1. INTRODUCCIÓN Se conoce como mareas oceánicas a aquel fenómeno que ocurre debido a la atracción gravitacional entre la tierra, el sol y la luna. Es decir, el agua en el lado de la Tierra más cercano a la Luna es atraída por la fuerza gravitatoria de la Luna más intensamente que el cuerpo de la Tierra, mientras que el agua del lado de la Tierra más alejado de la Luna es atraída con menor intensidad que la Tierra. Similarmente ocurre con la atracción del Sol. Cuando la atracción del Sol se suma a la de la Luna, las mareas son grandes y son llamadas “Mareas Vivas” cuya altura está gobernada por la distancia de la Luna a la Tierra, de lo contrario, cuando las atracciones están a 90° las mareas son pequeñas y estas son llamadas “Mareas Muertas” La altura de la marea en cualquier lugar, está determinada por la forma de la línea de la costa y la plataforma continental cercana. La presencia de terrenos inclinados y bahías le da mucho más rango a las mareas que lo que se ve en altamar. Un fenómeno generalmente desapercibido es que el aire y las masas sólidas de la Tierra también se mueven hacia arriba y hacia abajo debido a las fuerzas de mareas. Aunque el movimiento es mucho menor en el terreno que en el mar, puede llegar a ser de un metro de desplazamiento vertical. Sería esperable que el momento de marea alta sea cuando la Luna está en el meridiano. Esto no es así. La razón es que, por la rotación y fricción de la Tierra, las salientes de la marea se quedan un poco atrás.
Imagen N°1. Mareas debido a la rotación de la tierra en 24 horas
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2. DESARROLLO TEÓRICO Para el desarrollo de este informe, es imprescindible tener claro los siguientes conceptos:
2.1.
Mareas: Ascenso y descenso rítmico y alternado de la superficie del océano (o nivel del agua) y de los cuerpos de agua conectados con el océano, tales como: estuarios, golfos y canales, que ocurren dos veces al día sobre la mayor parte de la Tierra, y que resultan de la atracción gravitacional de la Luna y en menor grado de la del Sol, actuando desigualmente sobre partes diferentes de la Tierra en rotación.
2.2.
Mareógrafo: Instrumento para registrar y medir oscilaciones del nivel del mar.
2.3.
RAD, PRS: Tipo de instrumentos existentes en la estación del mareógrafo, cuya finalidad consiste en obtener el nivel de mar cada cierto intervalo de tiempo mediante una columna de agua.
2.4.
NIVEL DE REDUCCIÓN DE SONDA (NRS): Plano al cual están referidas las sondas o profundidades de una localidad. Las necesidades de navegación requieren que la carta náutica en la cual se insertan las sondas, muestre la mínima profundidad que se puede encontrar en un punto, por lo tanto, usualmente se adopta como dátum de la carta algún nivel relacionado con las bajamares. Al no existir uniformidad en cuanto a la elección de este plano, se reconoció internacionalmente que el dátum de marea de la carta náutica debería ser “un plano tan bajo que la marea rara vez descienda bajo él”. Normalmente, el dátum de la carta náutica es también el dátum utilizado en las predicciones de marea que se incluyen en las tablas de marea. Cada país adopta el N.R.S. de acuerdo con las características del régimen de marea de sus costas. Dado que el tipo de marea predomina en el litoral chileno corresponde al de “marea semidiurna mixta”, se adoptó para nuestras costas como nivel de reducción de sondas el plano determinado por la mayor bajamar en sicigias estando la Luna en el perigeo. Al igual que otros planos mareales, la exactitud que se obtenga en la determinación del 2
N.R.S. dependerá de lo extenso del período durante el que se observó la marea. De acuerdo a este criterio conservador, al disponerse de una serie de observación de la marea de corto período, una buena aproximación en la determinación del N.R.S. la entrega el nivel que alcanza la mayor bajamar observada en el período. La determinación del NRS referido al cero instrumental, se efectuará considerando los siguientes constituyentes armónicos:
Donde: Nivel medio del mar Semiamplitud constituyente lunar principal semidiurno Semiamplitud constituyente solar principal semidiurno Semiamplitud constituyente lunar eclíptica mayor semidiurno Semiamplitud constituyente lunisolar declinacional diurno Semiamplitud constituyente lunar declinacional diurno
2.5.
ANÁLISIS ARMÓNICO: Proceso matemático de obtener la amplitud y la fase de un número parcial de componentes de las ondas de marea a partir de una serie de tiempo observada. El modelo armónico para la predicción de las mareas y las corrientes de marea supone que el movimiento de las mareas puede ser representado por la suma de una serie de simples términos armónicos (componentes de marea), cada término está representado por una oscilación en una frecuencia conocida de origen astronómico. Mientras que las frecuencias astronómicas asociadas a movimientos celestes del sistema tierra-luna-sol son bien conocidos, el éxito de un modelo armónico dep ende enteramente de la respuesta del océano. La ecuación para el modelo armónico en este caso es:
∑ ( )
Donde: tiempo en series de 6 horas predicción del nivel del agua : nivel medio del agua factor de nodo lunar
amplitud media de más de un componente frecuencia del componente j 3
fase nodal para constituyentes j fase del componente j para el origen de tiempo de utilización número de componentes 3. RESULTADOS Y COMENTARIOS 3.1.
DATOS ESTACIÓN: Para el análisis y representación de la información obtenidos se utilizaron datos de la estación de monitoreo ubicada en Caldera, Región de Atacama, provincia de Copiapó. Para un primer estudio se utilizaron datos del mes de Enero del 2014 y luego del mes de Febrero del 2014 con la finalidad de comparar las mediciones del nivel del mar con la marea predicha.
Imagen N°2. Mapa ubicación comuna Caldera, Región de Atacama (google maps).
Los datos y ubicación del mareógrafo a utilizar se muestran a continuación: 4
Imagen N°3. Cuadro informativo estación Caldera (www.ioc-sealevelmonitoring.org).
Imagen N°4. Ubicación estación Caldera (www.ioc-sealevelmonitoring.org).
Obtenidos los datos del registro de la estación de monitoreo Caldera y analizados mediante “T_tide_RAM”, se obtuvieron los siguientes resultados:
3.2.
RESULTADOS:
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Para el mes de Enero del 2014, los registros del mareógrafo para Caldera según el “Sea level station monitoring facility” de la UNESCO/IOC, para un intervalo de tiempo de 1 minuto muestran la siguiente gráfica del nivel de mar.
Imagen N°5. Nivel del mar PRS y RAD mes de Enero (www.ioc-sealevelmonitoring.org).
Los datos obtenidos de este mes de registro serán aplicados al código de trabajo Matlab para validarlos y compararlos al mes de Febrero, cuyos registros deben ser al menos en 28 días para que ocurra el ciclo lunar. Mediante el código “T_tide_RAM” para un rango de fecha de un mes, se obtiene la siguiente representación de marea:
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Imagen N°6. Nivel del mar y marea pronosticada mes de Febrero (T_tide_RAM).
Comparando con lo entregado por la página de registros, se puede observar que los datos se aproximan bastante a lo modelado por matlab.
Imagen N°7. Nivel del mar mes de Febrero (www.ioc-sealevelmonitoring.org).
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Si los datos obtenidos se ajustan a cero para el caso de la validación de marea y el nivel del mar, se tienen las siguientes representaciones. Para el primer caso de marea + radar claramente podemos observar que la marea validada se aproxima bastante al nivel del mar.
Imagen N°8. Nivel de narea + radar (T_tide_RAM).
Se puede observar que los datos del sensor en la segunda gráfica no aparecen, mientras que los del radar si aparecen, lo que me indica que los datos originales corresponden al radar solamente.
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3.3.
CALCULO DEL NRS:
Según los datos generados en el T_tide_RAM para el mes de Febrero de 2014 mediante radar, se tienen los siguientes registros para el cálculo del nivel de reducción de sonda según la fórmula (1) mencionada en el presente informe: RAD [m] Zo
4,549
HO1
0,0933
HK1
0,1987
HN2
0,1062
HM2
0,3397
HS2
0,0801
NRS
3,731
Tabla N°1. NRS para el registro del RAD.
Donde se puede observar que el nivel medio del mar es de NMM= 4,549, obtenida de la estación de Caldera, Imagen N°7.
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4. CONCLUSIÓN
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