CORRIENTES DE MAREA EN CANAL PULLUCHE-BAJO ROEPKE

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1 CORRIENTES DE MAREA EN CANAL PULLUCHE-BAJO ROEPKE 117 Manuel Castillo Silva* Introducción Una de las características distintivas de las corrientes de marea en fiordos y canales es la evidente reversibilidad de la circulación, a diferencia de las corrientes rotatorias observadas generalmente en la zona costera donde la marea provoca movimientos elípticos. Esta reversibilidad en la corriente de canales y estrechos normalmente orientados en una dirección específica, provoca corrientes que se dirigen hacia un lado del canal y aproximadamente seis horas después en el sentido contrario (en un régimen de marea semidiurno). En algunos casos, el aumento (o disminución) de la intensidad de la corriente es paulatino y por tanto existe un período donde la corriente puede ser considerada como despreciable (magnitud en torno a cero), conocido como período de estoa. En aquellas regiones de fiordos y canales donde la marea es uno de los forzantes principales de la hidrodinámica, es posible predecir (con un cierto grado de significancia estadística) la intensidad y dirección de estas corrientes. En términos prácticos, esta información es de gran utilidad para la navegación, puesto que se pueden determinar con anticipación los momentos de paso más adecuados a través de un canal determinado. Si bien las corrientes en muchos canales y fiordos responden a la influencia de la marea, existen otros factores que pueden desviar la relación marea-corrientes. Como ejemplo, se tiene el canal Chacao (Cáceres et al., 23), un canal estrecho, conectado en forma directa al océano en donde se generan intensas corrientes de marea (mayores a 6 nudos). Debido a la gran intensidad del flujo, los bordes del canal provocan fricción lateral (y probablemente de fondo) en el sentido contrario, por tanto aparece una región del canal que no sólo depende de la influencia de la marea, sino también de la fricción lateral la cual se comporta en forma no-lineal y por tanto no predecible a partir de los armónicos de marea. En canales más alejados de la influencia directa de la marea, las corrientes de marea poseen una mayor influencia de armónicos de aguas someras, armónicos que aparecen por interacción entre armónicos de frecuencias similares (Foreman, 1978; Speer et al., 1991). Otro factor importante a tener en cuenta en la desviación de la relación mareacorrientes es la influencia del viento local (Cáceres et al., 22), ya que en estas zonas se produce el fenómeno de encajonamiento del viento, de esta forma la influencia del viento en la capa superficial podría actuar como un agente de intensificación (o disminución) una determinada corriente. El objetivo del presente trabajo es efectuar una comparación entre las corrientes observadas con un perfilador en el bajo Roepke-canal Pulluche, y las corrientes pronosticadas utilizando la metodología propuesta por Foreman (1978), con la finalidad de producir una tabla de corrientes del sector. *Oceanógrafo. Programa de Corrientes, Sección Dinámica Costera.

2 118 Resultados Durante la campaña de mediciones de corrientes llevada a cabo en abril de 24, se instaló un sistema de anclaje en el bajo Roepke, canal Pulluche (Fig. 1). La corriente fue medida utilizando un correntómetro perfilador acústico Doppler (ADCP, en sus siglas en inglés), el cual permitió obtener mediciones cada 1 m hasta la superficie a intervalos de minutos, por un total de 63 días. El ADCP fue posicionado a 1 m del fondo con sus transductores mirando hacia la superficie. Fig. 1: Ubicación del anclaje, en el canal Pulluche. La línea secundaria fue ubicada bajo la boya (punto A) a 22 m de profundidad, mientras que la línea principal con el ADCP (punto B) quedó a 14 m de profundidad Distancia a Superficie (m) Abril Mayo Fig. 2: Serie de elevación de la superficie, basado en la intensidad del eco recibida por el ADCP. Es posible ver que la señal responde a las variaciones del nivel del mar esperadas, con menor rango durante cuadratura y mayor rango durante sicigias. Debido a la forma de medición de las corrientes con los transductores del ADCP mirando hacia arriba, fue posible obtener como dato complementario las perturbaciones de la superficie. Estas perturbaciones están claramente relacionadas con la marea, tal como se puede apreciar en la Fig. 2. La Fig. 2 muestra las variaciones estimadas de la superficie del nivel del mar, entre el 8 de abril y el de junio de 24, identificándose las fases lunares durante el citado período. En este caso el ADCP se instaló a 12 m de profundidad, utilizando una maniobra de fijación diseñada especialmente, para las intensas corrientes del lugar. La fijación estable permitió discriminar las variaciones asociadas al forzante marea, donde el espectro de energía (Fig. 3) muestra claramente picos asociados a las frecuencias de marea semidiurna (11,9 horas) y diurna (22,6 horas).

3 -1 Densidad espectral (m cph ) Frecuencia (cph) 6.2 Fig. 3: Densidad espectral de la serie de altura de la superficie sin media y sin tendencia, el espectro fue calculado con 12 grados de libertad, lo cual entregó una ventana espectral de días. Se observó que la circulación del área posee una fuerte influencia de la marea. En el sector se registraron corrientes reversibles cuyos cambios de dirección se encuentran ligados al forzante marea (Fig. 5). Como ejemplo se puede apreciar que durante el período entre el 23 y el 3 de abril se registraron menores intensidades de corrientes, asociado a las menores amplitudes del nivel del mar (Fig. 2) durante la cuadratura. La variabilidad principal justamente se registró en la componente V (que contiene las variaciones norte-sur), la cual presenta un comportamiento típico de corriente de marea. Debido a la estrecha relación entre el comportamiento de las corrientes y las variaciones del nivel del mar, se procedió a calcular los armónicos de las corrientes, con la finalidad de obtener un pronóstico de las corrientes de marea del sector y de esta forma poder establecer a priori el comportamiento del vector en el canal Pulluche. 119 Para el caso de las corrientes se relacionó la información recolectada correspondiente a la capa Nº 7 ubicada a 4 m de profundidad, ya que, por una parte las capas más superficiales podrían contener información errónea al quedar expuestas al aire (Fig. 2), mientras que por otra parte estas corrientes pueden ser representativas de la corriente percibida por una embarcación navegando por el sector de estudio (Fig. 1). El análisis de estos datos indicó que las direcciones predominantes fueron S (37,8%) y N (32,19%), indicando (como era de esperarse) que la componente norte-sur explicó más del 94% de la varianza total. Todas las otras direcciones representaron el otro tercio de la varianza total de la serie (app. 35%). Del análisis de magnitud se apreció que más del 25% de las magnitudes registraron intensidades mayores a cm/s (> a 2 nudos), llegando a un máximo de 235 cm/s (4,6 nudos) en la dirección sur (Fig. 4). ) Fr ecue nc ia (% uen (%) Frec cia N NE E SE S SW W NW Dirección (º) Magnitud (cm/s) Fig. 4: En la figura se presentan, A) La frecuencia de dirección y B) La frecuencia de magnitud de la corrientes medidas a 4 m de la superficie en el canal Pulluche. A B

4 12 2 Component e U (cm s-1) Componente V (cm s-1) Abril Mayo Fig. 5: Diagrama de trazos de corrientes y componentes ortogonales U y V, para la séptima capa situada a 4 m de la superficie. Tabla I. Armónicos de corrientes, capa 7 Bajo Roepke (abril-junio/24) 788 ADCP BJO. ROEPKE NAME SPEED MAJOR MINOR INC G G+ G - 1 Z MM MSF ALP Q Q O NO K J OO UPS EPS MU N M L S ETA MO M MK SK MN M SN MS S MK SK MN M MS SM MK M

5 Para efectuar la estimación de los armónicos de las corrientes, se trabajó con los datos horarios (en forma análoga al nivel del mar). El análisis permitió estimar 36 armónicos de las corrientes, los cuales se presentan en la Tabla I. El análisis consiste en el ajuste por mínimos cuadrados Foreman (1978). En este análisis se obtiene la inclinación de la elipse de varianza asociada a cada armónico. Los armónicos obtenidos indicaron que los de mayor importancia (magnitud) fueron los armónicos M2 cuyo eje máximo registra 3,8 cms 1, S2 con 5,2 cm s 1 y N2 con 3,7 cms 1 (Tabla I), todos los cuales son armónicos semidiurnos, en forma consistente con los apreciado en el nivel del mar (Figs. 2 y 3). Una vez obtenidos los armónicos de las corrientes, fue posible efectuar un pronóstico del comportamiento del vector, en tanto que para verificar el ajuste del pronóstico se comparó el dato observado con el pronosticado (Fig. 6). El ajuste entre ambas series fue mayor al 95%, esto implica que sólo un 5% de la varianza no se ajustó a los resultados del pronóstico. En este caso la relevancia es que no sólo fue posible establecer un valor puntual (como la estoa) desde este análisis, sino que permitió determinar en más del 95% tanto la dirección como la magnitud de la corriente. Es importante señalar que este análisis sólo pudo efectuarse por dos motivos esenciales: 1) se contaba con una serie de 63 días de duración (lo ideal en estos casos son series de una duración mayor o igual a 3 días), y 2) se apreció una clara influencia de la marea en las corrientes del bajo Roepke. 121 Observado Pronóstico - 2 cm Abril Mayo Fig. 6: Diagramas de trazos de las corrientes, de la capa Nº 7 (4 m). En negro se presentan las corrientes observadas, mientras que en rojo se tienen las corrientes inferidas usando los armónicos presentados en la Tabla I.

6 122 Conclusión El análisis de mínimos cuadrados de Foreman (1978), para una serie de 63 días de medición, permitió obtener más del 95% de ajuste entre los pronósticos observados y los pronosticados, estableciéndose el procedimiento para la emisión de futuros pronósticos de corrientes para esta importante vía de navegación. Referencias CÁCERES, M., A. VALLE-LEVINSON, H. SEPÚLVEDA & K. HOLDERIED. 22. Transverse variability of flow and density in a Chilean fjord. Cont. Shelf Res., 22: CÁCERES, M., A. VALLE-LEVINSON & L. ATKINSON. 23. Observations of Cross-channel structure of flow in an energetic tidal channel. J. Gephys. Res., 8 (C4) 3114: FOREMAN, M Manual for currents analysis and prediction. Pacific Marine Science Report Institute of Ocean Sciences, Patricia Bay. Sidney, B. C., 65 pp. SPEER, P. E., D. G. AUBREY & C.T. FRIEDRICHS Nonlinear hydrodynamics of shallow tidal inlet/bay systems. En: B. B. Parker (ed.). Tidal hydrodynamics. John Wiley & Sons, New York, pp