EL MODELO DE TRAYECTORIA PETROMAR DURANTE EL PEOR DERRAME DE PETROLEO DEL CONTINENTE AMERICANO.

Transcripción

1 EL MODELO DE TRAYECTORIA PETROMAR DURANTE EL PEOR DERRAME DE PETROLEO DEL CONTINENTE AMERICANO. Amilcar E. Calzada 1, Karelia Fernández 1, Yanisley Guilarte 2, Raúl Rodríguez 1, Reinaldo Casals 1, Yoandy Alonso 3, Pedro Pérez 1, Yudmila Amboaje 1, Nidia Rodríguez 1, Carmen Larrinaga 1, Hugo Rodríguez 1, Nilo Hernández 1, Sandra Samper 1 y Frank Ortega 1. (1) Centro de Meteorología Marina, (2) Centro de Pronóstico del Tiempo, (3) Centro de Física de la Atmósfera, Instituto de Meteorología. Dir. Carretera del Asilo s/n, Casablanca, Regla, C. de La Habana, Cuba. Tel: , Fax: , amilcar.calzada@insmet.cu INTRODUCCION El 20 de abril de 2010 explotó y se incendió la plataforma Deepwater Horizon y dos días después se hunde dando origen así al derrame de hidrocarburos más grande de la región en toda la historia. A partir de ese momento se activaron los grupos antiderrames de los países adyacentes y dentro de ellos Cuba promovió un trabajo importante entre especialistas en derrame, investigadores y tomadores de decisiones en el ámbito nacional. El análisis objetivo por medio de un modelo de trayectoria es fundamental para la obtención de simulaciones en situaciones reales. Esto se une a la experiencia de especialistas en meteorología y oceanografía capaces de interpretar los resultados y corregirlos. Las valoraciones que se realizarán a continuación son el resultado de los reanálisis obtenidos por medio de corridas de la aplicación PETROMAR (que responde a un modelo lagrangiano de trayectoria de petróleo en el mar) una vez transcurridos los períodos considerados. Cada análisis que se ha llevado a cabo en el presente trabajo parte de limitaciones reales en la información general del derrame que no hacen posible que los resultados tengan todos los niveles de detalles que se pudieran obtener.

2 MATERIALES Y METODOS Se realizaron estudios para seleccionar el sitio de información de imágenes satelitales para identificar la posición y la morfología de la mancha. De esta manera se decidió emplear las imágenes MODIS ya procesadas por La Universidad del Estado de La Florida (disponibles en que, aunque sólo poseía la posición en la superficie del mar, lo hacía con homogeneidad y con información útil para la georeferenciación de sus imágenes. Se procedió a la descarga y al paso anteriormente mencionado con la posterior digitalización del perímetro exterior de la mancha de hidrocarburos con proyección wgs84. Este proceso se materializó a través del SIG Mapinfo v8.0, seleccionado por ser sencillo y práctico. El derrame que tuvo lugar en la plataforma presentó índole continua, pero no se conocía con exactitud los valores del flujo de salida del contaminante en superficie. Por este motivo fue necesario idear una situación homóloga para, por medio de PETROMAR, realizar corridas con resultados similares. En todos los casos se le dio especial atención a los fragmentos del contaminante que, desprendiéndose de la mancha principal, descendían en latitud; por constituir el primer peligro sobre las costas cubanas. Cada fracción de la mancha fue concebida (en los escenarios construidos) como un pequeño derrame instantáneo iniciado en el momento en que se tomó la imagen satelital, figura1.

3 Figura 1. Representación de fracciones de la mancha producida por el derrame. Se descargaron y almacenaron además, los datos de las variables correspondientes al viento y a las corrientes marinas del período entre el 21 de abril y el 30 de julio. La parte atmosférica se obtuvo por medio de las corridas del modelo regional MM5 (implementado en el CFA del INSMET) y del GFS (descargado de Internet). Los datos oceanográficos se extrajeron del modelo regional HYCOM (descargado de Internet) del servicio COASTWATCH de la NOAA (disponible en Internet) y del modelo POM (implementado en el IDO). Finalmente, teniendo en cuenta las condiciones para el reanálisis y la frecuencia de datos de cada uno de ellos, se empleó el MM5, el COASTWATCH y el HYCOM (Calzada et Al. 2009). En la generalidad de los casos los análisis se llevaron a cabo hasta las 72 horas (3 días) considerando una efectividad alta y hasta 144 horas (6 días) con media efectividad, aunque en los días de derrames se trabajó hasta con estimaciones de 360 horas (15 días). - Selección y preparación para las corridas. Se escogieron seis casos para reanalizar el proceso de forma integral, incluyendo instantes en que fracciones de la mancha se acercaron al territorio nacional.

4 De toda la información obtenida a través del SIG (sobre los datos de las imágenes MODIS para varios instantes) se valoraron los instantes iniciales y finales para preparar cada uno de los escenarios en la modelación de la trayectoria. De esta manera se hicieron coincidir estos tiempos con los reportes de las imágenes. Con esta idea no sólo se logra explicar el proceso de transporte de la mancha (en instantes intermedios) y demás procesos físicos, sino también evaluar la efectividad de los cálculos realizados. Tabla 1. Instantes reportados por satélite, empleados para las corridas de PETROMAR. No. Tiempo inicial de la corrida Tiempo de comprobación Fecha hora Fecha hora 1 31/05/ :00 GMT 01/06/ :00 GMT 2 01/06/ :00 GMT 06/06/ :00 GMT 3 06/06/ :00 GMT 07/06/ :00 GMT 4 09/06/ :00 GMT 11/06/ :00 GMT 5 10/06/ :00 GMT 11/06/ :00 GMT 6 18/06/ :00 GMT 19/06/ :00 GMT - Situación favorable para futuras simulaciones. El derrame analizado presentó condiciones de vertimiento complejas, con índole continua y ubicado en el lecho marino. Con anterioridad se explicó cómo nuestro equipo de trabajo interpretó el suceso que posteriormente simuló, sin embargo con las condiciones actuales donde se desarrolla la prospección en aguas de la ZEE que pertenece a Cuba, este suceso debería concebirse en toda su dimensión. Las ideas y metodología de trabajo que se llevaron a cabo durante el proceso de la BP, sentaron las bases para el posterior desarrollo del modelo y los especialistas.

5 Para cubrir este objetivo se programó el ascenso del chorro de petróleo hasta la superficie y se perfecciona el tipo de derrame continuo. Para el primer hecho se consideran las condiciones del crudo y del entorno que le rodea, se dispone de las componentes de la velocidad de la corriente en múltiples niveles de la profundidad. Se trabaja en el perfeccionamiento de nuevos modelos de circulación marina para obtener mejores detalles y en la evaluación del impacto sobre el medio marino, en colaboración con el Instituto de Oceanología (IdO) y el Centro de Investigaciones Marinas del MINAL El programa creado para modelar el ascenso de denomina Mar v1.0 y posteriormente se convertirá en una de las partes de la aplicación principal. ANALISIS DE LOS RESULTADOS - Comparación entre los cálculos de PETROMAR y las imágenes MODIS de satélite. Esta comparación se realiza a pesar de no tener conocimientos sobre los tipos de respuesta que fueron aplicados sobre la mancha, ni el momento de producirse, fenómeno que indudablemente altera el estatus del contaminante en superficie. En todos los casos PETROMAR representa con puntos rojos la ubicación de las partículas en el último instante de tiempo y con grises los de su tránsito en tiempos intermedios. Se mostrarán los casos 1, 2, 4 y 5 por resultar los más interesantes. Caso1: La fracción de la mancha se ubicaba el 31 de mayo (con estrellas negras) y el día primero en el punto 1 (con estrellas amarillas). Existe una buena correspondencia entre lo calculado y las imágenes de satélite, aunque los cálculos auguraban una mayor extensión.

6 Figura2. Comparación entre lo calculado y las imágenes del satélite para el caso1. Caso2: La fracción de la mancha se localizó inicialmente en el punto1, el día 4 apareció únicamente en el punto 2 y el día 6 en los puntos del 3 al 6. El modelo establece un nexo interesante entre los tres instantes, demostrando que se trata de la misma fracción inicial. Figura 3. Comparación entre lo calculado y las imágenes del satélite para el caso2. Caso4: El modelo partió de dos fracciones en áreas identificadas por los puntos 1 y 4. A la hora de la comparación, los cálculos indicaban las áreas de puntos 2 y 6 (de color verde oscuro) lo

7 que entra en armonía con las localizaciones del día 11 en los puntos 3 y (5ª y 5b) respectivamente. La diferencia en la trayectoria de abajo podría estar vinculada al empleo de dispersantes (no tenido en cuenta en el modelo). Figura 4. Comparación entre lo calculado y las imágenes del satélite para el caso4. Caso5: El área de partida se representa con los rombos azules en el punto1 y el día siguiente el equipo de trabajo se preguntó si la localización en los puntos 2, 3 y 4 se relacionaba a la del día anterior. La representación del modelo muestra que la deriva de la mancha se producía hacia el Noroeste, tanto para los datos del COASTWATCH como para los del HYCOM, posicionándose en las áreas de puntos 5a y 5b. Por este detalle se considera que no existe relación directa entre tales fracciones.

8 Figura 5. Comparación entre lo calculado y las imágenes del satélite para el caso5. - Situación actual de las simulaciones. A través de Mar v1.0, se logran brindar elementos interesantes del chorro de crudo y del flujo marino que lo mueve y modifica. La figura 6 evidencia que la representación gráfica debe seguir mejorando en aras de una interpretación más fácil, pero indudablemente que con los detalles de dirección y distancia de desvío del chorro (o desviaciones latitudinales y longitudinales según se elija), el tiempo de ascenso, así como cualquier otra característica adicional, se gana mucho en información. Figura 6. Trayectoria del eje del chorro de hidrocarburos, luego de un derrame en el lecho marino. El origen de coordenadas 0,0,0; indica el punto donde se produjo el hecho.

9 Los modelos hidrodinámicos que en estos instantes se corren con posibilidades de lograr un buen rendimiento operativo son el SISCOM, creado e implementado en el Ido y el ROMS, implementado en el CFA del INSMET. La metodología de trabajo se apoya en realizar la mayor cantidad de ejecuciones del modelo de trayectoria ya sea con uno o con el otro, de manera de poder disponer de la mayor cantidad de elementos entre los que realizan las consideraciones finales. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1. Ha sido posible ajustar las salidas de la aplicación PETROMAR a las necesidades de simulación del transporte en situaciones reales. 2. Con los datos disponibles de HYCOM, COASTWATCH y MM5 se puede realizar el reanálisis de la trayectoria de la mancha de hidrocarburos en el mar a través del empleo de PETROMAR en aguas profundas, aunque se puede apoyar el trabajo con otras alternativas de entrada. 3. Se logró comprobar la relación entre las fracciones de la mancha para los casos 1, 2 y 4. Para el caso 5 se considera que no existe relación directa entre las partículas iniciales y finales. 4. Se programó el ascenso del petróleo hasta la superficie con la creación de un programa en MATLAB que informa las coordenadas de salida, así como el tiempo que demora el proceso, el tamaño de las partículas, las condiciones dinámicas del flujo marino, etc. BIBLIOGRAFIA - Ballester, Maritza y Rubiera, José; ; Resumen de temporada ciclónica; Instituto de Meteorología, CITMA; - CALZADA, A.; FERNÁNDEZ, K.; GUILARTE, Y.; RODRÍGUEZ, R.; CASALS, R.; AMBUAJE, Y.; RODRÍGUEZ, N.; PÉREZ, P. J.; LARRINAGA, C.; RAMOS, A.; 2009; Resultado 1 del Proyecto Ramal: Simulación Numérica de las Corrientes Marinas y

10 Campos de Oleaje, su Influencia Sobre los Derrames y el Transporte Oceánico de Hidrocarburos. - Colección de autores del Grupo Antiderrame (inédito) 2010, INFORME MARINO # 16, en ocasión del derrame de la plataforma Deepwater Horizon, pp 6. - Colegio de Ciencias Marinas de la Universidad del Sur de La Florida, laboratorio de Oceanografía Óptica y IMaRS (siglas en inglés); abril 2010; sitio: - Pérez Osorio, Pedro J.; Casals Taylor, Reynaldo; 2004; Distribución de los tramos costeros del archipiélago cubano atendiendo a sus características Geomorfológicas; Inédito. - SALAS, ISIDRO; PÉREZ, RAFAEL; GARCÍA, OMAR; RODRÍGUEZ, CARLOS; PÉREZ ADA L.; 1998; Mapa de Peligro por Surgencias de Ciclones Tropicales; Boletín de SOMETCUBA, Volumen 4 Número 1. - Trinanes, Joaquín A.; 2009; Sitio del Servicio Coastwatch: - University of South Florida site: September 2010 Oil Spill Resulting From Gulf of Mexico Rig Fire on April 21, 2010.