998 y 1999 de los Ríos

Uruguay en Concordia (panel superior) y Paraná en Rosario (panel central). El panel inferior muestra la suma de ambas descargas, que representa el total que ingresa al Río de la Plata...36 Figura 4.1. Batimetría (isobatas en metros) correspondiente al modelo HamSOM/CIMA ‘A’.

Nótese que el intervalo de contornos no es regular...42 Figura 4.2. Batimetría (isobatas en metros) correspondiente al modelo HamSOM/CIMA ‘B’.

Nótese que el intervalo de contornos no es regular, ni el mismo para ambas figuras. ...43 Figura 4.3. Batimetría (isobatas en metros) correspondiente al modelo HamSOM/CIMA ‘C’.

Nótese que el intervalo de contornos no es regular, ni el mismo para ambas figuras. ...44 Figura 5.1. Distintos modos de aplicar las condiciones de contorno en el conjunto de modelos

anidados HamSOM/CIMA. En el Modo B-C (panel superior), el Modelo A sólo proporciona la marea al Modelo B y el viento se introduce a partir del Modelo B. En el Modo A-B-C, el viento es introducido a partir del Modelo A. ...48 Figura 6.1. Paneles Superiores: Mapas de líneas de isoamplitud (amplitudes en metros) y cotidales

(fase en grados) de la componente M2 derivados del Modelo A. Paneles inferiores:

Diagramas de dispersión de las amplitudes y fases modeladas vs. las observadas La línea llena corresponde al ajuste perfecto y sirve como referencia...52 Figura 6.2. Paneles Superiores: Mapas de líneas de isoamplitud (amplitudes en metros) y cotidales

(fase en grados) de la componente M2 derivados del Modelo B. Paneles inferiores:

(8)

Diagramas de dispersión de las amplitudes y fases modeladas vs. las observadas La línea llena corresponde al ajuste perfecto y sirve como referencia...54 Figura 7.1. Coeficiente utilizado para ajustar los vientos de los reanálisis de NCEP/NCAR. Este

coeficiente es función de la velocidad del viento y varía entre 2 (para vientos muy débiles) y 1 (para vientos muy intensos)...57 Figura 8.1. Comparación entre la altura de marea observada (rojo) y simulada (azul) en San

Clemente del Tuyú entre el 20 de Octubre y el 12 de Diciembre de 1987...65 Figura 8.2. Comparación entre el nivel del mar observado (rojo) y simulado (azul) en Montevideo

en Octubre de 1987. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...66 Figura 8.3. Comparación entre el nivel del mar observado (rojo) y simulado (azul) en Colonia en

Octubre de 1987. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...67 Figura 8.4. Comparación entre el nivel del mar observado (rojo) y simulado (azul) en Oyarvide en

Junio-Julio de 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...68 Figura 8.5. Comparación entre el nivel del mar observado (rojo) y simulado (azul) en Palermo en

Junio-Septiembre de 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...69 Figura 8.6. Comparación entre el nivel del mar observado (rojo) y simulado (azul) en Oyarvide

entre Diciembre de 1998 y Febrero de 1999. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...70 Figura 8.7. Comparación entre el nivel del mar observado (rojo) y simulado (azul) en San

Clemente entre Diciembre de 1998 y Marzo de 1999. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...71 Figura 8.8. Comparación entre el nivel del mar observado (rojo) y simulado (azul) en Pontón

(9)

Diciembre de 1987. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...73 Figura 8.9b. Comparación entre las bajas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Bahía Samborombón en Octubre a Diciembre de 1987. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...74 Figura 8.9c. Comparación entre las altas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Bahía Samborombón en Octubre a Diciembre de 1987. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...75 Figura 8.10a. Comparación entre las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de

las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 10-521 en Junio-Julio 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...76 Figura 8.10b. Comparación entre las bajas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 10-521 en Junio-Julio 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...77 Figura 8.10c. Comparación entre las altas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 10-521 en Junio-Julio 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...78 Figura 8.11a. Comparación entre las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de

(10)

Figura 8.11b. Comparación entre las altas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 12-518 en Junio-Julio 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...81 Figura 8.12a. Comparación entre las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 13-519 en Junio-Julio 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...83 Figura 8.12c. Comparación entre las altas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 13-519 en Junio-Julio 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...84 Figura 8.13a. Comparación entre las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de

las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 20-519 en Julio-Agosto 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...85 Figura 8.13b. Comparación entre las bajas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 20-519 en Julio-Agosto 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...86 Figura 8.13c. Comparación entre las altas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 20-519 en Julio-Agosto 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el

(11)

Agosto 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...88 Figura 8.14b. Comparación entre las bajas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 21-521 en Julio-Agosto 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...90 Figura 8.15a. Comparación entre las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de

las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 24-518 en Julio-Agosto 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...91 Figura 8.15b. Comparación entre las bajas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 24-518 en Julio-Agosto 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...93 Figura 8.16a. Comparación entre las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de

las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 30-519 en Agosto-Septiembre 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...94 Figura 8.16b. Comparación entre las bajas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

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Figura 8.16c. Comparación entre las altas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 30-519 en Agosto-Septiembre 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...96 Figura 8.17a. Comparación entre las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 315-521 en Agosto-Septiembre 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...98 Figura 8.17c. Comparación entre las altas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 315-521 en Agosto-Septiembre 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...99 Figura 8.18a. Comparación entre las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 335-518 en Agosto-Septiembre 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...101 Figura 8.18c. Comparación entre las altas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 335-518 en Agosto-Septiembre 1996. Los resultados corresponden a soluciones

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Septiembre 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ...103 Figura 8.19b. Comparación entre las bajas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 40-519 en Septiembre 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...104 Figura 8.19c. Comparación entre las altas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Estación Hidrovía 40-519 en Septiembre 1996. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...105 Figura 8.20a. Comparación entre las componentes E-W (panel superior) y N-S (panel inferior) de

las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Boya Oceanor en Febrero-Marzo 1999. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C. ....106 Figura 8.20b. Comparación entre las bajas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Boya Oceanor en Febrero-Marzo 1999. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...107 Figura 8.20c. Comparación entre las altas frecuencias de las componentes E-W (panel superior) y

N-S (panel inferior) de las corrientes observadas (rojo) y simuladas (azul) en la Boya Oceanor en Febrero-Marzo 1999. Los resultados corresponden a soluciones con el modelo utilizado en el Modo A-B-C...108

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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla I. Ubicación de los sensores de marea y duración de las series analizadas para obtener las constantes armónicas que se utilizaron para calibrar las mareas en el modelo HamSOM/CIMA. Los índices entre paréntesis se refieren a las ubicaciones que se muestran en la Figura 2.1...10 Tabla II. Ubicación de los correntómetros y duración de las series analizadas para calibrar las

corrientes de marea en el modelo HamSOM/CIMA. Los índices entre paréntesis se refieren a las ubicaciones indicadas en la Figura 2.1...11 Tabla III. Ubicación de los correntómetros y duración de las series utilizadas para validar las

corrientes forzadas por las mareas, la descarga continental y el viento y presión atmosférica simuladas por el modelo HamSOM/CIMA. Las ubicaciones de los correntómetros se muestran en la Figura 2.2. ...12 *En este caso sólo se indica el período efectivamente utilizado para la validación. ...12 Tabla IV. Posición y duración de las series de altura del nivel del mar utilizadas para validar las

alturas forzadas por las mareas, la descarga continental y el viento y presión atmosférica simuladas por el modelo HamSOM/CIMA. Las ubicaciones de las estaciones se muestran gráficamente en la Figura 2.2. La posición exacta de las mismas puede verse en la Tabla I. ...13 Tabla V. Correlaciones entre los valores simulados y observados de la amplitud y fase de la

componente M2 de marea para cada uno de los modelos, A, B y C. ...51

Tabla VI. Correlaciones entre las alturas observadas y simuladas en los dos modos de simulación: Modo B-C y Modo A-B-C. ...63 Tabla VII. Correlaciones entre las corrientes observadas y simuladas en los dos modos de

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Modelo HamSOM/CIMA: Simulaciones de corrientes y alturas en el Río de la Plata. Comparación con observaciones

1. INTRODUCCIÓN Y ORGANIZACIÓN DEL TRABAJO

Una de las necesidades más importantes del Proyecto PNUD/GEF 'Protección Ambiental del Río de la Plata y su Frente Marítimo: Control de la contaminación y protección de Hábitats' (FREPLATA) es una adecuada determinación de los patrones de circulación del sistema estuarial del Río de la Plata bajo condiciones medias y su respuesta frente a diversos escenarios climáticos y/o de tiempo habituales.

Debido a la carencia de mediciones directas de corrientes en la escala de tiempo y con la cobertura espacial necesarias para su adecuada determinación, la circulación en la escala trans-tidal es prácticamente desconocida y casi todo lo que se afirma acerca de la misma se ha inferido a partir de la salinidad, que es el parámetro que controla la densidad en el estuario. Una completa descripción y discusión de los aspectos conocidos de esta circulación se presenta en Framiñan et al. (2000). Un extensivo y costoso programa observacional a través de un largo período de tiempo se requeriría para la determinación de estos patrones a fin de proveer la información necesaria para una adecuada gestión ambiental. Aunque un programa de este tipo dista de ser alcanzable en un corto lapso de tiempo, los modelos numéricos propiamente formulados y debidamente forzados contienen suficiente física como para ayudar a obtener indicaciones muy realistas acerca de esta circulación y su variabilidad. Uno de los modelos seleccionados a este efecto es el modelo HamSOM/CIMA. Sin embargo, antes de utilizar tanto éste como otros modelos para la obtención de patrones confiables, es necesario demostrar que los mismos son capaces de reproducir adecuadamente la

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El estuario de Río de la Plata es un sistema complejo que responde a un número de forzantes. Los tres más importantes, si bien no los únicos, son la descarga continental, las mareas y la atmósfera (viento y presión). En una línea de forzantes probablemente menores respecto de los anteriores deberían incluirse la baroclinicidad (cambios en la densidad asociados a variaciones en la temperatura y la salinidad) y los intercambios de calor y agua dulce con la atmósfera. Por lo tanto, para que un modelo oceánico resulte apto para la determinación de patrones de circulación, estos forzantes deben incluirse en el mismo de manera realista. La calidad de la simulación está, evidentemente, fuertemente ligada al grado de conocimiento y/o capacidad de determinación de los forzantes.

Frente a la carencia de observaciones de marea lejos de las costas los modelos regionales de alta resolución anidados a modelos oceánicos globales de marea que a su vez asimilan datos de satélite (Le Provost et al., 1995, 1998) han probado ser una herramienta adecuada para reproducir y pronosticar tanto la altura como las corrientes de marea con un buen grado de precisión. Un esquema de este tipo ha sido incorporado al modelo HamSOM/CIMA y se ha demostrado que el mismo funciona exitosamente (Simionato et al., 2002).

Otro de los forzantes mayores, la descarga continental, ha sido medida con precisión a lo largo de un período importante de tiempo y su variabilidad ha sido cuidadosamente analizada en el contexto del Proyecto FREPLATA (Jaime et al., 2002).

Sin embargo, y en especial por la extremadamente baja profundidad media del estuario, los que probablemente sean los forzantes más importante del sistema, los

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mediciones de zonas continentales, con excepción de la estación Pontón Recalada prácticamente no existen observaciones de vientos y presión atmosférica en el interior del Río de la Plata, y muchas menos se han realizado en la Plataforma Continental. Dado que es claro que cualquier sistema de modelos numéricos que pretenda describir la circulación bajo condiciones diversas en el estuario debe extenderse hasta muy lejos de los límites del mismo para reproducir adecuadamente la respuesta a la variabilidad de la atmósfera, está claro que esta carencia supone el problema más importante en relación con la simulación.

Durante los últimos años una mejora sustancial al conocimiento de los vientos en zonas oceánicas la han constituido las observaciones satelitales (escaterómetros). Aunque estas observaciones tienen cobertura global, su resolución temporal es baja y su uso no es recomendable a menos de 50 Km de la costa (Katzaros, Comunicación Personal). Estos factores prácticamente las descalifican para estudiar la variabilidad en el estuario del Río de la Plata. Por otra parte, a fin de construir escenarios, es sumamente importante contar con bases de datos meteorológicos razonablemente homogéneas y suficientemente largas como para permitir una apropiada determinación de la variabilidad de los forzantes en las diversas escalas: intra-anual, estacional e inter-anual. Una de las pocas bases que cumplen esos requisitos es el conjunto de reanálisis del programa NCEP/NCAR, que además, ha sido profundamente analizado al menos en algunas de esas escalas en el contexto del Proyecto FREPLATA (Simionato et al., 2002b). El uso de los reanálisis como forzante tiene algunas limitaciones. Su resolución espacial es de sólo 2.5° (del orden de 200 Km) y se trata de un producto derivado de

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ventajas. Su resolución temporal (de 6 horas) es una de las principales, pero otras no menores son su homogeneidad y su extensa duración temporal, del año 1948 al presente. La implementación conjunta de modelos oceánicos con esta base supone entonces, la posibilidad de realizar simulaciones razonablemente homogéneas del sistema oceánico a lo largo de períodos largos de tiempo, lo cual constituye una herramienta sumamente poderosa para el conocimiento del sistema Río de la Plata. En su defecto, la credibilidad de un modelo anidado a esta base, permitiría utilizar el conocimiento de su variabilidad para realizar estimaciones confiables de la variabilidad forzada que aquella introduce en el sistema acuático.

Sobre la base de lo expuesto, el objetivo del presente trabajo es determinar la capacidad del conjunto de modelos anidados HamSOM/CIMA forzado por los reanálisis del proyecto NCEP/NCAR para reproducir la variabilidad observada en el Río de la Plata. A ese efecto, un conjunto de simulaciones fue realizado para aquellos casos en los que se cuenta con observaciones directas de corrientes a lo largo de períodos razonablemente largos y la solución del modelo fue entonces comparada con las observaciones de corrientes y con las observaciones de altura de la superficie libre simultáneas disponibles. Las simulaciones realizadas corresponden a tres períodos: octubre a diciembre de 1987, junio a septiembre de 1996 y diciembre de 1998 a abril de 1999. Aunque la elección de los períodos seleccionados para las simulaciones estuvo sujeta a la disponibilidad de observaciones, las simulaciones son considerablemente largas y corresponden a tres épocas del año diferentes (primavera de 1987, invierno de 1996 y verano de 1998/99), lo que asegura una validación a lo largo de condiciones

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En la Sección 2 se describen los datos utilizados a lo largo del trabajo. En la Sección 3 se resumen las ecuaciones y parametrizaciones del modelo HamSOM/CIMA. En la Sección 4 se explica la estructura del conjunto de modelos anidados utilizado en las simulaciones que constituyen el núcleo de este trabajo. En la Sección 5 se describen los diferentes esquemas para condiciones de contorno en los que puede trabajar el modelo. En la Sección 6 se discute el ajuste de los parámetros del modelo, realizado sobre la base de una simulación de la propagación de la componente de marea M2 de la

Plataforma Continental Argentina al Río de la Plata. En la Sección 7 se analizan los otros forzantes, descarga continental, viento y presión atmosférica. En la Sección 8 se muestran los resultados de las simulaciones analizando la sensibilidad al dominio de modelado. Finalmente, en la Sección 9 se resumen las conclusiones y se discuten los resultados.

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2. LOS DATOS

Las estaciones a lo largo de la costa Argentina en las cuales se ha medido el nivel del mar se muestran en la Tabla I. La posición geográfica de las estaciones de la tabla puede encontrarse en la Figura 2.1 a través del índice asociado. Estos datos fueron utilizados para computar parte de las constantes armónicas que se utilizaron para calibrar las mareas en el modelo que se utiliza en este trabajo.

Se utilizaron constantes armónicas de las Admiralty Tide Tables (Hydrographer of the Navy, 2000) para validar el modelo en las estaciones brasileñas de Porto Bello y Río Grande (índices 0 y 1 en la Figura 2.1) y en la Estación Puerto Stanley de las Islas Malvinas (índice 38 en la Figura 2.1).

Las posiciones de los correntómetros utilizados para calibrar las corrientes de marea se muestran en la Tabla II y se pueden identificar en la Figura 2.1 a través de su índice asociado.

La Figura 2.2 muestra las posiciones de las estaciones de corrientes (panel superior) y nivel del mar (panel inferior) que se utilizaron para validar las simulaciones de corrientes y altura forzadas por la marea, la descarga continental y el viento y presión atmosférica, que son el punto central de este trabajo.

Las observaciones de corrientes corresponden esencialmente a tres conjuntos de datos asociados a tres regiones diferentes del estuario del Río de la Plata. El primer conjunto de datos es una serie de corrientes tomadas en la porción sur de la Bahía Samborombón durante el período octubre-diciembre de 1987 por el Instituto Nacional

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1996 (Figuras 2.4 a 2.13) en la porción central del estuario. Finalmente, la última serie fue tomada por la empresa Oceanor con una boya oceánica que se mantuvo instalada en la parte exterior del estuario entre diciembre de 1998 y abril de 1999 (Figura 2.14). Los períodos exactos de muestreo correspondientes a cada uno de los instrumentos de muestran en la Tabla III. Gráficos de todas las series de datos de corrientes se muestran en las Figuras 2.3 a 2.14. Como puede observarse en las figuras, aunque en todos los casos el efecto de la marea es evidente a través de variaciones de la velocidad de alta frecuencia, el efecto del viento es asimismo importante y se manifiesta a través de excursiones de la velocidad en frecuencias más bajas. Con excepción de la estación Oceanor, los datos parecen mostrar una calidad aceptable, por lo cual no se les aplicó ningún tipo de filtro ni procesamiento. Como puede apreciarse en la Figura 2.14, éste no es el caso con los datos de la Boya Oceanor. En este caso, los datos muestran una serie de dificultades. La primera de ellas y la más evidente en la figura es la presencia de una cantidad apreciable de picos espurios. Asimismo, la serie presenta brechas y un intervalo de muestreo variable. Por esa razón, se seleccionó la parte del registro que mostraba menor cantidad de brechas y picos espurios y los datos fueron reprocesados para su utilización. La serie resultante se muestra en la Figura 2.15.

Todas las observaciones de nivel del mar disponibles en posiciones dentro del estuario del Río de la Plata simultáneas a las observaciones de corrientes de la Tabla III fueron utilizadas para validar las alturas producidas por el modelo. La posición de las estaciones disponibles se muestra en el panel inferior de la Figura 2.2, mientras que la Tabla IV indica el período que abarcan las series de tiempo. La posición exacta de las

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(Servicio de Hidrografía Naval) de Argentina y el SOHMA (Servicio Oceanográfico, Hidrográfico y Meteorológico de la Armada) del Uruguay.

Lamentablemente, sólo dos series cortas de datos de nivel del mar en Colonia entre el 21 y el 31 de octubre de 1987 (Figura 2.16) y en Montevideo entre el 19 y el 30 de octubre de 1987 (Figura 2.17) se encuentran disponibles para el período correspondiente a la serie de corrientes de Bahía Samborombón.

Para el período correspondiente a las observaciones de Hidrovía (junio a septiembre de 1996) se dispone de dos series de tiempo relativamente largas. La primera de ellas corresponde la estación Oyarvide y abarca el período entre el 1 de junio y el 20 de julio de 1996 (Figura 2.18). La segunda corresponde a Palermo (Buenos Aires) y supera en longitud el período completo de muestreo de Hidrovía, entre el 1 de junio y el 30 de septiembre de 1996 (Figura 2.19).

Finalmente, se encontraron tres series de tiempo de altura del nivel del mar simultáneas con las observaciones de corrientes de la Boya Oceanor. La primera de ellas corresponde a la estación Oyarvide y abarca el período 1 de diciembre de 1998 a 28 de febrero de 1999 (Figura 2.20). La segunda fue tomada en San Clemente del Tuyú entre el 1 de diciembre de 1998 y el 31 de marzo de 1999 (Figura 2.21). La última fue tomada en Par Uno (Pontón Recalada, o Km 239) durante del mes de febrero de 1999 (Figura 2.22).

A fin de simular el efecto de la descarga continental en el Río de la Plata, se utilizaron datos mensuales de las descargas de los Ríos Paraná y Uruguay proporcionados por el INA (Instituto Nacional del Agua). Los datos correspondientes se

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central muestra los datos correspondientes al Río Paraná en Rosario. Finalmente, el panel inferior de la Figura 2.23 muestra la suma de ambas descargas, que representa el caudal total que ingresa al Río de la Plata.

Para proporcionar el forzante atmosférico a los modelos se utilizaron datos de viento a 10 metros de altura y de presión al nivel del mar provenientes de los reanálisis del NCEP/NCAR . Detalles acerca del Proyecto NCEP/NCAR y el conjunto de datos se proporcionan en Kalnay et al., 1996 y discusiones acerca de su calidad sobre el Hemisferio Sur se proporcionan en Simmonds y Keay, 2000.

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Estación (índice) Latitud (S) Longitud (W) Tipo de

instrumento Nº de días

Martín García (2) 34° 11’ 58° 15’ Flotador 2920

Colonia (3) 34° 28’ 57° 51’ Flotador 730

Buenos Aires (4) 34° 34’ 58° 23’ Flotador 14965

La Plata (5) 34° 50’ 57° 53’ Flotador 365

Montevideo (6) 34° 55’ 56° 13’ Flotador 1460

Punta del Este (7) 34° 58’ 54° 57’ Flotador 365

Torre Oyarvide (8) 35° 06’ 57° 08’ Flotador 4745

Par Uno – Pontón Recalada

– Km 239 (9) 35° 10’ 56° 19 Sensor de presión 330

San Clemente (10) 36° 21’ 56° 23’ Flotador 730

Pinamar (11) 37° 07’ 56° 51’ Flotador 1460

Mar del Plata (12) 38° 02’ 57° 31’ NGWLMS 182

Puerto Belgrano (13) 38° 53’ 62° 06’ Flotador 301

San Blas (14) 40° 33’ 62° 14’ Mareómetro 38

San Antonio – E (15) 40° 48’ 64° 52’ Mareómetro 40

Punta Colorada (16) 41° 46’ 65° 00’ Flotador 271

Puerto Madryn (17) 42° 46’ 65° 02’ Flotador 13505

Santa Elena (18) 44° 31’ 65° 22’ Mareómetro 31

Cdro. Rivadavia (19) 45° 52’ 67° 29’ Flotador 1825

Puerto Deseado (20) 47° 45’ 65° 55’ Flotador 730

San Julián (21) 49° 15’ 67° 40’ Mareómetro 45

Punta Quilla (22) 50° 07’ 68° 25’ NGWLMS 180

Río Gallegos (23) 51° 36’ 69° 01’ Flotador 729

Punta Vírgenes (24) 52° 30’ 68° 28’ Mareómetro 38

Ba. San Sebastián (25) 53° 10’ 68° 30’ Mareómetro 61

Río Grande (26) 53° 47’ 67° 39’ Flotador 180

Bahía Thetis (27) 54° 38’ 65° 15’ Mareómetro 139

Ushuaia (28) 54° 49’ 68° 13’ NGWLMS 182

Tabla I. Ubicación de los sensores de marea y duración de las series analizadas para obtener las constantes armónicas que se utilizaron para calibrar las mareas en el modelo HamSOM/CIMA.

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Estación (índice) Latitud _(S) Longitud _(W) _analizadosDías Profundidad _(m)

Profundidad instrumento (m) Instrumento PF-RDP (29) 34° 32’ 57° 51’ 71 5 3 rotor CN-RDP (30) 34° 45’ 56° 52’ 66 10 5 rotor QBO-RDP (31) 34° 49’ 57° 19’ 69 6 3 rotor PPP-RDP (32) 35° 16’ 56° 50’ 60 6 1 rotor B-RDP (33) 35° 52’ 55° 37’ 117 20 10 rotor ER-BB (34) 39° 23’ 61° 28’ 36 15 3 rotor B-GSM (35) 41° 37’ 63° 40’ 12 25 12 rotor B-GN-3 (36) 43° 15’ 63° 48’ 269 81 27 acústico CN-TF (37) 52° 52’ 68° 08’ 10 38 18 rotor

Tabla II. Ubicación de los correntómetros y duración de las series analizadas para calibrar las corrientes de marea en el modelo HamSOM/CIMA. Los índices entre paréntesis se refieren a las

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Estación Latitud _(S) Longitud _(W) _comienzoDía de _{finalización}Día de

Bahía Samborombón 36º 05´ 57º 12' 26-10-1987 09-12-1987 Hidrovía 10-521 35º 19’ 56º 42’ 14-06-1996 25-07-1996 Hidrovía 12-518 35º 16’ 56º 50’ 14-06-1996 24-07-1996 Hidrovía 12-518 35º 22’ 56º 43’ 14-06-1996 24-07-1996 Hidrovía 20-519 35º 19’ 56º 31’ 24-07-1996 13-08-1996 Hidrovía 21-521 35º 11’ 56º 50’ 25-07-1996 13-08-1996 Hidrovía 24-518 35º 24’ 56º 31’ 24-07-1996 13-08-1996 Hidrovía 30-519 35º 17’ 56º 41’ 13-08-1996 06-09-1996 Hidrovía 315-521 35º 13’ 56º 37’ 13-08-1996 06-09-1996 Hidrovía 335-518 35º 20’ 56º 28’ 14-08-1996 06-09-1996 Hidrovía 40-519 35º 19’ 56º 41’ 06-09-1996 03-10-1996 Oceanor* _{35º 52'} _{55º 37'} _31-01-1999 _01-03-1999

Tabla III. Ubicación de los correntómetros y duración de las series utilizadas para validar las corrientes forzadas por las mareas, la descarga continental y el viento y presión atmosférica simuladas por el modelo HamSOM/CIMA. Las ubicaciones de los correntómetros se muestran

en la Figura 2.2.

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Estación Día de comienzo Día de finalización Colonia – 1987 21-10-1987 31-10-1987 Montevideo – 1987 19-10-1987 30-10-1987 Oyarvide – 1996 01-06-1996 20-07-1996 Palermo – 1996 01-06-1996 30-09-1996 Oyarvide – 1998/99 01-12-1998 28-02-1999 San Clemente – 1998/99 01-12-1998 31-03-1999 Par Uno - 1999 01-02-1999 28-02-1999

Tabla IV. Posición y duración de las series de altura del nivel del mar utilizadas para validar las alturas forzadas por las mareas, la descarga continental y el viento y presión atmosférica simuladas por el modelo HamSOM/CIMA. Las ubicaciones de las estaciones se muestran gráficamente en la Figura 2.2. La posición exacta de las mismas puede verse en la Tabla I.

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Figura 2.1. Mapa del área de cobertura del conjunto de modelos anidados HamSOM/CIMA, mostrando el dominio de cada uno de los tres modelos (A, B y C) y la ubicación de las estaciones de mareas y corrientes utilizadas en la validación de las mareas en el modelo. El nombre y la ubicación exacta de las estaciones pueden encontrarse a través de sus índices en las

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Figura 2.2. Ubicación de las estaciones de corrientes (panel superior) y alturas (panel inferior) que se utilizaron para validar las corrientes y alturas del agua forzadas por vientos, marea y

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Figura 2.3. Datos de corrientes en la Estación Bahía Samborombón (ver Figura 2.2 y Tabla III). El panel superior muestra la componente zonal (este-oeste), mientras que el panel inferior

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Figura 2.4. Datos de corrientes en la Estación Hidrovía 10-521 (ver Figura 2.2 y Tabla III). El panel superior muestra la componente zonal (este-oeste), mientras que el panel inferior muestra

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Figura 2.14. Datos originales de corrientes en la Estación Oceanor (ver Figura 2.2 y Tabla III). El panel superior muestra la componente zonal (este-oeste), mientras que el panel inferior muestra la componente meridional (norte-sur). Las dificultades relacionadas con estos datos y

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Figura 2.15. Datos reprocesados de corrientes en la Estación Oceanor (ver Figura 2.2 y Tabla III). El panel superior muestra la componente zonal (este-oeste), mientras que el panel inferior

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Figura 2.16. Datos de nivel del mar en la Estación Colonia (ver Figura 2.2 y Tabla III), simultáneos a las observaciones de corrientes en Bahía Samborombón.

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Figura 2.17. Datos de nivel del mar en la Estación Montevideo (ver Figura 2.2 y Tabla III), simultáneos a las observaciones de corrientes en Bahía Samborombón.

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Figura 2.18. Datos de nivel del mar en la Estación Oyarvide (ver Figura 2.2 y Tabla III), simultáneos a las observaciones de corrientes de Hidrovía.

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Figura 2.19. Datos de nivel del mar en la Estación Palermo (ver Figura 2.2 y Tabla III), simultáneos a las observaciones de corrientes de Hidrovía.

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Figura 2.20. Datos de nivel del mar en la Estación Oyarvide (ver Figura 2.2 y Tabla III), simultáneos a las observaciones de corrientes de la Boya Oceanor.

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Figura 2.21. Datos de nivel del mar en la Estación San Clemente (ver Figura 2.2 y Tabla III), simultáneos a las observaciones de corrientes de la Boya Oceanor.

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Figura 2.22. Datos de nivel del mar en la Estación Pontón Recalada (ver Figura 2.2 y Tabla III), simultáneos a las observaciones de corrientes de la Boya Oceanor.

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3. DESCRIPCIÓN DEL MODELO

El modelo utilizado para realizar las simulaciones numéricas que se describen en el presente informe es el HamSOM/CIMA (Hamburg Shelf Ocean Model – Versión CIMA), desarrollado por Backhaus (1983,1985) en el Institut für Meereskunde (IfM) de Hamburgo, Alemania. El modelo ha sido aplicado a diversas cuencas del planeta, demostrando ser muy robusto para describir la dinámica asociada a las plataformas continentales (ver, por ejemplo, Backhaus y Haimbucher, 1987; Rodriguez et al., 1991; Stronach et al., 1993; Simionato et al., 2000).

Aunque este modelo ha sido descrito en muchas publicaciones (Backhaus, 1983, 1985; Backhaus y Hainbucher, 1987; Rodriguez y Alvarez, 1991; Rodriguez et al., 1991; Stronach et al., 1993; Alvarez et al., 1997), una breve reseña de las principales ecuaciones resueltas y de la parametrización se realiza a continuación.

Se trata de un modelo tridimensional multinivel (coordenada z) en diferencias finitas, escrito en la grilla C de Arakawa. En su versión barotrópica, el modelo está basado en el siguiente conjunto de ecuaciones de Reynolds:

z y v x v A fu y p z v w y v v x v u t v z y u x u A fv x p z u w y u v x u u t u y h x h ∂ ∂ +       ∂ ∂ + ∂ ∂ + − = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ ∂ ∂ +       ∂ ∂ + ∂ ∂ + = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ τ ρ τ ρ 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 (1)

donde u y v son las componentes del vector velocidad; t es el tiempo; P es la presión; ρ es la densidad del agua; f la frecuencia de Coriolis; τx y τy las componentes

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Siguiendo la aproximación de Alvarez et al. (1997), quienes utilizaron el mismo modelo para estudiar la propagación de mareas en la costa española, el forzante astronómico es despreciado.

La formulación se completa con las ecuaciones hidrostática y de continuidad:

g z p z w y v x u ρ − = ∂ ∂ = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ 0 (2)

donde g es la aceleración de la gravedad.

HamSOM está escrito en coordenadas Cartesianas. A fin de tener en cuenta la convergencia de los meridianos debida a la esfericidad de la Tierra, todas las distancias a lo largo del eje horizontal se computan como una función de la latitud y la celda de volumen considerada de esta manera de distorsiona en la ecuación de conservación de masa.

El código utiliza un esquema numérico temporal de dos niveles (presente y futuro). A fin de evitar inestabilidades, algunos términos de las ecuaciones son tratados de forma semi-implícita (el gradiente de presión y la difusión vertical) y el resto de los términos de forma explícita. El término de Coriolis es tratado utilizando la aproximación propuesta por Wais (1985).

A fin de derivar y resolver las ecuaciones discretizadas del modelo, primero se integran verticalmente las ecuaciones de conservación de la cantidad de movimiento en cada capa. De esta forma se encuentra una expresión para los transportes en cada capa, que contiene la elevación de la superficie libre desconocida (lo que hace que la ecuación

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debido a la fricción vertical y se obtiene una expresión para el transporte integrado verticalmente. Cuando se sustituye esta expresión en la ecuación de continuidad integrada verticalmente (aplicada a una celda en volumen) se obtiene una ecuación elíptica para la variación del nivel del agua. Esta última ecuación se resuelve por medio de una técnica de sobre relajación iterativa, que se combina con un algoritmo de eliminación directa a fin de acelerar la convergencia. De este modo, después de una parametrización de los términos difusivos y de la fricción en el fondo, se pueden resolver las ecuaciones para la velocidad en cada una de las capas por eliminación directa.

Siguiendo la analogía de la viscosidad turbulenta ‘eddy’, los esfuerzos debidos a la fricción vertical se parametrizan como una función de la velocidad de las capas; los coeficientes de mezcla turbulenta vertical ‘eddy’ se actualizan utilizando una expresión para la longitud de mezcla (Pohlmann, 1991). La fricción en el fondo se parametriza por medio de una ley cuadrática en términos de la velocidad de la corriente:

b L b b C ur ur r = τ (3)

donde u es el vector velocidad horizontal en la capa de fondo del modelo y es la _b

velocidad horizontal promediada verticalmente en una capa friccional cercana al fondo.

Cb es el coeficiente adimensional de arrastre o de fricción de fondo. Por razones de

estabilidad, este término es tratado de forma semi-implícita, siendo ub computado en el

tiempo futuro y en el presente. r L ur r L ur

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4. ESTRUCTURA DEL CONJUNTO DE MODELOS

ANIDADOS

Debido a la carencia de observaciones directas que permitan proporcionar condiciones de contorno adecuadas a un modelo de pequeña escala del Río de la Plata, el modelo HamSOM/CIMA funciona como un conjunto de modelos anidados unidireccionalmente, en el cual el estuario del Río de la Plata es alcanzado a través de tres modelos de diferentes escalas. El ‘Modelo A’, de mayor escala, cubre el área que se extiende entre 56.5º S y 23.5º S y 69.5º W y 45.5º W (Figura 2.1). La resolución horizontal es de 20’ en la dirección zonal y de 15’ en la meridional, lo que representa aproximadamente unos 27 Km. En la vertical se emplean diez capas, cuyos fondos se encuentran a 10, 20, 30, 60, 100, 200, 500, 1000, 3000 y 6000 m. Esta discretización vertical fue seleccionada a fin de proporcionar una buena resolución de las capas superiores y, por lo tanto, resolver apropiadamente la circulación forzada por el viento. La profundidad mínima permitida, a fin de evitar el vaciado de capas es de 5 m.

El Modelo A proporciona condiciones de contorno a un modelo de mayor resolución del Río de la Plata y la Plataforma Continental Argentina (‘Modelo B’, Figura 2.1). Este modelo cubre la región entre 42º S y 31.4º S, y 61.5º W y 51.5º W, con resoluciones de 6.66’ y 5’, aproximadamente 9 Km, respectivamente. En este caso de utilizan 13 niveles verticales, con fondos a 7, 10, 15, 20, 40, 60, 100, 150, 250, 500, 1000, 3000 y 6000 m. La profundidad mínima permitida en este caso es de 4 m. Aunque la profundidad de la primera capa es demasiado alta para resolver apropiadamente las

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Finalmente, el Modelo B proporciona condiciones de contorno al ‘Modelo C’ de mayor resolución (Figura 2.1) del Río de la Plata. Este cubre la región entre 36.5º S y 34.0º S y 59.0º W y 54.5º W, con resoluciones horizontales de 1.8’ y 1.5’, aproximadamente 3 Km, respectivamente. Este modelo tiene 13 capas verticales con fondos a 2, 4, 6, 8, 10, 14, 18, 22, 26, 30, 35, 45 y 55 m. La elección de estos niveles permite una buena resolución vertical aún en las zonas muy someras del Río de la Plata superior. La profundidad mínima permitida en este dominio es de 1 m.

Dado que los datos de batimetría ETOPO5 muestran características irrealmente muy someras sobre la Plataforma Continental Argentina, la topografía del Modelo A se construyó combinando este último conjunto de datos con datos proporcionados por el Servicio de Hidrografía Naval de Argentina (SHN, 1986) para profundidades menores de 200 m. La batimetría así obtenida se muestra en la Figura 4.1, en la cual pueden apreciarse las características más relevantes de la amplia Plataforma Continental Argentina.

Datos de batimetría de alta resolución para los Modelos B y C fueron proporcionados por el SHN y provienen de digitalización de cartas (SHN, 1992, 1993, 1999a, 199b). Las topografías correspondientes se muestran en las figuras 4.2 y 4.3, respectivamente. Los grandes gradientes batimétricos presentes en la región de interés son evidentes en las figuras. Aún el Modelo B, de relativamente pequeña escala, tiene profundidades del fondo que varían de los pocos centímetros en la parte superior del estuario a 5500 metros en la plataforma exterior.

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Figura 4.2. Batimetría (isobatas en metros) correspondiente al modelo HamSOM/CIMA ‘B’. Nótese que el intervalo de contornos no es regular, ni el mismo para ambas figuras.

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Figura 4.3. Batimetría (isobatas en metros) correspondiente al modelo HamSOM/CIMA ‘C’. Nótese que el intervalo de contornos no es regular, ni el mismo para ambas figuras.

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5. CONDICIONES DE CONTORNO

El anidado de modelos descrito en la sección anterior puede ser utilizado de dos maneras diferentes, que denominaremos Modos A-B-C y Modos B-C y que se ilustran en la Figura 5.1. El modo A-B-C (Figura 5.1, panel inferior) se utiliza en el caso en que el dominio del Modelo A sea necesario para proporcionar condiciones de contorno que incluyan tanto el efecto de la marea como el del viento al Modelo B y éste a su vez al Modelo C. En este caso, salidas de la elevación de la superficie libre modelada son guardadas de forma automática cada media hora cuando se corren los modelos más grandes. Los modelos subsecuentes son entonces forzados en los bordes con estas salidas, que son automáticamente interpoladas espacial y temporalmente por el paquete de rutinas.

El Modo B-C (Figura 5.1, panel superior) se utiliza en el caso en los que los dominios B y C son suficientemente extensos como para reproducir el fenómeno bajo estudio. En este caso, sin embargo, el modelo de mayor envergadura, A, aún es necesario a fin de proporcionar adecuadamente la condición de borde asociada a la onda de marea en el Modelo B.

Debido a la carencia de observaciones de la marea en áreas no costeras, éstas no pueden ser utilizadas para forzar directamente la marea en los bordes de los modelos excepto a través de aproximaciones groseras. Aunque los modelos globales de marea tienen suficiente grado de desarrollo como para proveer aproximaciones muy adecuadas a esta onda en aguas profundas (Le Provost et al., 1995, 1998), su resolución es muy

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Glorioso y Flather, 1997; Simionato et al., 2002). Por lo tanto, el forzante de marea debe ser introducido lo más lejos posible de la Plataforma Continental, procurando no atravesar la plataforma patagónica. En nuestro conjunto de modelos, en ambos modos, esto se hace en el modelo de mayor envergadura (A). Amplitudes y fases de las componentes armónicas derivadas del modelo global de mareas de Zahel (1997) que asimila observaciones de altura de la superficie libre del mar provenientes del altímetro de la misión Topex/Poseidón son utilizadas con este fin. Una rutina de interpolación bilineal se utilizó para convertir las soluciones del modelo de Zahel (1997) con 1º de resolución a amplitudes y fases a una resolución de 20’ X 15’ en los bordes abiertos del Modelo A. Las ocho componentes más importantes de la marea se incluyen en las simulaciones a fin de asegurar la calidad de las condiciones de borde que se aplican a los modelos B y C de mayor resolución. Estas componentes son: M2, S2, K2, N2, O1, P1,

K1 y Q1. Rutinas que incorporan el cómputo de las constantes astronómicas fueron

incorporadas al modelo a fin de realizar las correcciones a la fase (argumentos de equilibrio) y la amplitud (factor nodal) de la marea por fecha.

Cuando se corre en Modo B-C, es decir, el Modelo A es utilizado únicamente para proveer la marea al Modelo B, sólo se requiere del primero proporcionar valores adecuados de las constantes armónicas al segundo. Con este fin el Modelo A se corrió por un equivalente a 48 meses desde el reposo. Se comprobó que esta longitud es necesaria para extraer con precisión los armónicos considerados de la marea. Después de aproximadamente 10 días de simulación, la mayor parte de los transientes debidos a la aceleración del modelo se habían disipado. A fin de asegurar la estabilidad de la

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de rutinas que siguen la aproximación de Foreman (1977, 1978) para convertir las elevaciones de la superficie libre en amplitudes y fases de las ocho componentes de la marea consideradas. Una vez que las amplitudes y las fases fueron obtenidas para el Modelo A, se utilizaron técnicas de interpolación a fin de obtener condiciones de contorno de marea para el Modelo B.

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Figura 5.1. Distintos modos de aplicar las condiciones de contorno en el conjunto de modelos anidados HamSOM/CIMA. En el Modo B-C (panel superior), el Modelo A sólo proporciona la marea al Modelo B y el viento se introduce a partir del Modelo B. En el Modo A-B-C, el viento

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6. AJUSTE DE LOS PARÁMETROS DEL MODELO

El ajuste de los parámetros del modelo, fricción de fondo y difusión lateral y vertical, así como detalles en la batimetría tales como la definición del detalle de la línea de costa, se realizó a través de una serie de simulaciones de la propagación de la componente M2 de marea desde la Plataforma Continental al estuario del Río de la

Plata, utilizando los tres modelos anidados (Simionato et al., 2002). De estas simulaciones se obtuvieron amplitudes y las fases tanto del nivel del mar debido a la marea, como de las corrientes de marea, que se contrastaron con los datos descriptos en la Sección 2 del presente informe. Aunque una descripción completa de dichas simulaciones se presenta en un informe independiente (Simionato et al., 2002b), las Figuras 6.1 a 6.3 muestran algunos resultados de la comparación. Los paneles superiores de las figuras muestran las líneas de isoamplitud y cotidales de la componente M2 marea derivadas de las simulaciones realizadas con los modelos A, B y

C respectivamente. Los paneles inferiores muestran diagramas de dispersión de las amplitudes y fases simuladas vs. observadas. Los coeficientes de correlación entre las variables observadas y simuladas se muestran en la Tabla V y resultaron superiores a 0.91 en todos los casos.

El paso de tiempo utilizado en las simulaciones con el Modelo A fue de 5 minutos (300 segundos). Con este paso de tiempo relativamente pequeño se garantiza la estabilidad y la ausencia de difusión computacional o desfasajes computacionales que podrían ocurrir de ser éste mayor (Kowalik y Murty, 1993). La viscosidad turbulenta

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En el caso del Modelo B, se ajustó un valor de 50 m2s-1 para la fricción turbulenta horizontal. El paso de tiempo fue de 5 minutos (300 segundos), suficientemente pequeño para garantizar la estabilidad y la ausencia de problemas numéricos.

Finalmente para el caso del Modelo C de alta resolución la viscosidad turbulenta horizontal fue ajustada a 50 m2s-1 y el paso de tiempo fue de 2.5 minutos (150 segundos).

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M2 Correlación Amplitudes Correlación Fases

Modelo A 0.97 0.93

Modelo B 0.99 0.98

Modelo C 0.91 0.99

Tabla V. Correlaciones entre los valores simulados y observados de la amplitud y fase de la

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Figura 6.1. Paneles Superiores: Mapas de líneas de isoamplitud (amplitudes en metros) y

cotidales (fase en grados) de la componente M2 derivados del Modelo A. Paneles inferiores:

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cotidales (fase en grados) de la componente M2 derivados del Modelo B. Paneles inferiores:

Diagramas de dispersión de las amplitudes y fases modeladas vs. las observadas La línea llena corresponde al ajuste perfecto y sirve como referencia.

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cotidales (fase en grados) de la componente M2 derivados del Modelo C. Paneles inferiores:

Diagramas de dispersión de las amplitudes y fases modeladas vs. las observadas La línea llena corresponde al ajuste perfecto y sirve como referencia.