2. CARACTERIZACIÓN DE LA TORMENTA Durante los días 10 al 16 de Noviembre del 2001 la cuenca Mediterránea Occidental se vio afectada por uno de los temporales más severos ocurridos en los últimos tiempos. Este temporal afectó muy especialmente al levante peninsular y las Islas Baleares, así como la costa marroquí y argelina, dejando a su paso grandes pérdidas tanto en vidas humanas como en daños materiales. Este temporal se caracterizó por tener vientos y oleaje de una gran intensidad, llegándose a alcanzar alturas máximas de 10 metros con períodos pico de 14 segundos. La descripción de la meteorología sinóptica ha sido extraída del boletín mensual de Puertos del Estado realizado el Noviembre de 2001. 2.1 CONDICIONES METEOROLÓGICAS DE MESOESCALA La situación meteorológica causante de dicho temporal se caracteriza por la existencia de un anticiclón, es decir, una zona de altas presiones, que bloquea la circulación en esta dirección, originándose tanto a barlovento como a sotavento del mismo dos intensas zonas de bajas presiones o borrascas. Este evento presenta su inicio el día 10 de Noviembre cuando se observa la presencia de un intenso anticiclón al noroeste de la Península Ibérica y sobre el Océano Atlántico y una baja cuyo centro se sitúa en el Norte de África, que es la causante de los fuertes vientos que soplaron sobre las áreas anteriormente citadas. En análisis posteriores, 11 de noviembre a las 6h, se observa un desplazamiento de la baja hacia el Norte. Este movimiento se ve acompañado de una profundización e intensificación de la misma, favorecida por su paso de tierra a mar. La nueva situación de la baja al Sudeste de las Baleares produce fuertes gradientes de presión entre la costa africana y las Islas Baleares, así como entre estas últimas y el Levante español, siendo afectadas estas zonas por vientos de gran intensidad así como eventos de precipitación torrencial. Conforme avanza el día 11, al igual que en días sucesivos la baja va desplazándose, forzada por el anticiclón situado sobre el Atlántico, hacia el nornordeste, produciéndose una desintensificación de la misma, acompañada de un descenso general del viento. A partir del día 15 la baja se ve forzada nuevamente por el anticiclón a desplazarse en dirección sudsudoeste, situándose su centro de acción sobre las Baleares, produciendo un nuevo temporal de viento que afecta esta vez a las zonas costeras de Cataluña, Levante, así como el norte de las Islas Baleares. Conforme el anticiclón va abandonando su situación de bloqueo sobre el Atlántico para adentrarse tierra adentro en el continente, se observa un paulatino descenso de las condiciones meteorológicas sobre el Mediterráneo occidental. A partir de día 16 empezaba a finalizar uno de los mayores temporales de los últimos tiempos para muchas de las regiones costeras de la cuenca del Mediterráneo occidental. En la figura 2.1 se presenta la evolución del centro de la baja durante todo el temporal. TESINA DE FIN DE CARRERA -4-
12-11-01 15-11-01 16-11-01 17-11-01 14--11-01 11-11-01 13-11-01 9-11-01 10-11-01 Figura 2.1 Evolución de la situación del centro de la borrasca durante el temporal. Fuente propia. Como se puede ver en los mapas de presión en superficie de la figura 2.2, en los dos picos de la tormenta, sobretodo en el primero, se alcanzaran presiones anormalmente bajas. Así, en el primer pico se alcanzaron presiones inferiores a los 994 milibares, y en el segundo se bajó de los 1002 milibares. Figura 2.2 Mapas isobáricos en superficie para los días 11 y 15, de izquierda a derecha respectivamente. Fuente: Servicio Meteorológico Británico. TESINA DE FIN DE CARRERA -5-
Figura 2.3 Mapas isobáricos realizados los días 11 a las 00 GMT y 15 a las 12 GMT (de izquierda a derecha respectivamente en la parte superior) realizados con el modelo MASS a una altura geopotencial de 500 hpa. En la parte inferior se presentan las imágenes Meteosat tomadas en los mismos instantes de tiempo. Fuente: www.infomet.fcr.es. TESINA DE FIN DE CARRERA -6-
La presión va a ser una variable fundamental en el estudio ya que gradientes de presión generan viento y los centros de bajas presiones, denominadas borrascas, provocan un aumento del nivel medio del mar. El aire se desplaza desde los centros de altas presiones a los de bajas presiones y, al aumentar el gradiente de presión, aumenta la velocidad en la que sopla el viento. En la figura 2.4 se presentan unas simulaciones a 10m de altura realizadas con el modelo modelo HIRLAM del Instituto Nacional de Meteorología. En ellos podemos apreciar la dirección y la velocidad del viento en los dos picos del temporal. Como podemos observar, durante el primer temporal el viento soplaba fundamentalmente del norte en todo el levante peninsular y Baleares y, en el segundo temporal, la borrasca centrada en las Baleares produjo un giro ciclónico del campo de vientos centrado en Mallorca que ocasionó que los vientos soplaran del noreste en el levante peninsular. Como sabemos, el viento será una variable fundamental, ya que el viento será el que generará el oleaje. Figura 2.4 Mapas de viento del día 11 a las 00 GMT y del día 15 a las 12 GMT, de izquierda a derecha, respectivamente. Fuente: Boletín de Puertos del Estado. TESINA DE FIN DE CARRERA -7-
2.2 OLEAJE Las condiciones meteorológicas descritas en el apartado anterior tuvieron como consecuencia el desarrollo de un temporal de mar. A continuación se describe y analiza en detalle las características del temporal en cuanto al oleaje generado se refiere. Dada la magnitud de la perturbación existente durante el evento y los daños observados en prácticamente la totalidad de la costa mediterránea española, se procede a analizar la variabilidad espacial de las características de la tormenta utilizando casi todos los registros disponibles. La información del oleaje ha sido extraída de los registros efectuados por la red de boyas que barren el levante español. La definición del oleaje ha sido realizada en términos de altura, período y dirección de las olas. 2.2.1 RED DE BOYAS Para la determinación del oleaje disponemos de los datos registrados por un abanico de boyas que cubren todo el levante español. Estas boyas pertenecen a dos redes de medida diferentes: la XIOM o red de instrumentos oceanográficos y meteorológicos del litoral catalán y la REMRO que es la red de instrumentos de Puertos del Estado. Así pues, para analizar el litoral catalán utilizaremos los datos registrados por las boyas de la XIOM y para el resto de levante español utilizaremos los datos de las boyas pertenecientes a la REMRO. Las boyas pertenecientes a la XIOM se encuentran fondeadas en Rosas, la Tordera, el Llobregat y el Cap Tortosa. Están fondeadas a profundidades que oscilan entre los 40 y 70 metros, es decir, en condiciones de aguas profundas o de transición desde el punto de vista del oleaje incidente durante los temporales. La configuración de las boyas es tal que suministra información del olaje tanto estadística como espectral. Así, un mismo parámetro como puede ser la altura de ola puede quedar definida por su valor estadístico H 1/3 o bién por H m0 como su valor espectral y, a priori, estos valores deben ser equivalentes. <en este trabajo se ha utilizado principalmente la información estadística completada con los valores de ciertas variables típicamente espectrales como puede ser el período de pico y la dirección del oleaje. Las boyas pertenecientes a la REMRO que terminarán de cubrir toda la región afectada por el temporal estarán fondeadas en Mahón, Valencia, Alicante, Palos y Gata. Estas boyas están fondeadas a profundidades que oscilan entre los 40 a 70 metros a excepción de Mahón que está a una profundidad de 300 metros, es decir, nuevamente están fondeadas a profundidades tales que pertenece a aguas profundas o intermedias En la figura 2.5 se muestra la situación geográfica de las boyas utilizadas y en la tabla 2.1 se describen las principales características de las mismas. TESINA DE FIN DE CARRERA -8-
Tortosa Roses Tordera Llobregat Valencia Mahón Alicante Palos Gata Figura 2.5 Situación de las boyas utilizadas para el análisis efectuado. Fuente propia. Como se puede apreciar en la figura 2.5, utilizamos una serie de boyas que cubren prácticamente la totalidad del levante español. Situación boya Latitud Longitud Profundidad Tipo de boya Rosas 42º10,7 N 3º11,7E 46 Waverider escalar Tordera 41º38,9 N 2º48,9E 74 Waverider escalar Llobregat 41º16,6 N 2º08,4E 45 Waverider escalar Tortosa 40º43,2 N 0º58,8E 60 Waverider direccional Mahón 39º43,1'N 4º26,5' E 300 Wavescan direccional Valencia 39º28,0' N 0º17,0' W 20 Waverider escalar Alicante 38º15,0' N 0º25,0' W 50 Waverider escalar Palos 37º39,2' N 0º38,3' W 67 Waverider escalar Gata 36º42,8' N 2º12,2' W 35 Waverider escalar Tabla 2.1 Características de las boyas utilizadas. Fuente propia. TESINA DE FIN DE CARRERA -9-
2.2.2 CARACTERIZACIÓN DEL OLEAJE EN LAS BOYAS Este apartado pretende analizar las características del oleaje a lo largo del levante español. Para ello, disponemos de los registros de las boyas anteriormente citadas. Este temporal se caracterizó por tener unas características del oleaje del todo anormales en el levante español. Así, se alcanzaron alturas del oleaje muy grandes, con una persistencia de varios días, además de unos períodos del oleaje muy grandes. De los registros del oleaje registrados en las boyas se observa como las alturas de ola fueron distintas según la boya donde se tomaron las medidas. Así, en la boya de Mahón midió un pico de altura significativa de 7,34 metros a las 0 h del día 11 y que el oleaje más bajo que se registró a lo largo de los seis días que duró el temporal fue de casi 3 metros de altura significante. En las demás boyas se alcanzaron alturas significativas máximas de 4 a 5 metros. Destacar que en Tortosa se registró una altura máxima de 9,92 metros a las 3h del día 11 o los 8,72 metros del cabo de Palos a las 18h del día 9. En las próximas hojas se representa una serie de gráficos las variables más significativas del oleaje en las boyas analizadas. En cuánto a los períodos, destacar que se alcanzaron períodos medios de alrededor los 8-9 segundos y períodos de pico de hasta 13 y 14 segundos, valores que son del todo inusuales en el Mediterráneo español. En las figuras 2.6 y 2.7 se muestran los gráficos de la altura significante y del período medio del oleaje durante todo el temporal en cada una de las boyas analizadas. En la tabla 2.2 se muestran los valores máximos y el momento en que se producen de la altura significante en los dos picos del temporal. La boya de Rosas tuvo algún problema durante el período en que se produzco el segundo pico de temporal, por ello no tendremos valores del oleaje en este período. Rosas Tordera Llobregat Tortosa Mahón Valencia Alicante Palos Gata pico día Hsmax 418 451 403 549 734 435 360 494 421 11 hora-día 7-11 11-11 6-11 3-11 0-11 4-11 3-11 9-10 11-10 pico día Hsmax 445 399 596 516 354 283 256 221 15 hora-día 21-15 0-16 13-15 0-15 15-15 8-15 2-15 17-12 Tabla 2.2 Altura significante en cada uno de los dos picos de la tormenta. Fuente propia. Respecto a la duración del evento entendido como temporal de mar, es decir, definido por una altura de ola superior a 1,5 metros, es decir, el doble de la altura significante media anual en el Mediterráneo. Definiendo temporal de esta manera, encontramos que, durante el período del 8 al 18 de Noviembre de 2001, se produjeron dos temporales distintos que, en la mayoría de las boyas analizadas, tienen sus picos en los días 11 y 15. En el caso de Mahón, en ningún período entre el día 11 y 15 se baja de una altura significante de 1,5m, por lo que en este caso solamente podremos decir, estrictamente, TESINA DE FIN DE CARRERA -10-
que se está produciendo un sólo temporal pero con dos picos claramente diferenciados temporalmente. En la tabla 2.3 se muestra la fecha de inicio, fin y duración de cada uno de los dos temporales en las boyas analizadas. Rosas Tordera Llobregat Tortosa Mahón Valencia Alicante Palos Gata temporal inicio 9-10 18-10 6-10 18-9 21-8 20-9 20-9 18-9 7-10 día 11 fin 3-12 11-12 5-12 14-12 8-12 23-11 4-12 18-10 duración 43 42 48 69 18-17 60 51 58 11 temporal inicio 0-15 8-14 18-14 17-14 19-14 21-14 13-12 día 15 fin 0-17 1-17 21-16 209 12-16 19-15 19-15 7-13 duración 48 65 53 43 24 22 18 Tabla 2.3 Duración y momento en que se producen los temporales. Fuente propia. Una variable fundamental para el análisis consiste en conocer la dirección del oleaje incidente. En este sentido, solamente dos de las boyas analizadas, Tortosa y Mahón, son direccionales, siendo las restantes boyas escalares. También se dispone de los datos de las predicciones de la dirección del oleaje en una serie de nudos de una malla que barre el levante español realizadas por el CIIRC a distintos horizontes temporales. Para conocer la dirección del oleaje en las boyas de la XIOM se asume la dirección del nudo del modelo más próximo a cada una de las boyas utilizadas. La predicción que se asume que tiene mayor fiabilidad es la realizada a un horizonte de 36 horas (Clima marítimo en la costa catalana. Implicaciones para la predicción del oleaje presentado en las VI Jornadas Españolas de Ingeniería de Costas y Puertos, Jesús Gómez Aguar et al). En la figura 2.7 se muestran los valores de la dirección medidos por la boya de Tortosa durante el evento. En ella podemos observar como, durante ambos picos, el oleaje tenía una dirección del este, concretamente del noreste-este. 360 330 300 270 dirección (º respecto N) 240 210 180 150 120 90 60 30 0 01/10/01 15/10/01 01/11/01 15/11/01 01/12/01 15/12/01 fecha - dd/mm/aa- Figura 2.7 Dirección del oleaje registrado por la boya de Cap Tortosa (Generalitat de Catalunya) durante el último trimestre de 2001. Fuente: Estudio de los basculamientos de las playas de Lloret y Fenals, implicaciones y soluciones posibles ( José A. Jiménez, Agustín Sánchez-Arcilla). TESINA DE FIN DE CARRERA -11-
Figura 2.6 Evolución de la altura significante durante el temporal en las boyas analizadas. Fuente propia. TESINA DE FIN DE CARRERA -12-
Figura 2.7 Evolución del período medio durante el temporal en las boyas analizadas. Fuente propia. TESINA DE FIN DE CARRERA -13-
El contenido energético del oleaje representa la energía que lleva asociado el oleaje y esta variable puede ser parametrizada en términos de H 2. En la figura 2.8 se muestra la evolución del contenido energético en las boyas estudiadas. En primer lugar, podemos ver que las dos tormentas se diferencian más claramente ya que, al elevar la altura al cuadrado, la curva adopta un aspecto más abrupto. En segundo lugar, vemos que las boyas de la XIOM alcanzan valores semejantes en el primer y segundo pico de la tormenta mientras las restantes boyas de la REMRO registran valores claramente más altos en el primer pico de la tormenta, con lo cuál se puede concluir que la segunda tormenta se fue amortiguando en dirección sur. La boya con más contenido energético fue la de Mahón, que recordemos que está situada en la red de aguas profundas, seguida de la boya de Tortosa que, en el segundo pico, alcanza valores más altos que la propia boya de Mahón. Por último, destacar que en la boya de Gata el contenido energético baja significativamente, alcanzando valores del orden de la tercera parte que la media de las restantes boyas. De forma adicional se analiza el flujo de energía, variable que representa la tasa de densidad de energía del oleaje. Esta variable es proporcional a la altura al cuadrado por el período. En la figura 2.9 se muestra el flujo de cada una de las boyas. Podemos observar una forma muy parecida al contenido energético, pero aumentando aún mas los picos de la tormenta, fruto de que, normalmente, al aumentar la altura de ola aumenta el período de la misma. A nivel general, es decir, a lo largo de toda la cuenca mediterránea española, las predicciones de oleaje según varias fuentes pueden versa a continuación. Así, para tener una idea global de los valores de altura significante que se produjeron a lo largo de los picos de las dos tormentas, se puede observar, en las figuras posteriores, simulaciones de oleaje generados por distintos modelos de meteorología que fueron realizados por distintos centros de predicción. En la figura 2.10 se observa dos modelos de oleaje distintos del día 11 de Noviembre a las 0 GMT y en la 2.11 lo mismo para el día 15 a las 12 GMT. TESINA DE FIN DE CARRERA -14-
Figura 2.8 Contenido energético de las boyas analizadas. Fuente propia. TESINA DE FIN DE CARRERA -15-
Figura 2.9 Flujo de energía de las boyas analizadas. Fuente propia. TESINA DE FIN DE CARRERA -16-
Figura 2.10 Mapas de altura significativa para el día 11 a las 0h GMT. La figura superior procede del modelo WAM de Puertos del Estado y la inferior es realizada por el CIIRC a un horizonte de 36 horas. TESINA DE FIN DE CARRERA -17-
Figura 2.11 Mapas de altura significativa para el día 15 a las 12h GMT. La figura superior procede del modelo WAM de Puertos del Estado y la inferior es realizada por el CIIRC a un horizonte de 36 horas. Como se puede observar en la figuras anteriores, el primer pico de oleaje tiene dirección de propagación predominantemente noreste y afecta a la costa de Cataluña, Levante, Baleares y Norte de África y en el segundo la dirección de propagación es más este en la costa catalana y noreste en el resto y afecta muy especialmente a Cataluña y Levante. TESINA DE FIN DE CARRERA -18-
2.3 NIVEL DEL MAR La perturbación meteorológica, a parte de generar un gran oleaje, también provocó una importante subida en el nivel medio del mar ya que éste se vio alterado por la presión atmosférica y la presencia de los vientos. En la figura 2.12 se puede observar la importante subida del nivel del mar frente la playa de Lloret de Mar en un momento pico de la tormenta. Figura 2.12 Tormenta de Noviembre de 2001 en la playa de Lloret de Mar. Obsérvese cualitativamente lo alto que estaba el nivel del mar. Fuente: Estudio del basculamiento de las playas de Lloret y Fenals, implicaciones y soluciones posibles ( José A. Jiménez, Agustín Sánchez-Arcilla). Para tener en cuenta la influencia de la subida del nivel del mar durante el temporal disponemos de los datos de los mareógrafos situados en Barcelona y Valencia, ambos pertenecientes a Puertos del Estado. En la tabla 2.4 se muestran la ubicación y el tipo de marea que se produce en los mareógrafos citados. Mareógrafo Latitud Longitud Tipo de marea Barcelona 41º21 01 N 2º9 41 E Mixta con predominancia componente semidiuna Valencia 39º27 42 N 0º19 33 W Diurna Tabla 2.4 Características de los dos mareógrafos utilizados. Fuente propia. TESINA DE FIN DE CARRERA -19-
La información suministrada por los mareógrafos es la suma de dos contribuciones: la marea astronómica y la marea meteorológica. La marea astronómica se produce por la atracción gravitatoria que ejercen los astros sobre la hidrosfera. La componente principal se debe a la interacción que ejerce, en primer lugar la Luna, seguido de la acción solar, pero además existen otras contribuciones. En el caso del Mar Mediterráneo, al ser considerado una cuenca bastante cerrada, dicha contribución no suele ser mayor de unos 20 o 30 cm. La segunda contribución de la subida del nivel del mar se debe a la marea meteorológica, que es la producida por la acción de la presión y del viento. Debido a la pequeña magnitud de la marea en el Mediterráneo, el porcentaje de variación por efecto meteorológico fue muy considerable. Se debe tener en cuenta que la marea astronómica se mide sobre un cierto nivel de referencia en cada puerto. Por lo tanto, la subida real del nivel del mar será la suma de la marea meteorológica y la marea astronómica referenciada respecto su nivel medio. Es necesario comentar que los mareógrafos están situados en el interior del puerto, por lo cuál solamente miden la contribución provocada por los cambios de presión respecto la marea meteorológica. De esta manera, no tiene en cuenta la sobreelevación del oleaje provocada por las olas (wave set up) ni la sobreelevación provocada por el viento al soplar dela mar hacia la playa (wind set up). Dichas contribuciones pueden tener una cierta importancia y, si no se tienen en cuenta, los resultados quedaran del lado de la inseguridad. Las figuras 2.13 y 2.14 muestra los registros obtenidos por los mareógrafos de Barcelona y Valencia durante el período del temporal. Nivel de mar Barcelona 60 altura (cm) 40 20 0-20 15-9 3-9 15-9 3-10 15-10 3-11 15-11 3-12 15-12 3-13 15-13 3-14 15-14 3-15 15-15 3-16 15-16 3-17 15-17 tiempo (hora-día) nivel de mar total marea astronómica marea meteorológica Figura 2.13 Registro del mareógrafo de Barcelona durante el temporal. Fuente propia. TESINA DE FIN DE CARRERA -20-
Nivel de mar Valencia 60 40 20 0-20 0-9 10-9 20-9 6-10 16-10 2-11 12-11 22-11 8-12 18-12 4-13 14-13 0-14 10-14 20-14 6-15 16-15 altura (cm) 2-16 12-16 22-16 8-17 18-17 tiempo (hora-día) nivel de mar total marea astronómica marea meteorológica Figura 2.12 Registro del mareógrafo de Valencia durante el temporal. Fuente propia. De la figura anterior podemos observar que en Barcelona se presenta un máximo residuo meteorológico de 54 cm a la 8 y 9 del día 11, que es el mayor medido por este mareógrafo en sus diez años de funcionamiento. La suerte fue que en este momento la marea astronómica estaba algo por debajo de su nivel medio, lo que hizo bajar algo este nivel. De esta manera, la máxima subida total sucedió en otro instante, durante las 15 y 16 horas del día 11 alcanzándose valores de 50cm por encima del nivel medio del mar en reposo. En Valencia se alcanza un pico de 57cm de marea meteorológica a las 22h del día 15. En dicho instante, se alcanzó el valor máximo total de la marea que fue de 52cm, ya que en este momento la marea astronómica estaba 5cm por debajo de su nivel medio. Estos valores suben ligeramente si consideramos las oscilaciones presentes en los datos originales cada 5 minutos. 2.4 PERÍODO DE RETORNO El período de retorno se define como el intervalo medio de tiempo entre eventos sucesivos con valor de la variable igual o superior al valor de la variable (así por ejemplo la altura de ola con período de retorno de 50 años es esperable que sea igualada o excedida una media de una vez cada 50 años) y nos proporciona información sobre el grado de excepcionalidad del evento analizado. A la hora de interpretar el clima extremal hay que considerar que si bien el período de retorno representa el intervalo medio entre eventos sucesivos con una altura de ola igual o superior a una altura de ola significante, ello no implica que la probabilidad de presentación de una altura de ola igual o superior en un intervalo menor sea despreciable. Así, de acuerdo con la ROM 02.90 la probabilidad (en %) de presentación, P e, de una ola de una ola asociada a un período de retorno determinado, T r, en un intervalo de tiempo L, viene dada por la fórmula 2.1. TESINA DE FIN DE CARRERA -21-
P 1 100 1 1 Tr L e = Fórmula 2.1 Probabilidad de presentación de una ola asociada a un periodo de retorno en un intervalo de tiempo determinado. Fuente: Rom 02.90. En una primera impresión, se podría suponer que en cada boya el temporal tuviese un periodo de retorno distinto, es decir, podríamos pensar que la presencia de vientos locales provocase que en cada lugar el temporal presentase un grado de excepcionalidad distinto. Pero ello no es así, ya que se conoce que los temporales de Levante a lo largo del litoral catalán tienen un origen común, asociados a eventos meteorológico de mesoescala, con pequeñas variaciones locales en las características del oleaje debido a la propagación a lo largo de la costa y donde, los vientos locales originan una influencia despreciable ( cosa que no ocurre por ejemplo bajo eventos de Mestral-NW o Tramuntana-N). Esto lleva implícito implícito asumir que aunque varíen las características del oleaje local en ambas zonas, puesto que el origen es común, los períodos de retorno deberían ser similares (ver el informe del estudio de los basculamientos en las playas de Lloret y Fenals de José A. Jiménez y Agustín Sánchez- Arcilla. De esta manera, podríamos concluir que, en las zonas donde sabemos que actuó más intensamente dicho temporal, los periodos de retorno de una misma variable son similares, pero no se puede concluir que cada una de las variable tenga un mismo periodo, es decir, sería lógico pensar que el periodo de retorno de las alturas de oleaje es similar en todos los núcleos de acción del temporal, pero podría ser que el periodo de retorno de los períodos o del nivel del mar fuesen muy distinto. De esta manera, cada una de las variables de la caracterización oceanográfica presentará un periodo de retorno distinto. Seguramente, el hecho que en distintas boyas salgan periodos de retorno bastante dispares, se debe atribuir al hecho que presenten series históricas realizadas en distintos periodos. Llegados a este punto, debemos concluir que como más años tengan dichas series más grado de verosimilitud presentan, con lo cuál, le daremos más credibilidad a los resultados que nos salgan de estas boyas que presenten más rango de datos históricos. Dichos períodos de retorno del temporal aumentarían significativamente si considerásemos la probabilidad conjunta de que se presentasen varia de estas variables conjuntamente, es decir, por ejemplo, de que se presentasen alturas de oleaje de un cierto valor y el nivel del mar tuviese otro cierto valor o el periodo tuviese tal otro o de la presentación de dos temporales de tanta intensidad en tan poco tiempo o teniendo en cuenta las direcciones de oleaje. El período de retorno considerando todas las variables conjuntamente sería el periodo de retorno asociado a los temporales de Noviembre, pero éste es difícilmente calculable y en este estudio simplemente se pretende calcular los períodos de retorno asociadas a ciertas variables en ciertos lugares. Acto seguido se procederá a calcular los períodos de retorno de algunas de las variables del temporal a lo largo de todo el Levante español. Como ejemplo de aplicación, se muestra el desarrollo seguido para calcular el periodo de retorno de la altura de oleaje TESINA DE FIN DE CARRERA -22-
significante en la boya de Cap Tortosa. Después se mostrará el resumen en las demás boyas. 2.4.1 BOYA DE CAP TORTOSA Los parámetros A y B de ambas distribuciones se estiman mediante un ajuste por mínimos cuadrados de los datos a la distribución respectiva. En la tabla 2.5 se presentan los parámetros de cada una de las distribuciones así como el coeficiente de correlación, r, obtenidos en el ajuste para las tormentas del E. Gumbell Weibull A 0.801 1.537 B 3.400 2.438 r 0.9868 0.9811 Tabla 2.5 Parámetros de las distribuciones extremales y coeficiente de correlación obtenidos en el ajuste para tormentas del E. Fuente: Estudio de los basculamientos de las playas de Lloret y Fenals ( José A. Jiménez, Agustín Sánchez-Arcilla). La altura de ola, H sr, asociada a cada período de retorno, T r, viene dada por la fórmula 2.2. H s r = A yr + B Fórmula 2.2 Cálculo de la altura de ola asociada a un período de retorno determinado. Fuente: Estudio de los basculamientos de las playas de Lloret y Fenals ( José A. Jiménez, Agustín Sánchez-Arcilla). donde: y r 1 ln ln 1 λ T = r para la distribución Gumbel, y y r = 1/1. 4 [ ln( λ T )] r TESINA DE FIN DE CARRERA -23-
para la distribución Weibull, siendo λ el número medio de eventos por años (en este caso λ=1). En la figura 2.13 se representa gráficamente el clima extremal para ambas distribuciones, mientras que en la tabla 2.6 se presentan los valores de altura de ola asociados a diferentes períodos de retorno. T r (años) Gumbell Weibull H sr H sr +1.65σ H sr H sr +1.65σ 5 4.60 5.41 4.60 5.55 10 5.20 6.30 5.23 6.49 25 5.96 7.45 5.98 7.63 50 6.52 8.31 6.51 8.43 Tabla 2.6 Alturas de ola asociadas a determinados períodos de retorno y límite superior (banda de confianza al 90%) obtenidas mediante ajuste a cada función para tormentas del E. Fuente: Estudio de los basculamientos de las playas de Lloret y Fenals ( José A. Jiménez, Agustín Sánchez-Arcilla). Además de esta altura de ola, en el análisis extremal es importante estimar los intervalos de confianza para las alturas de ola calculadas. Estos dan una medida del nivel de incertidumbre implicado y, ya que generalmente el análisis se realiza a partir de registros de datos relativamente cortos para obtener alturas a períodos de retorno grandes, el nivel de incertidumbre de la estima suele ser grande. En la tabla 2.6 así como en las figura 2.13 y 2.14 se ha incluido también la altura de ola correspondiente al límite superior de la banda de confianza al 90%, que equivale a que la probabilidad de excedencia de ese límite superior sea del 5%, para las distribuciones Gumbel y Weibull, respectivamente. 10 9 8 H s,o (m) 7 6 5 4 3 1 10 100 T r (años) Figura 2.13 Alturas de ola asociadas a determinados períodos de retorno y límite superior (banda de confianza al 90%) obtenidas mediante ajuste a una distribución Gumbell para las tormentas del E. Fuente: Estudio de los basculamientos de las playas de Lloret y Fenals ( José A. Jiménez, Agustín Sánchez-Arcilla). TESINA DE FIN DE CARRERA -24-
10 9 8 H s,o (m) 7 6 5 4 3 1 10 100 T r (años) Figura 2.13 Alturas de ola asociadas a determinados períodos de retorno y límite superior (banda de confianza al 90%) obtenidas mediante ajuste a una distribución Weibull para las tormentas del E. Fuente: Estudio de los basculamientos de las playas de Lloret y Fenals ( José A. Jiménez, Agustín Sánchez-Arcilla). De acuerdo con el clima extremal obtenido para las tormentas del E, la altura de ola alcanzada en la tormenta de Noviembre de 2001 tiene un período de retorno de 24.6 años si consideramos el segundo pico o de 16.5 años si consideramos el primero. Esta práctica concatenación de dos tormentas sucesivas (separadas por un período de 2 días) cada una de ellas con un período de retorno relativamente largo, confiere a este evento todavía mas características de excepcionalidad. Adicionalmente habría que añadir como otro factor contribuyente a la excepcionalidad la presentación conjunta del temporal con un nivel de mar elevado (e.g. Jiménez et al., 1997). 2.5.2 BOYAS DEL ESTADO Como ya sabemos, para nuestro estudio, hemos utilizado las siguiente boyas pertenecientes a Puertos del Estado: en aguas someras las de Valencia, Alicante, Gata y Palos y en aguas profundas la de Mahón. Para calcular el periodo de retorno de la altura significante del oleaje de cada uno de los dos picos se utilizará la fórmula 2.3. x r β 1 = ln λpr 1 γ + α Fórmula 2.3 Cálculo del período de retorno de la altura significante. Fuente: Clima extremal en www.puertos.es (página web de Puertos del Estado). TESINA DE FIN DE CARRERA -25-
donde: x r =altura asociada al periodo de retorno P r. λ =número medio de tormentas por año. α, β, γ = parámetros ajustados a los picos de la serie. El valor de las constantes de la fórmula ha sido extraído de la página web de Puertos del Estado Los períodos de toma de datos para generar las series de datos para poder realizar los cálculos de los períodos de retorno son los siguientes: Mahón_ de Abril 1993 a Diciembre 2000 Valencia_ de Septiembre 1985 a Diciembre de 2001 Alicante_ de Septiembre 1985 a Diciembre de 2001 Palos_ de Noviembre 1985 a Diciembre de 2001 Gata_ de Abril 1991 a Diciembre 2001 Se usará el valor medio calculado a partir de esta expresión, prescindiendo de los valores que quedan dentro de las bandas de confianza del 90%. Realizando dicho proceso, obtenemos los períodos de retorno mostrados en la tabla 2.7. Boya Mahón Valencia Alicante Palos Gata α 3.24 1.41 1.06 3.24 2.41 β 1.52 0.73 0.53 1.52 0.77 γ 1.69 1.17 0.93 1.69 1.47 λ 13.62 13.31 40.7 13.62 8.46 Hs primer pico 7.34 4.35 3.6 4.04 2.49 Hs segundo pico 5.16 3.54 2.83 2.56 2.21 τ primer pico 15.5 12.4 1.8 0.1 0.12 τ segundo pico 0.32 2.5 0.53 Menor a 0.1 Menor a 0.12 Tabla 2.7 Períodos de retorno de las boyas de la REMRO para cada uno de los picos. Fuente propia. En primer lugar, vemos que el primer temporal tuvo una mayor intensidad que el segundo. En segundo lugar, tener en cuenta que la boya de Mahón no tiene en cuenta el temporal de Noviembre para generar su serie histórica de datos, mientras que en las demás sí está incluida, con lo cuál, sería lógico pensar que estaremos sobrevalorando los períodos de retorno de Mahón comparativamente al proceso realizado para calcular el de la demás boyas, por lo cuál, deberíamos aumentar algo el periodo de las demás boyas o disminuir el de Mahón, para tener de esta manera unos criterios algo más uniformes TESINA DE FIN DE CARRERA -26-
para establecer comparaciones entre las distintas zonas y tener, de esta manera, unas herramientas más precisas para conocer las zonas más expuestas a los temporales. Sabiendo que los temporales de levante son los que tienen el mayor fetch y por tanto los que generan mayores oleajes en nuestro litoral y que el campo de vientos del temporal podríamos catalogarlo de mesoescala, vemos que aún registrándose alturas significantes mucho mayores en Mahón que en Valencia, dichos oleajes tienen períodos de retorno bastante semejantes, lo que significa que la boya de Mahón queda mucho más expuesta a los grandes temporales que la boya de Valencia, y, con más motivo, si se hubiese considerado el temporal de Noviembre para calcular el período de retorno del mismo. Observando los resultados, vemos que existe una gran diferencia de los valores entre Valencia y Gata-Palos, aún estando las series históricas comprendidas en el mismo rango de años. La explicación más lógica a éste hecho es que, a partir de una zona comprendida entre Valencia y Alicante, el temporal perdiese bastante intensidad, es decir, en esta zona, llegase un oleaje no tan desarrollado como en zonas situadas más al norte. Así pues, como conclusiones finales de la aportación de la boyas de Puertos del Estado, comentar que el primer pico tuvo un período de retorno bastante superior al segundo, que afectó más a la zona del norte de la zona de estudio y que los períodos de retorno del primer pico de altura significante tiene un valor de 12-15 años. Así pues, podemos concluir, que estamos hablando de unos períodos de retorno de 15-25 años, en cuánto a alturas de ola, considerando las tormentas por separado. Teniendo en cuenta que hubieron dos picos consecutivos, los períodos fueron anormalmente grandes y el nivel del mar sufrió una fuerte subida, dicho temporal completo de Noviembre, tuvo un carácter mucho más excepcional a estos 15-25 años. TESINA DE FIN DE CARRERA -27-