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Ver el documento (formato PDF)   Meccia, Virna Loana.  "Estudios de la circulación forzada por el viento en el estuario del Río de la Plata y sus implicancias en la estratificación: resultados del análisis de datos y simulaciones numéricas"  (2008)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
En esta Tesis, por primera vez, se combina el análisis de los datos históricos de salinidad disponibles con series de tiempo de corriente y simulaciones numéricas de alta resolución, en un esfuerzo por comprender los procesos que ocurren en el activo e importante sistema estuarino del Río de la Plata. Con ese fin, se analizan las primeras series relativamente largas de corrientes ADCP colectadas en dos puntos del estuario. Se encuentra que la marea sólo explica alrededor de un 25% de la varianza. Aproximadamente otro 25% está asociado con actividad de ondas internas en los puntos de adquisición de datos, que corresponden a zonas de fuerte estratificación. Estas ondas son forzadas por la brisa tierra-mar y por la marea y son muy frecuentes durante la primavera y el verano. El 50% restante de energía está forzado por el viento en las escalas de tiempo sinóptica a intra-estacional. El estuario responde en una escala de tiempo de alrededor de 6 horas a la variabilidad del viento, con una estructura esencialmente barotrópica frente a vientos con una componente dominante perpendicular al eje del estuario y con una fuerte estructura baroclínica, con inversión en la dirección de las corrientes entre capas superiores e inferiores, para vientos con una componente paralela al eje del estuario. Aunque este tipo de respuesta es característica de cuencas semi-cerradas, no es típica de estuarios y es observada en el Río de la Plata como consecuencia de su gran ancho. Se utilizó el modelo hidrodinámico Estuary Coastal and Ocean Model (ECOM) juntos con datos CTD de campañas sinópticas históricas para evaluar las implicancias de la circulación forzada por el viento en la estratificación. Se encuentra que, aunque la estructura de cuña salina es una consecuencia de la intensa descarga continental en la región, los vientos predominantes favorecen su mantenimiento. Solamente bajo vientos intensos o persistentes del sudeste la estratificación puede quebrarse completamente. Sin embargo, la estructura vuelve a establecerse en un período de tiempo relativamente corto después de que los vientos se relajan. Los eventos con estas características son poco frecuentes en la región. Esto tiene un fuerte impacto sobre la biología ya que las especies que alberga el estuario requieren de ciertas condiciones de salinidad para su reproducción exitosa. Además, se caracterizó la respuesta de los campos de salinidad al forzante del viento y se encontraron indicios de eventos de surgencia a lo largo de la costa uruguaya frente a vientos del noreste, característicos de la estación cálida. Los resultados modifican el esquema conceptual vigente respecto de la señal estacional como principal característica del campo de salinidad en el Río de la Plata. Esta señal es el resultado de la mayor frecuencia de ocurrencia de vientos provenientes de direcciones determinadas a lo largo de las diversas estaciones. Situaciones caracterizadas como típicas de “invierno” o “verano” pueden ocurrir a lo largo de todo el año con gran variabilidad. La pluma de agua de baja salinidad impactaría en la plataforma continental en forma de pulsos alternativos hacia el noreste o el sudoeste en una escala del orden de los tres a cuatro días. Se identificaron los principales forzantes de variabilidad en las diferentes escalas de tiempo mediante una simulación de largo período realizada con el modelo Hamburg Shelf Ocean Model (HamSOM). Se encuentra que el primer modo de variabilidad en la escala interanual de la elevación de la superficie libre está forzado simultáneamente por la descarga continental y por el viento y ambos están asociados a los ciclos del ENSO. La variabilidad en la escala estacional explica un muy bajo porcentaje de varianza y está compuesta por una onda anual y una semianual, forzada por viento y descarga, respectivamente. La variabilidad en la escala subanual explica alrededor del 90% de la varianza y está forzada por el viento. Se encontró que los eventos extremos de crecidas en el estuario presentan a lo largo del tiempo una mayor frecuencia de ocurrencia y una mayor intensidad de respuesta. Por último, la arquitectura de modelado aplicada a la circulación barotrópica resultó exitosa mostrando ser una herramienta robusta para pronóstico y para el estudio de la variabilidad climática futura en respuesta al cambio climático.

Abstract:
In this Thesis, for the first time, the analysis of historical salinity data and new current series is combined with high resolution numerical simulations, with the aim of understanding the processes that occur in the active and important Río de la Plata estuary. With that objective, the first relatively long ADCP current series collected in two points of the estuary are analyzed. Only 25% of the currents’ variance is accounted by the tide. Approximately another 25% is associated with internal wave activity at the sampling locations, where a strong stratification exists. These waves are forced by land-sea breeze and tide and are very frequent during spring and summer. The remaining 50% of the energy is wind driven and occurs in synoptic to intra-seasonal time scales. The estuary responds to wind variability in a time scale of approximately 6 hours. Response displays an essentially barotropic structure to winds with a dominant component perpendicular to the estuary axis and with a strong baroclinic structure, with inversion in current direction between upper and lower layers, to winds with a dominant component along the estuary axis. Although this kind of response is characteristic of semi-enclose basins, it is not a typical response in estuaries, and it is observed in the Río de la Plata due to its huge width. To evaluate the implications of the wind forced circulation on stratification, Estuary, Coastal and Ocean Model (ECOM) together with CTD data from synoptic campaigns were used. It is observed that, even though the salt wedge structure is a consequence of the intense discharge, its existence is favoured by winds that prevail in the region. The stratification can only be completely destroyed by strong or persistent south-easterly winds. Nevertheless, the structure is reconstructed in a relatively short period of time after wind relaxation, and that kind of events are not frequent in the region. This has a strong impact on biology because the species housed by the estuary require specific salinity conditions for their successful reproduction. Additionally, the response of the salinity field to wind forcing was characterized. High surface salinity, consistent with upwelling along the Uruguayan coast is observed for north-easterly winds, which are typical of the warm season. The present conceptual scheme involving the seasonal signal as the main feature of the salinity filed variability is modified by the results of this Thesis. This signal result of a larger frequency of occurrence of some wind direction along the different seasons, and conditions classically though as characteristic of “winter” or “summer” can take place during any season with high variability. The fresh water plume would impact the continental shelf in the form of alternating pulses toward the northeast or to the southwest in a time scale around three to four days. The main forcings of estuarine variability in different time scales were identified by means of a long term numerical simulation using Hamburg, Shelf Ocean Model (HamSOM). The first mode of the sea surface height variability on inter-annual time scale is forced simultaneously by runoff and wind. Results show clear evidence that both forcings are associated to ENSO cycles. The seasonal scale variability accounts by a very low percentage of variance and it is a combination of an annual and a semi-annual signal forced by wind and runoff, respectively. Approximately 90% of the variance is accounted by sub-annual scale variability, essentially wind driven. Extreme flood events in the estuary increase their frequency of occurrence and intensity over the time. Finally, the model hierarchy applied for barotropic circulation shows to be a robust tool for forecasting and for the study of estuarine climate variability in response to climate change.

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Registro:
Título : Estudios de la circulación forzada por el viento en el estuario del Río de la Plata y sus implicancias en la estratificación: resultados del análisis de datos y simulaciones numéricas    
Autor : Meccia, Virna Loana
Director : Simionato, Claudia
Consejero : Nuñez, Mario
Jurados : Moller Junior, O.  ; Saraceno, M.  ; Piola, A.
Año : 2008
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera (CIMA)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_4220_Meccia
Idioma : Español
Area Temática : Oceanografía / Interacción Mar-Atmósfera
Palabras claves : ESTUARIO DEL RIO DE LA PLATA; DATOS ADCP; MODELOS HIDRODINAMICOS; CIRCULACION BAROTROPICA Y BAROCLINICA; ESTRUCTURA DE CUÑA SALINA; RIO DE LA PLATA ESTUARY; ADCP DATA; HYDRODYNAMIC MODELS; BAROTROPIC AND BAROCLINIC CIRCULATION; SALT WEDGE STRUCTURE
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