REGIMEN DE CORRIENTES
COSTERAS DURANTE UN AÑO EN
EL OESTE DE PUERTO RICO
POR
EDWIN ALFONSO
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS MARINAS
RECINTO UNIVERSITARIO DE MAYAGUEZ
¿POR QUE ESTE ESTUDIO?
 Necesidad
de comprender, en el
contexto de nuestro clima, las
escalas de variabilidad en el
movimiento del agua en la zona y
el significado de las frecuencias
dominantes.
UTILIDAD PRACTICA
 Necesidad
de conocer el patrón de
circulación del agua para evaluar
impacto potencial de proyectos y
fenómenos en la zona.
– Ejemplos: proyectos de dragado,
descargas, construcción en el litoral,
etc.
OBJETIVOS
 Estimar
el flujo promedio.
 Estimar la variabilidad en la
magnitud y dirección de las
corrientes.
 Discernir posibles mecanismos que
generan las fluctuaciones
dominantes.
ESTRATEGIA DEL ANALISIS
 Cálculo
de transporte relativo del
agua.
 Calculamos promedios mensuales
de la magnitud y dirección de las
corrientes.
 Hacemos estimados espectrales del
record de corrientes.
 Hacemos
estimados espectrales de la
altura del nivel del mar, de el “wind
stress” y de la presión barométrica.
 Resolver en mayor detalle las bajas
frecuencias del espectro (banda
meteorológica).
 Estudio de la banda semidiurna y
diurna haciendo uso de hodógrafos
(elipses).
ESTRATEGIAS DE
MUESTREO



2 metros de corriente
(mod. S4) de
InterOcean.
1 medidor de mareas
y oleaje (mod.
Seagauge SBE 26) de
SeaBird Electronics.
Estación de viento
(mod. WRC 986) de
Zond Systems.




Frequencia de
muestreo 2 Hz.
Burst de 9 min. cada
3 horas en Manchas
Exteriores. h=3 hr.
Promedio de 1 min.
cada dos minutos a
las afueras de El
Maní. h=.033 hr.
Promedios de 1 hora
Localización de los metros de corriente
L o c a t io n o f C u r r e n t M e t e r s
1 8 .3 0
Punta Cadena
1 8 .2 8
O ffs h o re E l M a n i
M a n c h a s E x te rio re s
Estación de vientos
Latitude
Rio Añasco
1 8 .2 6
1 8 .2 4
Community El Maní
Punta Algarrobo
Atuneras
1 8 .2 2
Rio Yaguez
1 8 .2 0
-6 7 .2 5 0
-6 7 .2 2 5
-6 7 .2 0 0
L o n g itu d e
-6 7 .1 7 5
-6 7 .1 5 0
VISITAS A LAS ESTACIONES
Aproximadamente cada 21 días se
visitaban las dos estaciones en el R/V
Sultana. Se realizaron 18 visitas.
 Factores limitantes eran: duración de las
baterías, memoria del instrumento y
problemas de “biofouling”.
 Los datos cubren un periodo entre enero
19 hasta diciembre 17 del 1993.

TIEMPOS DE MUESTREO
h=2 min.; permite resolver fluctuaciones
en la corriente hasta de 15 CPH
(Frecuencia Nyquist)
 podemos detectar harmónicas de la
marea diurna y semidiurna.
 resolver los elipses
 h=3 horas; permite detectar fluctuaciones
hasta .166 CPH.

CALCULO DE TRANSPORTE

Ejemplo: transporte relativo a lo largo de bin1.
Cada bin es de 15 grados.
M relative 
M relative 
M bin 1
M total


h


h
 u B IN 1 dz 


h
 u B IN 1 dz
 u B IN 2 dz 


h
 u B IN 3 dz  ....
TRANSPORTE RELATIVO: MANCHAS EXTERIORES
o
345
o
o
0
20
o
15
o
330
30
o
315
o
45
15
o
o
300
60
10
%PERCENT
o
285
o
270
20
15
10
5
o
5
75
0
0
90
20
o
5
10
15
5
o
255
o
105
10
o
o
120
240
o
15
o
225
135
o
150
o
210
o
195
20
o
180
o
165
% PERCENT
TRANSPORTE RELATIVO: EL MANI
o
o
0
345 12.5
o
o
15
o
330
30
10.0
o
315
o
45
7.5
o
300
o
60
% PERCENT
5.0
o
o
285
75
2.5
o
270
12.5 10.0
7.5
5.0
2.5
0
0
o
2.5
5.0
7.5
90
10.0 12.5
2.5
o
o
105
255
5.0
o
o
240
120
7.5
o
o
225
135
10.0
o
150
o
210
o
195
12.5
o
180
o
165
% PERCENT
CORRIENTE MENSUAL PROMEDIO
Propósito era detectar algún patrón
estacional en las corrientes.
 Se filtran componentes con frecuencias
mayores de 0.4 CPD de la serie de tiempo
original. Permanecen fluctuaciones con
periodos mayores de 2.5 días.
 La serie filtrada se decima a un nuevo
intervalo de muestreo de 24 horas.
 Se calcula el promedio para cada mes.

CORRIENTE MENSUAL PROMEDIO EN MANCHAS EXTERIORES
CORRIENTE MENSUAL PROMEDIO EN EL MANI
ESTIMADO ESPECTRAL
 Se pre-edita eliminando valores extraños
(“outliers”) en la serie de tiempo (valores
> 3 dev. std.).
 Se quita incremento lineal en la serie.
(“linear detrend”)
 Se hace convolución con una función peso
( ventana Hanning). Le da más peso a los
valores del centro que a los extremos
(“data-tapering” ).
 Se calcula el “power spectrum” con FFT.
PERIODICIDADES OBSERVADAS
Localización
Corrientes en
El Maní
Componente
Componente
u
v
24 hr.,12 hr.,6 hr., 24 hr., 12 hr.,
13.88 días
6 hr., 4 hr.,
31min.,20min.
27.7 días, 15 días, 15 días, 7 días
7 días, 9 días,
13.8 dias
24 hr., 12 hr.,6 hr. 12 hr., 6 hr.
Frecuencias
bajas en El
Maní
Corrientes en
Manchas Ext.
Wind stress en 24 hr., 12 hr.
Añasco
13.88 días,
7 dias, 5 días
ROSA DE LOS VIENTOS PARA FEBRERO Y SEPTIEMBRE, 1993
September
1993
o
February
1993
o
o
345
o
0
20
345
330
o
15
o
330
30
o
315
0
o
o
o
30
o
10.0
o
315
45
o
o
45
15
300
o
7.5
o
60
o
300
15
12.5
60
10
5.0
o
% Percent
285
o
270
20
15
10
5
o
5
75
0
0
90
20
o
5
10
15
5
o
255
o
105
10
o
o
120
240
15
o
225
o
135
o
150
o
210
o
195
20
o
180
% Percent
% Percent
285
o
75
o
2.5
270
o
0
12.5 10.0
7.5
5.0
2.5
0
2.5
5.0
7.5
90
10.0 12.5
o
2.5
255
o
105
5.0
240
o
120
7.5
o
o
225
135
10.0
210
o
150
o
o
165
o
195
o
12.5
o
180
% Percent
nota: barra apunta a la dirección de donde viene el viento.
165
o
o
o
PERIODICIDADES DEL NIVEL DEL MAR
Localización
Periodo de las
oscilaciones
Nivel del mar en El
24 hr., 12 hr., 6 hr., 4
Maní
hr., 31 min., 20 min.,
13.8 días
Oscilaciones de baja
50 días, 25 días, 13
frequencia en El Maní dias, 7 días
Nivel del mar en
24 hr., 12 hr., 6 hr.,
Manchas Exteriores
13.88 días, 27.7 días
PASOS PARA CALCULAR ELIPSE DE
LA CORRIENTE




Expresar velocidades en componentes
horizontales u y v.
Aplicar filtro para seleccionar banda de interés.
Se hace transformada de Fourier de la serie de
tiempo del componente u y de v .
Con los coeficientes de Fourier calculamos: el
eje semimayor y su orientación, el eje
semimenor y el sentido de rotación.
PARAMETROS DE LA ELIPSE

U
 a1

j b1

j b2

F o u r ie r
T r a n s fo r m
of
u
F o u r ie r
T r a n s fo r m
of
v
2
V

a2

2
A  1 / 2[ ( a 1  b2 )
2
 ( a 2  b1 )
2
]
C  1 / 2[ ( a 1  b2 )
2
 ( a 2  b1 )
2
]
  ta n

1
 ta n
 a 2  b1 


 a 1  b2 
1
 a 2  b1 


 a 1  b2 
s e m i  m a jo r 
s e m i  m in o r 
o r ie n ta tio n 
A > C
A < C
A  C
A  C
 
( 
2
A n tic lo c k w is e
C lo c k w is e
 )
1/ 2
1/ 2
COMPONENTES DE LA CORRIENTE U Y V
COMPONENTES U Y V DESPUES DE FILTRADO
ELIPSE DE LA CORRIENTE PARA BANDA SEMIDIURNA
ELIPSES DE LA CORRIENTE PARA BANDA DIURNA Y SEMIDIURNA
L o c a tio n o f c u r re n t m e te rs a n d e llip s e s
1 8 .3 0
Balneario de Añasco
O ffs h o re E l M a n í
M a n c h a s E x te rio re s
1 8 .2 8
Latitude
Rio Añasco
1 8 .2 6
semidiurnal
174°
1 8 .2 4
semidiurnal
El Maní
080°
Punta Algarrobo
1 8 .2 2
1 8 .2 0
-6 7 .2 5 0
-6 7 .2 2 5
diurnal
diurnal
154°
010°
-6 7 .2 0 0
L o n g itu d e
Rio Yaguez
-6 7 .1 7 5
-6 7 .1 5 0
FASE LUNAR, DECLINACION Y EFECTO EN LA MAREA DE MAYAGUEZ
SECCION DIURNA DE LA MAREA MIXTA ( DEC. MAX.)
SECCION SEMIDIURNA (DEC. ES CERO)
CONCLUSIONES
Flujo promedio durante el año es hacia el sur
y no es estacional.
 La topografía del fondo confina las
fluctuaciones de la corriente paralelo a la
costa. La Bahía de Añasco se comporta
dinámicamente como un canal.
 Patrón de brisa marina acentúa las
fluctuaciones en dirección offshore-onshore.
 Durante el “Ebb-tide” las corrientes son al
sureste y al noroeste en el “Flood-tide”.

ESTIMADO ESPECTRAL DE LAS CORRIENTES A LAS
AFUERAS DE EL MANI
ESTIMADO ESPECTRAL DEL COMPONENTE U
ESTIMADO ESPECTRAL DEL COMPONENTE V
ESTIMADO ESPECTRAL DE U PARA LA SERIE
FILTRADA Y CON BAJAS FREQUENCIAS
ESTIMADO ESPECTRAL DE V PARA LA SERIE
FILTRADA Y CON BAJAS FREQUENCIAS
ESTIMADO ESPECTRAL DE LA ALTURA EN EL
NIVEL DEL MAR
ESTIMADO ESPECTRAL DE LAS BAJAS
FREQUENCIAS EN EL NIVEL DEL MAR
ESTIMADO ESPECTRAL DE “WINDSTRESS”
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REGIMEN DE CORRIENTES COSTANERAS DURANTE UN …