Clasificación de tormentas costeras para el litoral catalán (Mediterráneo NO)

Transcripción

1 Ingeniería hidráulica en México, vol. XXIII, núm. 2, pp , abril-junio de 28 Clasificación de tormentas costeras para el litoral catalán (Mediterráneo NO) E. Tonatiuh Mendoza José A. Jiménez Universidad Politécnica de Cataluña, España En este trabajo se presenta una clasificación de tormentas para la costa de Cataluña (Mediterráneo Noroccidental), en función del contenido energético del oleaje. El umbral de definición de tormentas ha sido seleccionado con base en las características del oleaje de la zona, teniendo en cuenta las condiciones mínimas para generar una respuesta significativa en la costa. Se ha encontrado que estas condiciones son una altura de ola de dos metros y una duración mínima de seis horas. Adicionalmente se incluyó un criterio que englobase tormentas de doble pico, relativamente frecuentes en la zona. Las tormentas fueron catalogadas en cinco clases mediante un análisis de clusters y una clasificación supervisada. Para cada clase de tormentas se definen las características medias con base en la altura de ola, periodo y duración. Asimismo, para cada clase se evaluó la direccionalidad y estacionalidad de las tormentas, así como la magnitud de la marea meteorológica que se verificaba simultáneamente. Por último, se presenta un análisis de la variabilidad espacial en la presentación de cada clase de tormenta a lo largo de toda la costa catalana para caracterizar aquellas zonas con mayor riesgo potencial al impacto de estos eventos. Palabras clave: clima marítimo, oleaje, escala de tormentas, marea meteorológica. Introducción Una tormenta se puede definir de forma simple como una perturbación atmosférica violenta acompañada de viento fuerte, entre otros elementos. Cuando ésta se verifica en el mar, sus efectos más inmediatos son un aumento de la altura de la ola y del nivel del mar (marea meteorológica). Por ello, cuando se caracterizan las tormentas en la zona costera, básicamente se habla de altura de ola y marea meteorológica, que serán los agentes intrínsecamente marinos que inducirán los mayores daños (excepción hecha del viento). A partir de ahora, siempre que nos referamos a tormentas o temporales, lo haremos con esta acepción marítima y usando los elementos olas y marea meteorológica para su definición. El impacto de temporales en la zona costera induce una serie de procesos, cuyos efectos morfológicos más importantes y visibles se producen en ambientes sedimentarios (playas y dunas), provocando muchas veces la práctica desaparición de la playa emergida. Además, la incidencia de olas altas con niveles de mar elevados conllevan el rebase de la playa por parte del oleaje que, en costas bajas, determina la presencia de inundaciones de origen marino (ver Sallenger, 2; Morton, 22; Hill et al., 24). Cuando estos procesos se verifican en costas desarrolladas o urbanizadas, los cambios en la morfología de la playa se ven acompañados por daños en las infraestructuras existentes (paseos marítimos y puertos). Este problema se ha agudizado durante las últimas décadas, incluso sin considerar posibles efectos climáticos, debido al aumento en los usos de la franja costera y a la cada vez más generalizada erosión de las costas, que hace que las playas sean progresivamente más estrechas (ver Eurosion, 25) y, en consecuencia, tengan menor capacidad de disipación de la energía de los temporales. Ante esta situación surge la necesidad de conocer el régimen de temporales de una zona, en función de sus características meteo-marinas y de los impactos esperados. Esta necesidad es evidente sobre todo para los gestores costeros, quienes deben conocer adecuadamente las fuentes de riesgos actuantes en la 23

2 zona objeto de gestión, así como la magnitud esperable de los procesos que determinarán los daños a lo largo de la costa. En este sentido, Mendoza y Jiménez (24) desarrollaron un sistema de evaluación de la vulnerabilidad a las tormentas para la costa de Cataluña, España, en donde integran información sobre las características de las tormentas y los efectos generados por éstas. El primer paso necesario para llevar a cabo dicho análisis consiste en una clasificación de tormentas que, en esencia, es la categorización de los temporales que se verifican en la zona, en función de algún parámetro representativo del proceso de interés. Así, existen propuestas de clasificación basadas en la intensidad y duración del viento (Simpson, 1971; Saffir, 1979; Allen, 1981) o en las características del oleaje (Bryant, 1988; Dolan y Davis, 1992). Si bien algunas de ellas pretenden ser genéricas, su aplicación universal no siempre es posible. Esto ocurrirá sobre todo cuando la escala propuesta tienda a valorar los impactos inducidos, ya que al incluir el tipo de respuesta costera, las características de ésta jugarán un papel importante. Además, hay que considerar que ninguna de las propuestas anteriores toma en cuenta explícitamente el papel de la marea meteorológica, factor importante en la determinación del potencial de daño de una tormenta (Zhang et al., 21). Con base en estos antecedentes, el objetivo de este artículo es presentar una clasificación de tormentas costeras desarrollada para la costa catalana. Dadas las características del oleaje en la zona, es esperable que dicha clasificación sea válida para toda la costa del Mediterráneo Noroccidental. Asimismo, la metodología seguida en este trabajo es válida para cualquier zona y su utilización permitiría obtener clasificaciones similares en cualquier costa para los mismos propósitos. Área de estudio y datos Cataluña se encuentra situada en la costa NE de España, en el mar Mediterráneo (ilustración 1). Su franja costera tiene una gran importancia socioeconómica y natural. Así, los municipios costeros (7% del territorio) concentran aproximadamente el 5% de la población y, entre otras actividades económicas, sirven como soporte del turismo, que contribuye con un 1% al PIB catalán. Por otro lado, la mayor parte de las áreas de alto valor natural se concentran en humedales costeros, siendo el Delta del Ebro el ejemplo más singular. La zona costera tiene aproximadamente 7 km de longitud, con una orientación noreste-suroeste, caracterizada por su gran geodiversidad, pudiéndose Ilustración 1. Área de estudio. 24 ingeniería hidráulica en méxico/abril-junio de 28

3 encontrar acantilados, playas, costas bajas, deltas y marismas. Esta gran diversidad hace que las posibles respuestas de la costa ante el impacto de un temporal sean, a su vez, muy variables. Desde el punto de vista del gestor, esta diversidad geológica hace necesario el estudio de la variabilidad espacial de las tormentas para poder evaluar, o prever adecuadamente, los impactos esperables en cada ambiente, con especial énfasis en las playas sedimentarias. Los datos de oleaje utilizados para caracterizar las tormentas fueron registrados por una boya de oleaje direccional Datawell-Waverider, perteneciente a la red de instrumentación meteo-oceanográfica (XIOM) de la Generalitat de Catalunya. La boya se encuentra fondeada al sur de la costa catalana, en Cap Tortosa (ilustración 1), a una profundidad de 5 m y aproximadamente a 8 km de la línea de costa. Los datos utilizados cubren un periodo de 14 años, desde junio de 199 hasta diciembre de 24. Aunque existe una serie de vacíos de información debido a problemas puntuales de malfuncionamiento, éstos no son frecuentes en las épocas de mayor probabilidad de presentación de temporales, por lo que en principio puede asumirse que los resultados que se obtengan serán característicos del régimen de temporales de la zona. Los datos utilizados en este trabajo son la altura de ola significante (Hs), periodo de pico (Tp) y dirección media (θ) obtenidos de los espectros de oleaje calculados para registros de veinte minutos, tomados cada hora, a una frecuencia de 1.28 Hz. Para caracterizar el nivel del mar se dispuso de datos registrados por un mareógrafo perteneciente a la red de instrumentos de Puertos del Estado (Ministerio de Fomento), localizado en el puerto de Barcelona, España (ilustración 1). Los datos del nivel de mar fueron registrados cada hora, cubriendo un lapso de 12 años (desde agosto de 1992 hasta diciembre de 24). Aunque la zona es un ambiente micromareal, con un rango de marea astronómica de unos 25 cm, las mareas meteorológicas son frecuentes (ver Jiménez et al., 1997) y, en consecuencia, potencialmente importantes a la hora de caracterizar las tormentas. Metodología El desarrollo de la clasificación de los temporales cubre tres aspectos: (a) definición e identificación de las tormentas, (b) selección del parámetro de caracterización de la tormenta y (c) método de clasificación. Se define una tormenta como un evento de oleaje en el que la altura de ola excede un determinado valor umbral durante un periodo de tiempo, por lo que el primer paso es la definición de la altura de ola umbral. Tradicionalmente esta selección se hace con base en las características locales del régimen de oleaje o, si los eventos van a ser utilizados en un análisis estadístico, a partir de criterios de robustez en los resultados (ver Pandey et al., 21). Como ya se ha mencionado con anterioridad, el objetivo final de esta clasificación será su utilización para prever el impacto generado por las tormentas en la costa. Para ello se selecciona una variable característica del oleaje que sirva para describir su potencial erosivo, el contenido energético E, definido en la ecuación (1). t2 E = H 2 s dt (1) t1 donde t1 y t2 definen la duración de la tormenta. Una aproximación similar fue utilizada por Dolan y Davis (1992) en su clasificación basada en la energía relativa de las tormentas, aunque utilizando una altura de ola constante (la Hs media o la Hs máxima). Una vez identificadas las tormentas y calculado su contenido energético, se procedió a su agrupamiento en clases. Éste se realizó mediante un análisis de clusters, utilizando el contenido energético como variable de clasificación. El análisis de clusters reduce la cantidad de datos, categorizándolos o agrupándolos en función de su similitud. En este trabajo se ha aplicado el método de agrupamiento medio (average linkage); aunque esta técnica tiende a producir una gran cantidad de pequeños grupos, su capacidad es generalmente superior a la mayoría de las técnicas de aglomeración jerárquicas existentes (ver Bunkers et al., 1996). Con el fin de reducir esta tendencia a producir un número elevado de grupos, a los resultados obtenidos se les aplicó posteriormente una clasificación supervisada en cinco grandes clases. Para ello se tomó en cuenta la partición del dendrograma obtenido, la consistencia de los clusters y la variación del contenido energético dentro de cada grupo. La escala en cinco categorías se hizo para mantener una analogía con otras escalas existentes (Simpson, 1971; Saffir, 1979; Dolan y Davis, 1992). La escala final seleccionada cataloga las tormentas en: I-débil, II-moderada, IIIsignificante, IV-severa y V-extrema. Por último, las clases obtenidas también fueron definidas en función de las variaciones de nivel medio del mar durante la tormenta. Se han tomado las condiciones más desfavorables, que en este caso se producirían cuando la tormenta de oleaje coexista con una marea meteorológica positiva (ascenso del nivel del mar) o storm surge. Por ello, se seleccionó como variable el nivel ingeniería hidráulica en méxico/abril-junio de 28 25

4 máximo de la marea meteorológica registrada para cada tormenta, excluyendo los datos con valores negativos. Resultados Ilustración 3. Clasificación de tormentas mediante análisis de cluster (líneas continuas) y clasificación supervisada (línea discontinua), utilizando los umbrales de 1.5 m (a), 2 m (b), y combinando el umbral de 2 m y el criterio de tormenta de doble pico (c). A la hora de determinar la presencia de una tormenta se seleccionó en primer lugar una Hs umbral de 1.5 m (ilustración 2), que se corresponde con aproximadamente el doble de la Hs media anual y que había sido propuesto por Jiménez et al. (1997) al analizar el oleaje de la zona. Se impuso la condición de una duración mínima de seis horas, durante las cuales la altura debía superar dicho umbral. Este criterio de duración se suele asignar para asegurar que el evento identificado tiene el tiempo suficiente para inducir los procesos de interés. Así, por ejemplo, en los métodos de diseño de estructuras se suele considerar una duración de la tormenta en términos de números de olas (ver Van der Meer, 1989) (OJO AUTOR, EN LAS REFERENCIAS, VAN DER MEER APARECE CON EL AÑO 1988, CUÁL ES EL CORRECTO, 1988 O 1989?). De igual manera se estableció que el tiempo máximo entre tormentas consecutivas fuera de 12 horas, para evitar contar eventos asociados con una situación meteorológica única como tormentas diferentes. Al utilizar un umbral de definición de 1.5 m se obtuvo un total de 316 tormentas (ilustración 3a). Los valores medios de Hs en el pico de la tormenta y la duración de los cinco grupos obtenidos presentaron un alto Ilustración 2. Definición de tormenta utilizando el umbral de Hs 1.5 m (línea discontinua) y el umbral de 2 m (línea continua). 6 a) b) Distancia de agrupamiento Distancia de agrupamiento III II I IV III V Tormentas I II III V IV Tormentas Hs (m) c) Distancia de agrupamiento Duración (h) I II III IV V Tormentas 26 ingeniería hidráulica en méxico/abril-junio de 28

5 Ilustración 4. Relación entre valores medios de la Hs máxima y duración de cada grupo de tormentas obtenidos a partir de los tres métodos de clasificación. Hs máx (m) Hs umbral = 1.5 m Hs umbral = 2 m Hs umbral = 2 m (inc. dobles) t (horas) valor de correlación (ilustración 4). Las tormentas tipo I débiles resultaron ser muy numerosas (155 tormentas), de corta duración media (12 horas) y con una Hs media de aproximadamente 2 m. Las tormentas tipo II moderadas son también muy frecuentes (91 tormentas) y tienen una duración media que duplica a la clase anterior (29 horas). El número de tormentas del grupo III significantes se mantiene relativamente alto (61 tormentas), con una duración media de 52 horas. El grupo IV severas quedó integrado por sólo ocho tormentas, con una duración media de unos 3.5 días y un valor medio de Hs en el pico de la tormenta de unos 4 m. Por último, la clase V extremas quedó formada por una sola tormenta, con una duración de ocho días y una altura de ola en el pico de la tormenta de unos 6 m. Este evento estuvo asociado con la presencia de una borrasca intensa que, en un análisis reciente de la intensidad de ciclones en el Mediterráneo desde el año 1958, ha sido clasificado como el séptimo ciclón más intenso (Genovés et al., 26). Esta tormenta produjo numerosos daños a lo largo de la costa mediterránea española (Gracia y Jiménez, 24). Dado que la clasificación de tormentas de este estudio está enfocada hacia su aplicación para evaluar la respuesta inducida, siendo uno de los componentes principales la erosión costera, se analizó la capacidad erosiva de las tormentas menos energéticas (aquellas clasificadas como tipo I). Para ello se simuló la erosión producida por estos eventos en diferentes perfiles representativos de las playas del litoral mediterráneo, cubriendo el rango de playas disipativas (arena fina y perfil tendido) a playas reflejantes (arena gruesa y perfil con pendiente elevada). Los cálculos se hicieron utilizando el modelo Sbeach (Wise et al., 1994) (OJO AUTOR, EN LAS REFERENCIAS, WISE Y OTROS APARECEN CON EL AÑO 1996, CUÁL ES EL CORRECTO, 1994 O 1996?) alimentado con datos locales de playas de Cataluña y las series temporales de olas correspondientes a las tormentas clasificadas como tipo I. Los resultados obtenidos mostraron la ineficacia de la mayoría de estos eventos para producir erosión significativa del perfil (Mendoza y Jiménez, 25), por lo que, aun pudiendo ser identificados como eventos de tormenta al superar un determinado valor umbral, no debían serlo desde el punto de vista de la respuesta inducida en la costa. Teniendo en cuenta estos resultados, se elevó el umbral de definición a Hs=2 m (ilustración 2), el cual coincide con el recomendado para el análisis y diseño de las obras marítimas en el levante español (Puertos del Estado, 1991). Al incrementar el valor umbral Hs=2 m, como era de esperar, el número de tormentas disminuye, identificándose un total de 116 eventos (ilustración 3b). Dado que el método de análisis clasifica los grupos en términos relativos, teniendo en cuenta el total de datos disponibles, el aumento en el umbral significó una redefinición de todos los grupos y no sólo los de menor contenido energético. Las duraciones medias de las tormentas de cada grupo son ligeramente inferiores a las obtenidas en la anterior clasificación, con excepción de las categorías de mayor contenido energético, la IV y V, que se reducen significativamente, sobre todo en el caso de la categoría V (ilustración 4). Esto se debe a la ocurrencia de tormentas de doble pico, es decir, eventos separados por menos de tres días y en los que la dirección del oleaje se mantiene constante. La mayor parte de las tormentas dobles pertenecen a las categorías IV y V, y como consecuencia del cambio de la altura umbral, pasarían de ser una sola tormenta en el caso anterior (Hs=1.5 m), a dos de menor duración con este nuevo criterio. El ejemplo más extremo es la única tormenta de categoría V registrada, que pasaría de una duración de ocho días, según la clasificación anterior, a dos de aproximadamente tres días de acuerdo con este criterio. Tal efecto se refleja en la relación entre Hs y duración para esta clasificación, que pierde el patrón lineal que se encontró en el caso anterior (ilustración 4). Una vez identificadas las tormentas, se observó la presencia significativa de eventos de doble pico un ingeniería hidráulica en méxico/abril-junio de 28 27

6 16% de un total de 115 tormentas, ya definidos anteriormente como eventos con un intervalo máximo de tres días entre ambos picos y con una dirección constante. De las 18 tormentas de doble pico, 12 se corresponden con tormentas del este, que son las más energéticas en la zona y se producen bajo la presencia de una borrasca sobre el Mediterráneo Noroccidental (Sánchez-Arcilla y Jiménez, 1994; Jiménez et al., 1997; Cateura et al., 24). La frecuencia de estos eventos dobles, así como las consecuencias morfológicas esperables de su impacto sobre la costa (acción consecutiva de dos tormentas en un corto periodo de tiempo), hacen aconsejable considerarlos de forma específica. Si se aplicaran los criterios antes definidos, estos eventos dobles serían clasificados como dos tormentas individuales. Por ello, a efectos de este análisis, se incluye un criterio específico para los eventos dobles. En primer lugar se considera un tiempo máximo entre eventos de tres días. Si la altura del oleaje durante este tiempo es inferior al umbral secundario de 1.5 m durante un periodo mayor o igual a 12 horas, se considerarán como dos eventos independientes. En caso contrario, se considerará un único evento (ilustración 2). Al incluir el criterio adicional de presencia de eventos dobles junto al umbral de 2 m, se reduce el número de tormentas, puesto que se clasifican como una única tormenta algunos eventos que antes eran separados en dos, quedando un total de 15 eventos. En este caso, el resultado del análisis de clusters es más consistente en cuanto al agrupamiento (ilustración 3c) y facilita la clasificación supervisada posterior. Las características básicas de las tormentas resultantes de esta categorización se presentan en el cuadro 1. Los valores medios de Hs en el pico de la tormenta y la duración presentan una clara dependencia lineal con un incremento monótono en ambas variables a medida que aumenta la categoría energética de la tormenta (ilustración 4). A efectos de los objetivos de este análisis, se propone utilizar la definición de una tormenta con base en un umbral de 2 m, incluyendo el criterio de eventos de doble pico y la clasificación de tormentas obtenida a partir de éstas (cuadro 1). Dirección y estacionalidad Una vez definida la escala de intensidad de tormentas, se analizó la dirección del oleaje durante éstas y su distribución estacional, dado que ambas variables son importantes a la hora de valorar el impacto sobre la costa. Por una parte, la dirección del oleaje influye de forma significativa en la variabilidad espacial de la magnitud del impacto, ya que la orientación relativa del borde costero respecto a la tormenta y su configuración geomorfológica determinarán el grado de exposición al oleaje incidente. Por otra parte, la estacionalidad de las tormentas determina el tipo e intensidad del impacto, dado que en muchas zonas los usos de las playas varían estacionalmente y, en consecuencia, la presentación de las tormentas en una u otra época del año podrán generar un impacto distinto, medido en términos del uso afectado. Un ejemplo de este tipo de interacción ocurre cuando en un año climático se presentan tormentas tardías (fuera de la temporada normal ) en Cuadro 1. Características medias de las cinco categorías de tormentas; (%): porcentaje de presentación; n: número de tormentas; Hs t2 máx: altura en el pico de la tormenta; T p máx.: periodo pico asociado con la Hs máx; energía: H 2 s dt; ξ: sobreelevación del nivel del t1 mar. Clase Tormentas Dirección Tormentas (%) n Duración (horas) Hs máx (m) T p máx (seg.) Energía m 2 h ξ m I I I I II II II II III III III IV V Todas E NW S Todas E NW S Todas E NW Todas E Todas E [56] 59 [42] 25 [36] 21 [22] 13 [25] 26 [77] 2 [16] 4 [7] 2 [14] 15 [8] 12 [2] 3 [ 4] 4 [ 1] ingeniería hidráulica en méxico/abril-junio de 28

7 playas de uso turístico que necesitan un determinado ancho de playa al inicio de la época de baños y que, como consecuencia de ello, no podrán ser explotadas eficientemente al tener un ancho menor del necesario (ver Valdemoro y Jiménez, 26). En este caso, el conocimiento de la probabilidad de presentación de tormentas de una determinada intensidad durante el año permitiría al gestor identificar las posibles interacciones con los usos de la playa o determinar la época del año en la que tendría que asegurar la función de protección de la playa, de cara a la reducción del impacto sobre las infraestructuras existentes. En la ilustración 5 puede verse la distribución direccional de las tormentas en la zona de estudio, donde puede identificarse la presencia de tres sectores principales: este-noreste (E), noroeste (NW) y sur (S). De ellos, el sector este es el que se corresponde con el mayor número de tormentas, de tal forma que el 59% del total de tormentas en la zona provendrían de esta dirección, incluyendo las pertenecientes a los tipos IV y V. Dicho resultado es consistente con observaciones previas que clasificaban las tormentas del E como las más energéticas de las que se verifican en la costa catalana debido al fetch y al régimen de vientos de la zona (García et al., 1993; Jiménez et al., 1997). El segundo sector en importancia numérica es el asociado con la dirección NW, con un 27% de las tormentas registradas. Sin embargo, a efectos del impacto sobre la costa, estas tormentas no serían Ilustración 5. Distribución direccional de las tormentas según su nivel energético relevantes, dado que se corresponden con eventos generados por vientos que soplan desde tierra (mestral), por lo que, teniendo en cuenta la orientación general de la costa catalana, son olas que a efectos de la dinámica costera no actuarían sobre la playa. Por último, los temporales de oleaje del sector sur son los menos frecuentes en la zona, con una frecuencia de presentación durante la época analizada de sólo un 14%. Además de esta baja presentación, las tormentas asociadas con tal sector son de un contenido energético bajo, de tal forma que sólo se han registrado tormentas de los niveles I y II. Sin embargo, ello no significa que su efecto sea despreciable, dado que cuando se presentan en la costa catalana, sobre todo de forma acumulativa, es decir, en épocas sin temporales del E, se han registrado procesos de reorientación o basculamiento de playas encajadas muy importantes (ver Jiménez et al., 23). La distribución estacional de las tormentas registradas en la zona permite definir un año climático medio con dos épocas, en función del régimen de temporales dominante: la época de tormentas que se extendería desde octubre hasta abril y, la época de calmas, que lo hace de mayo a septiembre (ilustración 6). Las tormentas tipo I y II se presentan durante todo el año, aunque con mayor frecuencia en la época de temporales. Por contra, las clases más energéticas (III, IV y V) sólo se han registrado durante el periodo de temporales. Por último, el único evento clasificado como extremo (tipo V) se presentó en noviembre. Aunque sólo se ha registrado un único evento de esta categoría y, por tanto, el dato no tiene significancia estadística para poder deducir su representatividad, si se asocia este evento con las condiciones meteorológicas que lo generan, este tipo de tormentas/borrascas muy intensas se producen en el Mediterráneo principalmente en el periodo de noviembre a marzo (Genovés et al., 26). Nivel de mar durante las tormentas T-I T-II T-III T-IV T-V 9 % 4% 8% 12% 16% 2% Como último paso se procedió a analizar las variaciones del nivel medio del mar que se verificaron durante las tormentas, a fin de identificar un patrón de comportamiento entre estas variaciones (mareas meteorológicas) y el nivel energético de las tormentas. En la ilustración 7 puede verse la relación entre los niveles y los valores de Hs máximos alcanzados durante cada tormenta. A la hora de interpretar estos resultados hay que tener en cuenta que tales niveles fueron registrados en un área protegida (interior de un puerto) y, por tanto, no incluyen los efectos que se verifican en costas abiertas, como el set up asociado con viento. ingeniería hidráulica en méxico/abril-junio de 28 29

8 Ilustración 6. Distribución temporal de las diferentes clases de tormentas a lo largo de un año Número de tormentas Tormenta clase I Tormenta clase II Tormenta clase III Tormenta clase IV Tormenta clase V Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sept. Oct. Nov. Dic. Mes Ilustración 7. Marea meteorológica registrada durante las tormentas versus altura de ola en el pico de la tormenta. ξ (cm) Tormenta tipo I Tormenta tipo II Tormenta tipo III Tormenta tipo IV Tormenta tipo V A partir de estos datos se hizo una clasificación en tres niveles (ilustración 7), en función de la magnitud de la marea meteorológica: tipo I (ξ 2 cm), tipo II (2 cm< ξ 4 cm), tipo III (ξ>4 cm). Como puede observarse y, de forma consistente con observaciones previas a partir de un conjunto diferente de datos en la zona (Jiménez et al., 1997), no existe una relación bien definida entre el nivel de mar y el nivel energético de la tormenta, de tal forma que las tormentas severas y extremas pueden suceder con o sin marea meteorológica asociada. A fin de tener un orden de magnitud de las mareas meteorológicas medidas, en el cuadro 1 se presentan los valores medios asociados con cada tipo de tormenta. Resumen y conclusiones Altura de oleaje Hs (m) En este trabajo se ha presentado una clasificación de tormentas para la costa catalana (Mediterráneo Noroccidental), utilizando como variable característica el contenido energético del oleaje. Aunque desarrollada para el área concreta de la costa catalana, la metodología seguida es lo suficientemente general como para 3 ingeniería hidráulica en méxico/abril-junio de 28

9 poder ser adaptada a otras zonas costeras con relativa facilidad. A la hora de seleccionar el valor umbral para definir la existencia de una tormenta, se ensayaron tres criterios diferentes. Con base en las características climáticas de la zona y teniendo en cuenta que el principal objetivo de esta clasificación es su utilización para analizar el impacto sobre costas sedimentarias, se definió como tormenta aquel evento en que la altura de ola significante excede un valor umbral de 2 m durante un periodo mínimo de seis horas. Asimismo, se incluyó un criterio adicional para tener en cuenta la presencia de tormentas de doble pico, que son relativamente frecuentes en la zona, especialmente en el caso de los temporales más intensos. Una vez definidas las tormentas se estableció una clasificación en cinco grupos, usando el contenido energético como variable característica. Los grupos se definieron a partir de un análisis de clusters de las tormentas registradas. Al definir las tormentas tipo de cada grupo con base en los valores medios de la Hs en el pico y la duración del evento, se encontró una alto valor de correlación, de tal forma que a medida que aumenta el nivel energético/intensidad de la tormenta, aumentan la Hs y la duración (cuadro 1). Una vez establecida la clasificación se evaluó la direccionalidad y estacionalidad de las tormentas de cada tipo, dado que son parámetros importantes a la hora de evaluar la respuesta costera e impactos asociados. En este caso concreto se observó que la dirección dominante del oleaje durante los eventos de mayor intensidad es la E, verificándose entre los meses de octubre y abril. Por último, se analizó la marea meteorológica asociada con cada clase y, aunque se dan los valores medios registrados, puede concluirse la falta de correlación entre ésta y la intensidad de la tormenta medida en función de la Hs. Una de las posibles aplicaciones de esta clasificación de tormentas puede verse en la ilustración 8, donde se ha representado a lo largo de la costa catalana la frecuencia Ilustración 8. Variación del número de tormentas más energéticas (tipo III, IV y V) a lo largo de la costa catalana durante el periodo , considerando las direcciones que pueden llegar a la costa. ingeniería hidráulica en méxico/abril-junio de 28 31

10 de presentación de las tormentas más energéticas (tipos III, IV y V) en el periodo 1958 a 21, considerando las tormentas que pueden llegar a la costa (E y S). Para ello se ha sectorizado la región en ocho zonas homogéneas desde el punto de vista del oleaje (zonas en las que las características del oleaje en aguas profundas no varían significativamente). Tanto la sectorización como los datos analizados han sido tomados de la base HIPOCAS, que consiste en series temporales de oleaje generado por el modelo WAM (WAMDI Group, 1988) y con una resolución espacial de aproximadamente 12.5 x 12.5 km (Guedes-Soares et al., 22). A partir de la distribución espacial obtenida puede verse que la zona situada más al N (sectores 1 y 2) es la sometida a un mayor número de tormentas; a medida que nos desplazamos hacia el S, y la costa va cambiando de orientación, la frecuencia de estas tormentas intensas va disminuyendo progresivamente, siendo el área S la de menor intensidad. Dentro de este mismo ejemplo de aplicación específica se analizó la variación temporal de la frecuencia de presentación de las tormentas en una zona específica. En la ilustración 9 se presentan el número de tormentas totales y el de las energéticas (categoría III y superiores), agrupadas en periodos de cinco años, desde 1958 hasta 21, para la zona 2. Puede verse que el número total de tormentas fluctuó entre 16 y 32, con un valor promedio de aproximadamente 14 tormentas para todo el periodo. Las tormentas energéticas (tipo III, IV y V) fluctuaron entre cero y siete tormentas, teniendo un número promedio de aproximadamente tres tormentas. Como resumen final se puede concluir que el método de clasificación presentado, así como la clasificación Ilustración 9. Variación del número de tormentas totales (puntos) y energéticas (cruces) en la zona 2, agrupados en periodos de cinco años desde 1958 hasta 21, considerando las direcciones que pueden llegar a la costa. Número de tormentas Periodo de años ( ) Tormentas totales Tormentas energéticas (III, IV y V) obtenida son herramientas útiles para analizar el régimen de tormentas de una zona costera. Permite evaluar fácilmente las variaciones espaciales y temporales, suministrando a los gestores una información importante para valorar la magnitud esperable de los procesos o impactos generados durante tales eventos. Agradecimientos Este trabajo ha sido realizado en el marco de los proyectos MeVaPlaya (Ministerio de Educación REN C3-1/MAR) y FLOODsite (UE, GOCE-CT ). Los autores agradecen a la Generalitat de Catalunya y Puertos del Estado (Ministerio de Fomento) el acceso a los datos utilizados en este trabajo. El primer autor fue financiado por una beca del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) de México y, el segundo autor agradece a la Generalitat de Catalunya su apoyo a través de la Distinción para la Promoción de la Investigación Universitaria para Jóvenes Investigadores. Finalmente, los autores agradecen a los revisores los comentarios y sugerencias realizadas al artículo original, que han ayudado a mejorar la calidad del mismo. Referencias Recibido: 3/7/26 Aprobado: 13/6/27 ALLEN, J.R. Beach erosion as function of variations in the sediment budget. Sandy Hook, New Jersey, Earth Surface and Landforms. Vol. 6, 1981, pp BRYANT, E. Storminess and high beach changes, Stanwell Park, Australia, Marine Geology. Vol. 79, 1988, pp BUNKERS, M.J., MILLER, J.R. and DEGAETAND, A.T. Definition of climate regions in the Northern Plains using an objective cluster modification technique. Journal of Climate. Vol. 9, 1996, pp CATEURA, J., SÁNCHEZ-ARCILLA, A., BOLAÑOS-SÁNCHEZ, R. and SAIROUNI, A. Atmospheric conditions during severe wave storms in the North-Western Mediterranean. Generation, evolution, decay and implications. 37 th CIESM Congress, Barcelona, 24, 9 pp. DOLAN, R. and DAVIS, R.E. An Intensity Scale for Atlantic Coast Northeast Storms. Journal of Coastal Research. Vol. 8, 1992, pp EUROSION. Vivir con la erosión costera en Europa- Sedimentos y espacio para la sostenibilidad. Comisión Europea. Oficina para las Publicaciones Oficiales de las Comunidades Europeas. 25, 4 pp. OJO AUTOR, FALTA CIUDAD DE EDICIÓN. GARCÍA, M.A., SÁNCHEZ-ARCILLA, A., SIERRA, J.P., SOSPEDRA, J. and GÓMEZ, J. Wind Waves of the Ebro Delta, NW Mediterranean. Journal of Marine Systems. Vol. 32 ingeniería hidráulica en méxico/abril-junio de 28

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12 Abstract MENDOZA, E.T. & JIMÉNEZ, J.A. Coastal storm classification on the Catalan littoral (NW Mediterranean). Hydraulic engineering in Mexico (in Spanish). Vol. XXIII, no. 2, April-June, 28, pp This paper presents a storm classification for the Catalan coast (NW Mediterranean) based on wave energy content. The threshold for storm definition has been selected based on the wave characteristics of the area, bearing in mind the minimum conditions to generate a significant response of the coast. The threshold resulted in a 2-m wave height and 6 hours of duration. Additionally, a criterion was included in order to take on account the double peak storms which are relatively frequent in the area. The storms were catalogued in five classes by means of cluster analysis and supervised classification, where each class is defined as a function of mean values of wave height, period, and duration. Direction, seasonality, as well as the storm surge magnitude during the storms was also evaluated. Finally, a spatial variability analysis is presented for each storm category along the Catalan coast in order to characterize the areas with higher risk potential to the impacts of such events. Keywords: marine climate, waves, storm scale, storm surge. Dirección institucional de los autores: E. Tonatiuh Mendoza José A. Jiménez Laboratori d Enginyeria Marítima Universitat Politècnica de Catalunya C/Jordi Girona 1-3, Campus Nord ed. D1 834 Barcelona, España teléfono: + (34) (93) fax: + (34) (93) tonatiuh.mendoza@upc.edu jose.jimenez@upc.edu OJO AUTOR, DESEA AGREGAR LOS GRADOS ACADÉMICOS DE LOS AUTORES? 34 ingeniería hidráulica en méxico/abril-junio de 28