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Estudio de la marea y circulación estacional en el Golfo de California mediante el uso de un modelo numérico de dos capas heterogéneas

Study of the tidal and seasonal circulation in the Gulf of California using an heterogeneous two-layer model

EMILIO JOSE BEIER (1999)

Las observaciones del nivel del mar en la frecuencia anual en el Golfo de California son reproducidas con un modelo bidimensional, lineal, de dos capas de las cuales la superficial es heterogénea. Los principales agentes forzantes por medio de los cuales se explica la variabilidad anual son el esfuerzo del viento y la acción del Océano Pacífico, que excita una onda interna en la boca del golfo. El calentamiento superficial tiene un efecto menor en la circulación anual. La respuesta del golfo es similar a la observada, es decir, una capa superficial muy energética, con circulación anticiclónica en verano y ciclónica en invierno comparada con una circulación débil y opuesta en la capa profunda. El flujo horizontal del calor modelado, transversalmente integrado, es similar al calculado con datos oceanográficos históricos. Los resultados de la modelación muestran que la variabilidad transversal al golfo es tan importante como la longitudinal. El patrón de circulación en la región norte del Golfo de California, que resulta de mediciones de boyas de deriva y observaciones hidrográficas es explicado utilizando los resultados de la simulación. La circulación superficial modelada en la región norte del Golfo de California consiste de un giro ciclónico de junio a octubre y de un giro anticiclónico de diciembre a abril. Las máximas velocidades superficiales ocurren en agosto y febrero con valores de 65 cm s⁻¹ y velocidades débiles y opuestas en la capa del fondo. Las velocidades en la señal anual en la región norte del Golfo de California son una combinación de movimientos barotrópicos y baroclínicos de similar intensidad acoplados por los cambios de la topografía.  Con la versión no lineal del modelo se ha estudiado la dinámica estacionaria en el golfo asociada al balance total del calor. La circulación obtenida consiste de un flujo de agua caliente superficial hacia el Océano Pacífico y de un flujo de agua fría profunda de entrada al golfo. En el interior del golfo el agua profunda se incorpora a la capa superficial por procesos de mezcla, parametrizados con una velocidad de abordamiento. El agua de fondo que llega a la superficie enfría la capa superficial. En la superficie y a medida que abandona el golfo el agua se calienta desde la atmósfera, resultando en la boca un flujo neto de agua caliente hacia el Océano Pacífico. El flujo estacionario caliente de salida y frío de entrada explican los 18 TW de calor que anualmente el golfo exporta al Océano Pacífico. El abordamiento es producido en dos escalas temporales: los forzantes de la escala anual se produce principalmente en la cabeza del golfo, en la región de las grandes islas y en la costa continental, y el debido a la marea semidiurna, en la región de las grandes islas. La temperatura superficial modelada se compara favorablemente con las observaciones de la temperatura superficial transversalmente integrada. Los resultados del modelo explican también la asimetría temporal observada en el giro estacional de la región norte del Golfo de California, mostrando un período de circulación anticiclónica mayor que el de circulación ciclónica y con períodos de transición del orden de tres semanas.

The observations of sea level in the annual scale in the Gulf of California are reproduced both in amplitude and phase with a horizontal two-dimensional linear two-layer heterogeneous model. The main forcing agents through which variability is explained are wind stress which generates an internal forced wave, and the action of the Pacific Ocean which excites an internal wave in the mouth of the gulf. Surface heating plays a secondary role. The response of the gulf is similar to that observed, i.e., an energetic upper layer compared to the bottom layer, with cyclonic circulation in summer and anticyclonic circulation in winter. The forcing in the mouth of the gulf produces a horizontal heat flux equal to that calculated with historical hydrographic data. The results of the simulation show that the annual variability across the gulf is an important as the longitudinal variability.The circulation pattern in the Northern Gulf of California based on drifting buoys and hydrographic observations can be explained using the results of the simulation and a set of simple versions of the linear model. The modeled surface circulation consists of a cyclonic gyre from June to October and an anticyclonic gyre from December to April. The maximum surface velocities occur in August and February respectively, with values of 65 cm s⁻¹ , and very low opposite velocities in the bottom layer. The velocities in the annual signal are a combination of barotropic and baroclinic movements, with similar intensities, coupled by topography effects. An non-linear two-layer heterogeneous model was used to study the stationary dynamic associated to the observed net heat balance in the gulf obtained from hydrographic historical data set. The circulation consists of an outgoing surface flux of warm water and an incoming deep flux of cold water. In the interior of the gulf the deep water is incorporated to the surface layer by mixing processes that in this work have been parametrized as an entrainment velocity. The bottom water that reaches the surface cools the surface layer. In the surface and while it leaves the gulf, the water warms up by the surface heat flux, thus resulting a net outgoing transport which together with the cold deep incoming flux explain the 18 TW of heat that the gulf exports in the annual average to the Pacific Ocean. The entrainment is produced in two time scales: the annual forcing agents and the semidiurnal tide. The entrainment resulting from the forcing agents in the annual scale occurs mainly in the head of the gulf, in the big islands region, and the continental coast. That produced by the semidiurnal tide occurs mainly in the narrows produced by the archipelago. The surface cooling produced at the two scales compares favorably to the observed transverse mean of surface temperature, which decreases towards the region of the big islands. The amplitude of the annual surface temperature increases towards  the head with a relative maximum in the same area, and the phase is constant along the gulf. The results of the model also explain the observed asymmetry in the seasonal gyre of the Northern Gulf of California, showing a period of anticyclonic circulation longer than that of cyclonic circulation and with short transition period of the order of three weeks.

Doctoral thesis

Marea y circulación estacional, Golfo de California, Modelo numérico CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA

Circulación de la región norte del Golfo de California : estacional y anomalías

Circulation in the northern Gulf of California: seasonal and anomlies

EMILIO PALACIOS HERNANDEZ (2001)

Por medio de observaciones directas de corrientes, hidrográficas y trazadores lagrangeanos tomadas en la Región Norte del Golfo de California, se obtuvo que la circulación en escala de tiempo anual consistente de un giro ciclónico en verano que dura de junio a septiembre (4 meses) y uno anticiclónico de invierno que dura de noviembre a abril (6 meses), este giro presenta velocidades del orden de (˜̃0.35 ms⁻¹ ) para ambos regímenes de circulación. Los cambios de sentido de giro (transiciones) duran de 3 a 4 semanas cada una. Se propone que la asimetría temporal en el sentido de giro, es debida a la variación estacional de la estratificación de la columna de agua. Esta hipótesis fue comprobada por medio de simulaciones numéricas del modelo de Beier (1999). Los resultados numéricos concuerdan muy bien con las observaciones, a pesar de la sencillez de la estructura vertical. Además se obtuvo el siguiente resultado adicional, el modelo pronostica una circulación neta en forma de un giro anticiclónico con velocidades de ˜̃0.05 ms⁻¹, esto corresponde a una concavidad de la interface e intercambio de agua a través de los principales canales del archipiélago. Sin embargo se encontró que las mediciones directas de enero a marzo de 1995 presentaron un comportamiento diferente al esperado, ya que hubo una rápida invasión de agua tibia (˜̃0.5˚C) abajo de los 200 m de profundidad, causando una disminución de la estratificación y la destrucción (e inversión) de la típica circulación anticiclónica invernal. Con el fin de cuantificar qué tan anómalo fue este comportamiento, se realizó un análisis por FEOs con los datos hidrográficos del banco de datos del Golfo de California de CICESE, en conjunto con estas observaciones de CTD recientes, del perfil vertical promedio de temperatura y salinidad. En este análisis sobresale la similaridad del comportamiento anómalo de las condiciones de marzo de 1973 y enero-marzo de 1995, que al parecer hubo una marea roja muy intensa, que pudo haber ocasionado la gran mortandad de fauna marina durante enero-febrero de 1995. Con el fin de encontrar el origen de la anomalía de enero-marzo de 1995, así como analizar otras anomalías interanuales de temperatura superficial del mar, se utilizaron imágenes infrarrojas de satélite (IIS) del Golfo de California (GC), que abarcan de 1984 a septiembre del 2000. Los eventos El Niño (EN) y La Niña (LN) resultan ser las anomalías más notorias, en especial EN 1997-1998 con incrementos de temperatura de hasta casi ˜4˚C a partir del comportamiento climatológico estacional y LN 1988-1989 con anomalías negativas de temperatura de ˜̃-4˚C. Las anomalías tienden a aparecer primero y ser más intensas en la región sur de la zona del archipiélago, lo cual es debido a la advección a través del frente de marea. Para el GC El NIño 1986-87 (débil) tuvo muy poco efecto en la TSM. Se observan otras anomalías positivas debidas a la alberca de agua cálida del Pacífico este. Algunos procesos locales podrían cuasar algunas anomalías especialmente en la Región Norte del Golfo de California. Otras anomalías permanecen aún sin explicar.

Direct observations of currents, hydrographic and drifters were taken at the Northern Gulf of California, seasonal circulation was at annual scale was obtained which consisted of a summer cyclonic gyre, that lasts from June trough September (4 months) and a winter anticyclonic gyre that lasts from November trough April (6 months), this gyre have velocities about ( ˜̃0.35 ms⁻¹ ) for both circulation regimes. The changes of sense of the gyre (transitions) lasts about 3 to 4 weeks each. It is proposed that this temporal asymmetry is due to the seasonal variation of the stratification of the water column. This hypothesis was probed by the Beier (1999) model. The model results agree remarkably well with the observations, considering its simplified vertical structure. In addition, the model predicts a net circulation consisting of an anticyclonic gyre of ˜̃0.05 ms⁻¹, with a corresponding average concavity of the interface, and a two-layer exchange through the main channels of the archipelago. However, the direct observations in January and March 1995, showed a different behavior from the expected one, tough there was a fast invasion of warmer water (˜̃0.5˚C) below 200 m depth, causing the lowing of stratification and the destruction (and inversion) of the typical anticyclonic winter circulation. In order to quantify such anomalous behavior, an EOFs analysis was made with historical hydrographic data from the Gulf of California data bank of CICESE, and with these recent CTD data of the mean vertical profile of temperature and salinity. In this analysis call attention the similarity in the anomalous behavior of the conditions in March 1973 and January-March 1995. It seems that this event caused a very intense red tide, that could be the caused of the mortality of marine fauna during January-February 1995. In order to find the January-March 1995 origin, as well as other interannual anomalies of Sea Surface Temperature (SST), infrared satellite imagery were used (IRS) of the Gulf of California, from 1984 trough September 2000. El Niño (EN) and La Niña (LA) events, are the most noticeable, especially the 1997-1998 EN, with temperature increments of almost 4˚C from the climatological seasonal behavior and the 1988-1989 LN with negative anomaly (˜̃-4˚C) was associated to La Niña of 1988-1989. These anomalies tend to occur first, and to be strongest, in the region just south of the archipelago, due to advection across strong tidal-mixing fronts. The weak 1986-1987 El Niño had almost no effect on the Gulf of California SST. The anomalies of the warm water pool of the Eastern Pacific cause anomalies of the same sign in the GC. Local processes can cause some anomalies, especially in the northern gulf. Some anomalies remain unexplained.

Doctoral thesis

Golfo de California, Circulación, Anomalías CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA

Aplicación de un modelo numérico unidimensional a la ensenada de La Paz, B.C.S.

Eduardo Roberto Morales Guerrero (1982)

El conocimiento de la circulación en las lagunas costeras es primordial en la utilización de estos cuerpos de agua. Utilizando resultados de mediciones de corrientes, mareas, viento y en cierta extensión trazadores fluorescentes, se conceptualizó un patrón de circulación para la Ensenada de la Paz, Baja California Sur. Este patrón se sugiere actuante sólo durante el período de observaciones. Con base a esta circulación se esquematizó la ensenada, y se aplicó un modelo numérico unidimensional que reprodujera la circulación propuesta, La circulación observada se mostró conformada esencialmente por la marea y la batimetría de esta cuenca. Los resultados obtenidos del modelo se mostraron también sensitivos a estos factores y en términos p’romedio sí reproducen el patrón de circulación propuesto.

Understanding of tbe circulation pattems in coastal lagoons is fundamental to their proper management. Circulation of Ensenada de La Paz, Baja California Sur, has been determined fiom observations of currents, tides, winds and to some extent fluorescent tracer measurements. The pattem obtained may act only during tbe period of observations (November 1980 and April 1981). To examine further this pattem tbe lagoon was divided into segments and a numerical unidimensional model applied with which to reproduce the circulation. The circulation is produced principally by tides and the bathymety of the basin. Results from tbe model are sensitive also to these variables and reproduce tbe general circulation pattem suggested.

Article

Lagunas costeras, Patrón de circulación, Ensenada de la Paz, Baja California Sur, Modelo numérico, Circulation pattems, Coastal lagoons, Numerical model CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04)

Ondas internas en la parte norte del Golfo de California observadas en el modelo ROMS

Internal waves in the northern Gulf of California observed in the model ROMS

María Elena Bravo Gasca (2011)

En esta tesis se estudian las ondas internas del Alto Golfo de California. Utilizando el modelo numérico de circulación oceánica ROMS se analizan las características dinámicas de la variabilidad producidas en la zona del Alto Golfo de California, especialmente la zona de los umbrales. Se encuentra que gran parte de la energía de esta variabilidad está relacionada con la generación y propagación de ondas internas producidas por la interacción de la marea semi-diurna con la topografía abrupta de la zona de los umbrales de San Lorenzo y San Esteban. Se obtuvieron amplitudes de las ondas que varían entre 40 a 80m, longitudes de onda que van de 4 a 9.8 km aproximadamente con velocidades de fase de 0.5 a 0.8 m/s. Las ondas internas generadas en este umbral se forman después de 20 a 25 km después de éste, propagándose hacia el noroeste de la cuenca Tiburón como grupos de ondas cortas que ocasionan grandes penetraciones de la picnoclina hacia el fondo marino y surgencias de agua fría que son restauradas después de 3 horas, provocando una mezcla muy intensa en toda la columna de agua. Se observó que la propagación de la energía para la frecuencia semidiurna ocurre con un ángulo de  ~0.5434˚ con la horizontal, lo que coincide con la descripción teórica para las ondas internas. Los resultados muestran que el campo de estas ondas se encuentra fuertemente relacionado con el ciclo de las mareas vivas y muertas, observándose mayor actividad de estas ondas durante las mareas vivas.

The dynamic characteristics of the variability produced in the Upper Gulf of California, especially near the sills are analyzed using the numerical ocean circulation model ROMS. It is found that much of the energy of this variability is related to the generation and propagation of internal waves produced by the interaction of semi-diurnal tide with the steep topography of the sills of San Lorenzo and San Esteban. Wave amplitudes were obtained ranging from 40 to 80m, wavelengths ranging from 4 to 9.8 km with phase velocities about 0.5 to 0.8 m/s. Internal waves generated at a distance of 20-25 km from the sill and spread to the northwest of the basin Tiburón as groups of short waves that cause large generations of the pycnocline to the seafloor and upwelling of cold water are restored after 3 hours, causing an intense mixing throughout the water column. The propagation of semidiurnal frequency energy occurs at an angle of ~0.5434˚ to the horizontal, which agrees with the theoretical description for internal waves. The results show that the field of these waves is strongly related to the cycle of spring and neap tides, showing increased activity of these waves during spring tides.

Master thesis

Golfo de California,Ciencias del mar,Marea interna,Modelo ROMS CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA

Desarrollo de un modelo numérico para la simulación de procesos hidráulicos

DAVID URIEL NEGRETE CORREA (2016)

"En este trabajo se presenta el desarrollo de un modelo numérico para la simulación de fenómenos hidrológicos. El modelo matemático se basa en las ecuaciones de Saint-Venant en 2D, las cuales se deducen a su vez de las ecuaciones de Navier-Stokes. El modelo considera la parte turbulenta del fluido así como la fricción con el fondo usando la fórmula de Manning con un coeficiente de fricción promediado de los encontrados en la literatura. Se aplicó un método de diferencias finitas para la discretización de las ecuaciones. Posteriormente, se generó el código en lenguaje Fortran para efectuar los cálculos y la visualización de los resultados se efectuó en MatLab. Se presentan los resultados de experimentos considerando topografías ideales con diferentes pendientes, es decir, canales inclinados de anchura fija. Los resultados muestran la propagación de un frente de agua que puede ser el resultado del rompimiento de una presa, una crecida de agua por intensas lluvias, una bora causada por mareas en un estuario o bien una ola de tsunami alcanzando la costa, entre otros fenómenos. Se simularon con condiciones realistas un total de seis experimentos. Tres experimentos de rompimiento de presas, en los cuales se manejaron tres escenarios distintos: Con gran pendiente en el terreno y cantidad limitada del fluido a una resolución de 30x30 metros; uno con pendiente menos pronunciada y entrada continua de agua con misma resolución de 30x30 metros; por ultimo uno con poca pendiente y entrada continua de fluido pero con una resolución mayor de 3x3 metros. Dos experimentos para simular la propagación de un soliton, uno con mallado de 3x3 metros y otro con mallado de 30x30 metros. Uno más para el caso de grandes avenidas de agua en ríos o incluso semejante a las boras, probando la estabilidad del modelo en la presencia de altos gradientes de presión constantes."

"This work shows the development of a numerical model for the simulation of hydrologic events. It is based on the two-dimensional Saint-Venant equations, which are deduced from the Navier-Stokes equations. The model considers turbulence with the Eddy coefficient, and friction based on the Manning’s formula with an n coefficient average from data found in literature. To discretize, the finite difference method from the Taylor series was applied. The code was written in Fortran and the data was visualized using MatLab. The experiments consider ideal topographies with different slopes and a fixed width canal. The results show the propagation of an abrupt wave front, which can be induced by various phenomena like a dam-break, tidal bores and tsunamis, among others. Six simulations were performed assuming realistic conditions; three dam breakage experiments simulating three different scenarios: one with steep bed slopes and limited fluid quantities to a resolution of 30x30 m; one with lesser bed slopes and a continuous flow to the same 30x30m resolution; a third one with a light slope, continuous flow and a higher resolution of 3x3 m; another two simulate the propagation of solitons at 30x30 m and 3x3 m mesh resolutions respectively; a last one proves the numeric model’s stability by simulating constant high pressure gradients, such as tidal bores, flash floods or other sudden flow increases in rivers."

Master thesis

Fenómenos hidrológicos Modelo numérico Saint-Venant Simulación CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO

Estadísticas de partículas individuales a partir de un modelo regional de alta resolución en el suroeste del Golfo de México

Single-particle statistics from a high resolution regional model in the southwest Gulf of Mexico

JEANCARLO MANUEL FAJARDO URBINA (2018)

Las estadísticas de partículas individuales (Escalas Lagrangianas, dispersión absoluta y difusividad absoluta promedio) a partir de un modelo regional de alta resolución en el suroeste del Golfo de México (SGM) son analizadas. En este sentido, se empleó el modelo numérico ROMS y un modelo diagnóstico de advección Lagrangiana. Las partículas fueron soltadas cada 3 días (2003-2012), al sur de 20 ° N y en cuatro niveles (h =10, 50, 150 y 500 m). El modelo numérico se ajustó bastante bien con los resultados obtenidos en otros trabajos; principalmente en regiones fuera de la plataforma, donde fue más realista. Similar en orden de magnitud a un estudio con boyas de deriva soltadas a 50 m en el SGM, las estadísticas a lo largo de las direcciones zonal y meridional muestran que (1) las escalas Lagrangianas poseen componentes similares; (2) durante instantes menores a la escala Lagrangiana de tiempo, la dispersión exhibe el régimen balístico (∝ t 2 , donde t es el tiempo) con componente zonal ≈ meridional; (3) pasado este periodo, la dispersión y la difusividad absoluta promedio son anisotrópicas (meridional > zonal); y (4) solo lo simulado refleja el régimen difusivo (∝ t) para ambas componentes de la dispersión. El análisis de la variación vertical de las escalas Lagrangianas, sugiere que a mayores profundidades las partículas “recuerdan” (poseen aún autocorrelación de velocidad significativamente no nula) por más tiempo pero en menor distancia sus trayectorias y se dispersan más lentamente, que es consistente con la menor dispersión y difusividad promedio encontradas en subsuperficie. Sin embargo, todos los estadísticos para cada h evidencian variaciones cualitativamente pequeñas según la zona y el año de lanzamiento, es decir, las partículas se mueven en un flujo turbulento homogéneo y estacionario. Con respecto a los escenarios de dispersión establecidos, durante los meses que las partículas permanecen preferentemente al interior de la Bahía de Campeche (BC), la dispersión y la difusividad promedio son menos anisotrópicas y menores que el caso original (todos los meses disponibles). Por otro lado, durante los meses que las partículas cruzaron 24 ° N, la dispersión y la difusividad promedio son más anisotrópicas y mayores que el caso original. Tanto es así, que a 50 m la difusividad meridional es 17.5 x10 3 m 2 s−1 (3 veces lo zonal), y es comparable con las difusividades típicas de las regiones más energéticas del Atlántico. Por último, se muestra que la ...

Single-particle statistics (Lagrangian scales, absolute dispersion and mean absolute diffusivity) from a high resolution regional model in the southwest Gulf of Mexico (SGM) are analyzed. In this regard, the numerical model ROMS and a diagnostic model of Lagrangian advection were used. Particles were deployed every 3 days (2003-2012), south of 20 ° N and at four depths (h = 10, 50, 150 y 500 m). The numerical model agreed well with other results; mainly in regions outside the shelf, where it was more realistic. Within the same order of magnitude as in a study with drifters released at 50 m in the SGM, the statistics along zonal and meridional directions show that (1) Lagrangian scales with almost identical componentes; (2) during times less than the Lagrangian timescale, the dispersion exhibit the ballistic regime (dispersion ∝ t 2 , where t is time) with zonal ≈ meridional component; (3) after this period, the dispersion and the mean absolute diffusivity are anisotropic (meridional > zonal); and (4) only the simulation reflects the diffusive regime (∝ t) for both components of the dispersion. The analysis of vertical variations of the Lagrangian scales, suggests that at greater depths particles “remember” (still have significantly non-zero velocity autocorrelation) for a longer time but in a shorter distance their trajectories and disperse more slowly, which is in agreement with lower values of dispersion and mean diffusivity found at subsurface. Nevertheless, all the statistics for each h show qualitatively small variations as a function of the zone and the year of launchment, in other words, particles move in a homogeneous and stationary turbulent flow. According to the dispersion scenarios established, during the months that particles remain preferentially within the Bay of Campeche (BC), the dispersion and the mean diffusivity are less anisotropic and lower than the original case (all months available). On the other hand, during months that particles have crossed 24 ° N, the dispersion and the mean diffusivity are more anisotropic and greater than the original case. So much so, that at 50 m meridional diffusivity is 17.5 x10 3 m 2 s−1 (3 times zonal one), which is of the order of the typical diffusivities of the most energetic regions of the North Atlantic. Finally, it is shown that dispersion is ≈ isotropic (independent of rotation of the coordinate system), only until the time when topography and structures that induce northward advection begin to...

Master thesis

Golfo de México, escalas Lagrangianas, dispersión absoluta, difusividad absoluta, modelo numérico Gulf of Mexico, Lagrangian scales, absolute dispersion, absolute diffusivity, numerical model CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04) OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04)

Inducción de autodragado por marea para mitigar el azolvamiento en Puerto Chiapas, México

Auto-dredging induced by tides to mitigate sand accumulation in Puerto Chiapas, Mexico 

Renzo Whittembury Bianchi (2011)

En este trabajo se analiza la posibilidad de inducir el autodragado por marea paramitigar el azolvamiento en Puerto Chiapas. El procedimiento consiste en habilitarun área de almacenamiento de agua al interior del puerto durante la pleamar, paraser liberada en la bajamar. El análisis se realiza mediante el modelo hidrodinámicode Goto et al. (1997), al cual se le ha acoplado el modelo de transporte desedimento de Sternberg (1972). Se analizan diferentes áreas de almacenamientode agua en función de la capacidad del reflujo inducido para transportar sedimentoa las afueras del puerto. Los resultados indican que la construcción de una pozaadicional al puerto, ubicada al extremo del canal de navegación, de dimensiones 1km x 1 km x 2m, con una compuerta o vertederos a la entrada de la poza, essuficiente para expulsar del canal de navegación un volumen de 125,000 metroscúbicos de sedimento por ciclo de marea, equivalente al sedimento que seacumula durante un mes por la acción del oleaje y del viento. El continuo accionarde este mecanismo, liberando el agua de la poza mes con mes o cuando seestime necesario, mantendría al canal de navegación libre de sedimento. 

This Thesis discusses the possibility of inducing auto dredging by tides, to mitigatesand accumulation in Puerto Chiapas. The procedure consists of enabling astorage area of water at high tide that will be released at low tide. The analysis wasperformed using the hydrodynamic numerical model of Goto et al. (1997), whichhas been coupled with the sediment transport model of Sternberg (1972). Weanalyze different areas of water storage in terms of the capacity of the inducedebb, to drag sediment outside the port. The results indicate that the construction ofan additional pool at the port, located at the end of the navigation channel, ofdimensions 1 km x 1 km x 2m with a spillway at the entrance of the pool, issufficient to expel a volume of 125,000 cubic meters of sediment from thenavigation channel per tidal cycle, equivalent to the volume of sediment that wasaccumulated during one month by the action of waves and wind. The continuousaction of this mechanism, releasing water from the pool on a monthly basis orwhen necessary, could be enough to maintain the navigation channel free ofsediment. 

Master thesis

Autodragado inducido por marea,Modelo numérico,Transporte de sedimento,Puerto Chiapas, México,Ciencias del mar CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA

Circulación del Golfo de Mexico inducida por mareas, viento y la corriente de Yucatán

Circulation in the Gulf of Mexico induced by tides, wind and the Yucatan current

Benjamín Martínez López (1998)

"Se utiliza un modelo numérico barotrópico tridimensional para estudiar la circulación del Golfo de México. Se obtienen las corrientes forzadas por la marea, el viento y la Corriente de Yucatán, y se estudia la acción individual y el conjunto de estos forzamientos. Se reproduce satisfactoriamente la circulación y el campo de elevación debidos a la marea. Al forzar el modelo con viento se obtuvo una circulación anticiclónica en la región occidental del Golfo de México, circulación que ha sido asociada con el viento y los giros anticiclónicos provenientes de la región oriental del Golfo de México en otros estudios. Los resultados de este trabajo sugieren que el desprendimiento de remolinos es un proceso principalmente baroclínico. La contribución del flujo barotrópico de la Corriente de Yucatán a la circulación del Golfo de México se restringe a la región oriental de esta cuenca."

"A three-dimensional model is used to study the circulation in the Gulf of Mexico. Currents associated with tides, wind and the Yucatan Current are presented. Each one of these forcings is analyzed by itself and as a combined effect of the three. We were able to closely reproduce the circulation and elevation fields due to the tides. By forcing the model with winds, an anticyclonic circulation is obtained in the western region of the gulf. This feature has been associated in other studies with the local wind forcing and with the anticyclonic gyres generated in the ea;tern part of the gulf. Results of this work suggest that the detachment of the gyres is mainly a baroclinic process. The contribution of the barotropic flux of the Yucatan Current is found to be restricted to the eastern part of the basin."

Article

Golfo de México, Circulación, Modelación numérica, Marea, Gulf of Mexico, Circulation, Numerical model, Tides. CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04)

Efecto de la variabilidad espacial y temporal del viento sobre la circulación en el Golfo de California

Effect of the spatial and temporal variability of winds on the circulation in the Gulf of California

ALEPH JIMENEZ DOMINGUEZ (2005)

Con un modelo numérico del Golfo de California, se estudió y comparó su circulación debida al forzamiento de un viento espacialmente homogéneo y de evolución temporal simétrica (VI), y de otro derivado de datos observados de QuikScat (VO). Se presentan las diferencias entre ambos experimentos: del promedio y de la evolución estacional del campo de corrientes, densidad de energía cinética, vorticidad relativa y divergencia horizontal. En el promedio, las corrientes generadas por el VI son más débiles a VO con una estructura más simple: circulación anticiclónica en el sur e irregular en el norte. En ambos la variabilidad es mayor sobre la costa continental en aguas someras y difieren en la duración del giro ciclónico/anticiclónico en la cuenca norte. La magnitud del campo de corrientes también muestra diferencias entre experimentos, debido a la mayor intensidad del viento de otoño a invierno para el VO y en verano para el VI. El promedio de la energía cinética es mayor sobre la costa continental en ambos experimentos. Con VO se presenta alta vorticidad relativa a lo largo del golfo en una serie de núcleos intercalados en su signo. Cerca de las costas la divergencia y convergencia son mayores con ambos forzamientos; lejos de las costas éstas son mayores sólo con VO. La evolución temporal de la energía, vorticidad y divergencia es más irregular en el experimento VO. La vorticidad y divergencia con VI se origina sólo con viento fuerte y en las costas, mientras que en VO se produce también por el rotor del viento aun cuando éste no sea muy fuerte.

A numerical model of the Gulf of California is used to study and compare the circulation due to a spatially homogeneous and time symmetric wind (VI) and one derived from QuikScat data (VO). The mean and seasonal evolution of the currents are presented for both cases, as well as their associated fields of kinetic energy, vorticity and horizontal divergence. On average, the currents generated by VI are weaker than those of VO and with a simpler spatial structure: anticyclonic circulation in the south and irregular in the north. In both cases, variability is larger on the continental coast in shallow waters but differs in the duration of the cyclonic/anticyclonic gyre in the northern basin. The magnitude of the currents also shows differences between the experiments because of stronger winds from autumn to winter for VO and during summer for VI. The average of the kinetic energy is greater for both experiments on the continental side. High relative vorticity cores are present along the gulf for VO. Close to the coast, the divergence and convergence is large in both cases, and large only for VO far from the coast. The temporal evolution of the kinetic energy, vorticity and divergence is more irregular for VO. Vorticity and divergence is generated only on the coasts and for strong winds for VI, whereas for VO it is also produced as a result of the wind stress curl.

Article

Variabilidad del viento, Circulación, Golfo de California, Wind variability, Circulation, Gulf of California CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04)

Modelo matemático-numérico para simular la propagación de incendios forestales

LUZ PATRICIA FERNANDEZ MEDINA (2015)

"Las emisiones de aerosoles por incendios forestales representan un problema ambiental global. Se han efectuado muchos estudios sobre las cantidades de contaminantes emitidos a la atmósfera. El problema de la propagación de los incendios mismos en los diferentes ecosistemas en que ocurren no se ha investigado lo suficiente como para tener predicciones apropiadas que permitan tomar medidas preventivas. En este trabajo de investigación se presenta un modelo matemático para simular la propagación de incendios forestales en bosques. Para este fin se desarrolló una base teórica sobre la conservación de calor. Las ecuaciones derivadas contienen términos de advección, divergencia y difusión de calor. En esta primera etapa, se consideró explícitamente el término de difusión de calor. Se aplicó conceptualmente lo que se llama un modelo de Montecarlo para simular la propagación de incendios forestales. Básicamente, las ecuaciones diferenciales parciales fueron sustituidas por la propagación de incendios mediante la aplicación de la fórmula de Stefan-Boltzmann para la emisión de radiación de cuerpo negro. En los experimentos numéricos realizados se generó una distribución aleatoria de árboles simulando un bosque. Posteriormente se inició un incendio forestal en un punto al azar, simplemente suponiendo que un árbol está incendiado. Por combinatoria y con la radiación emitida hacia otros árboles el incendio se propaga. Se consideran temperaturas de ignición, valores de capacidad calorífica, densidad de la madera, masa, constante de Stefan-Boltzmann. Se parametrizan otras variables esenciales para la propagación del incendio (coeficientes de la decadencia exponencial de la radiación, efectos de velocidad y dirección del viento). La velocidad de propagación de incendios y dirección preferencial de propagación por efecto del viento fueron simulados aceptablemente."

"The aerosol emissions by wildfires are a global environmental problem. There have been many studies about the quantities of pollutants emitted into the atmosphere. The problem of the spread of the fires in different ecosystems in which they occur has not been investigated enough to have appropriate predictions that allow to take preventive measures. In this research we present a mathematical model to simulate the spread of wildfires in forests. For this purpose we developed a theoretical basis for the heat conservation. The derived equations contain advection terms, divergence terms and heat diffusion terms. In this first phase, only heat diffusion term was considered. Conceptually it applied what is called a Monte Carlo model to simulate the spread of wildfires. Basically, partial differential equations were replaced by the fire spread through the application of the Stefan-Boltzmann formula for the emission of black body radiation. In the numerical experiments performed a random distribution of trees were generated simulating a forest. Then a wildfire starts in a random point, simply assuming that a tree is burned. By combinatorial and with the radiation emitted towards other trees the fire spreads. They are considered ignition temperatures, heat capacity values, wood density, mass, Stefan-Boltzmann constant. And other important variables for the fire spread (coefficients of the exponential decay of the radiation, effects of wind speed and direction) are parameterized. The speed of fire spread and preferential direction of propagation by wind were acceptably simulated."

Master thesis

Incendios forestales Modelo matemático-numérico CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OTRAS ESPECIALIDADES DE LA TIERRA, ESPACIO O ENTORNO OTRAS