Influencia de la alta frecuencia del viento en la dinámica del afloramiento costero

Abstract

La dinámica del afloramiento en las zonas marinas costeras es un proceso oceánico principalmente conducido por el viento. En el presente trabajo, el efecto de la alta frecuencia del viento sobre la dinámica del afloramiento costero frente al Perú fue investigado mediante experimentos con un modelo oceánico regional. Se realizaron dos simulaciones con las mismas condiciones oceanográficas de frontera y forzantes atmosféricos, pero con la excepción del forzante de estrés de viento. Una simulación denominada de alta frecuencia (Sim Hf) forzado por datos de estrés de viento diario y una simulación denominada climatológica (Sim Cl) forzada por datos de viento climatológico. Promedios en el campo de temperatura en superficie muestran que la Sim Hf es más cálida (~0.4°C) respecto a Sim Cl sobre todo el litoral. Las diferencias de temperatura son mayores en los meses de verano (~0.6°C) y menores en los de invierno (<0.1°C). A nivel vertical las diferencias en temperatura solo son significativas (>0.3°C) sobre los primeros 15 m de profundidad. Respecto a la variabilidad de la temperatura en superficie, esta es mayor para Sim Hf a lo largo de toda la costa respecto a Sim Cl. Otros análisis comparativos muestran diferencias no significativas en el estado promedio (anual y estacional) del sistema de corrientes, salinidad, profundidad de la capa de mezcla y energía cinética turbulenta geostrófica. No obstante, fue hallado un aumento sustancial (45%) en el campo anual de energía cinética turbulenta ageostrófica en la Sim Hf respecto a la Sim Cl, el cual tiene un impacto en el cambio de energía cinética turbulenta total de 16%. Para identificar los procesos físicos responsables de la diferencia energética entre simulaciones, se calcularon los términos de generación de energía. El término asociado a inestabilidades baroclínicas es el dominante en la generación de energía para ambas simulaciones. Las diferencias energéticas entre simulaciones a escala anual son producidas principalmente por la generación de energía debido a la acción del viento en superficie, que representa el 84% del total de los cambios. Los cambios producidos por las inestabilidades en el sistema de corrientes baroclínicas representan 12% y por las barotrópicas el 4%. Para cuantificar el efecto de la alta frecuencia del viento en los procesos turbulentos como la retención, se realizaron algunos experimentos de dispersión de partículas usando los campos de corriente de las simulaciones Sim Hf y Sim Cl. Específicamente, se realizaron dos tipos diferentes de experimentos que se distinguen entre sí por la distribución inicial de partículas: la primera a nivel superficial y la segunda distribuida uniformemente entre profundidades de 15 a 30m. Se observó que en ambos experimentos las simulaciones reproducen una misma estacionalidad en la retención de partículas, sin embargo, se observan cambios entre las partículas retenidas en superficie y sub-superficie. En superficie, se tienen valores mínimos de retención durante los meses de verano y máximos en invierno mientras que, en sub-superficie, se da el efecto contrario. Al comparar las tasas de retención (promedio anual) entre simulaciones con diferente forzante atmosférico, en promedio, se observó una disminución de ~12% a nivel superficial sobre la región centro-sur (10°S-15°S). Mientras que, en sub-superficie, no se observó cambios significativos (<6%) frente a todo litoral.