Implementación del modelo Xbeach para el pronóstico de oleaje en la Bahía de Cartagena, V Región Chile

Abstract

Con el objetivo de obtener un pronóstico del comportamiento hidrodinámico de la bahía de Cartagena, se implementa el modelo XBeach que tiene la potencialidad de representar la evolución del oleaje en aguas someras, sus componentes de onda larga (surfbeat), variaciones de nivel medio del mar y corrientes residuales. Para lograrlo se acondiciona el modelo usando datos batimétricos y de oleaje obtenidos en trabajos de modelado y campo previamente realizados; la verificación del modelo se realiza comparando las salidas de las simulaciones con mediciones de oleaje realizadas en dos puntos de la bahía mediante un correntómetro perfilador acústico doppler (ADCP). Antes de modelar el período de tiempo utilizado para verificar la confiabilidad del modelo, se modelan climas de oleaje por períodos más cortos de tiempo con el fin de conocer el tiempo de warming up del modelo y la afectación de la resolución espacial de la grilla en el resultado de éste. Luego de la validación, se analiza el clima de oleaje histórico y se seleccionan condiciones representativas utilizando algoritmos de agrupamiento o clustering. Los algoritmos utilizados corresponden al método k-mean y al de máxima disimilaridad, que permiten identificar por un lado condiciones de oleaje que son muy recurrentes en la zona y, por otro lado, climas de oleaje que son inusuales dentro de los datos históricos que se analizan. El modelo XBeach validado previamente permite entonces analizar la respuesta hidrodinámica de la bahía frente a los climas de oleaje seleccionados y cuantificar el recurso energético en términos de su potencia. Finalmente se incorporan fenómenos de interacción oleaje-corriente y se repite el análisis para examinar los efectos de las corrientes en la propagación de oleajes. Se concluye tras la realización del trabajo que XBeach tiene la capacidad de representar correctamente las tendencias del oleaje en los puntos de observación, por lo que puede ser utilizado para pronosticar el comportamiento hidrodinámico de la bahía; sin embargo, se identificaron algunos sesgos (sobre estimación de altura de oleaje) que podrían corregirse utilizando mayor resolución en la topobatimetría, o bien técnicas de reanálisis o redes neuronales que escapan a los objetivos de este trabajo. Finalmente, se explora el modelado de corrientes residuales generados por oleaje y ondas largas (surfbeat), obteniéndose resultados prometedores que permiten su uso para el presente estudio, pero que requieren de datos de validación de los que no se dispone.