Predicciones precisas de marea astronómica calculadas a partir de altimetría satelital y observaciones costeras para la zona de Isla Grande de Tierra del Fuego, Islas de los Estados y Canal de Beagle

• Enrique E. D'Onofrio ^[1] ; Fernando A. Oreiro ^[1] ; Walter H. Grismeyer ^[1] ; Mónica M. E. Fiore ^[1]
  1. [1] Ministerio de Defensa, Argentina
• Localización: Geoacta, ISSN-e 1852-7744, ISSN 0326-7237, Vol. 40, Nº. 2, 2015, págs. 60-75
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Accurate astronomical tide predictions calculated from satellite altimetry and coastal observations for the area of Isla Grande de Tierra del Fuego, Isla de los Estados and Beagle Channel
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• Resumen
  • español

    La marea oceánica constituye una de las principales contribuciones a la variación de la altura de la superficie del mar, siendo la responsable de gran parte de la varianza en muchas variables oceanográficas. También, es indispensable disponer de predicciones precisas de marea para muchas aplicaciones prácticas en el medioambiente marino, como por ejemplo, la navegación, planificación de construcciones costeras, determinación de zonas inundables y el modelado de la dispersión de contaminantes. En las plataformas continentales la marea puede ser forzada fundamentalmente por fenómenos de resonancia producidos por la co-oscilación de la marea oceánica, alcanzando grandes amplitudes. Un ejemplo de fenómenos de resonancia corresponde a la plataforma continental donde se encuentra la costa Este de la Isla Grande de Tierra del Fuego donde las amplitudes de marea varían entre los 4 m y 10 m, para luego disminuir en el canal de Beagle a 2 m. Esta zona ha sido desde siempre un área de interés debido a las importantes reservas de hidrocarburos que posee, requiriendo disponer de predicciones de marea muy precisas tanto para las tareas de apoyo logístico como para las propias de explotación. Una manera alternativa para calcular predicciones de marea astronómica es utilizar constantes armónicas provistas por los resultados de modelos globales como GOT4.7, TPXO7.2, TPXO8, FES2012, EOT11a y regionales como AO-ATLAS-2011, disponibles en INTERNET. Aunque estos modelos mejoraron sustantivamente el conocimiento de la marea a escala global, sus resultados, en las cercanías de las costas son menos precisos que en el resto de los océanos, teniendo además escasa resolución (entre 3,7 km x 3,7 km y 18,5 km x18,5 km). El objetivo de este trabajo es obtener constantes armónicas de marea para una grilla de 500 m x 500 m, comprendida entre las latitudes 52°00’00” S y 55°20’30” S y las longitudes 63°30’00” O y 69°00’00” O, que resulten suficientes para realizar predicciones precisas de marea astronómica. A partir de estos resultados se construyen cartas cotidales y de isoamplitudes para lograr una adecuada y completa caracterización de la marea astronómica en la región. Como información de base se utilizan alturas del nivel del mar obtenidas en 34 estaciones de marea y 111 posiciones con información de altimetría satelital para un área que se extiende un poco más allá de la zona de estudio. Los resultados obtenidos se verifican realizando regresiones lineales entre alturas de marea predichas con las constantes armónicas calculadas y alturas del nivel del mar obtenidas con altimetría satelital, correspondientes a 10 posiciones distintas de las 111 utilizadas para calcular la grilla, obteniéndose pendientes próximas a 1. Además para 3 localidades se calcularon los RMSMisfit entre las constantes armónicas aquí obtenidas y las calculadas por Richter et al. (2012), obteniendo valores en el rango 0,00 m y 0,04 m para las componentes que no estaban contaminadas por otras de frecuencias cercanas. Estos resultados indican que las constantes armónicas obtenidas permiten calcular predicciones de marea astronómica precisas. Finalmente, utilizando la grilla de constantes armónicas obtenidas, se calcula la superficie correspondiente a la marea astronómica del 11/08/2014 a las 9 horas (huso horario +3), para toda la zona de estudio.

  • English

    The ocean tide is one of the major contributions to the variation of sea surface height, and is responsible for much of the variance in many oceanographic variables. Also, it is essential to have accurate tidal predictions for many practical applications in the marine environment, such as navigation, planning coastal construction, flood zone determination and pollutants dispersion modeling. On continental shelves, tide is mainly forced by resonance phenomena produced by the co-oscillation of the ocean tide, reaching large amplitudes, with significant energy dissipation. An example of resonance phenomena corresponds to the continental shelf where the East coast of the Isla Grande de Tierra del Fuego is located, where tidal amplitudes vary between 4 m and 10 m, and then a decrease till 2 m in the Beagle Channel. This area has always been an area of interest due to the significant hydrocarbon reserves it holds. Oil exploitation in marine environments of large tidal amplitude, requires very accurate tide predictions for both, logistical support tasks as for their own exploitation. An alternative way to calculate astronomical tide predictions is using harmonic constants provided by the results of global models as GOT4.7, TPXO7.2, TPXO8, FES2012, EOT11a and regional ones such as AO-ATLAS-2011, available on the INTERNET. Although these models substantially improved the tide knowledge at a global scale, their results, in the vicinity of the coast are less accurate than in the rest of the oceans, also having low resolution (between 3,7 km x 3,7 km and 18,5 km x 18,5 km). Then, remain insufficient to accurately predict the tide on the corresponding continental shelf of the Isla Grande de Tierra del Fuego, Isla de los Estados and Beagle Channel. The aim of this work is to obtain harmonic tidal constants for a 500 m x 500 m grid, between latitudes 52°00'00' S and 55°20'30' S and longitudes 63°30'00' W and 69°00'00' W, to be sufficient to make an accurate prediction of the astronomical tide. Corange and cotidal charts are built from these results for proper and complete characterization of the astronomical tide in the region. The sea level heights obtained in 34 tide stations and 111 satellite altimetry data positions, for an area that extends slightly beyond the study area, are used as baseline information. The results are verified by performing linear regressions between predicted tidal heights using calculated harmonic constants versus observed satellite altimetry sea level heights, corresponding to 10 different positions of the 111 used to calculate the grid, resulting slopes close to 1. In addition RMSMisfit values, between the harmonic constants obtained here and those calculated by Richter et al. (2012), were calculated in 3 locations. Values in the range 0,00 m – 0,04 m were obtained for components that were not contaminated by other nearby frequencies components. These results indicate that the harmonic constants obtained allow calculation of accurate astronomical tide predictions. Finally, using the grid of harmonic constants obtained, the surface corresponding to the astronomical tide on 08/11/2014 at 9 am (time zone +3) for the entire study area is calculated.