Caracterización de los procesos de estratificación y mezcla de una laguna somera a través de la aplicación de un modelo 3D

Abstract

Los lagos o lagunas someras son definidos como cuerpos de agua con profundidades medias menores a los 5 metros. Son ecosistemas abundantes que tienen un papel crucial tanto en el desarrollo humano como de la biodiversidad. Sin embargo, estos lagos se encuentran expuestos a distintos factores de estrés antropogénicos que ponen en peligro su función ecológica. Con el fin de entender y así mitigar los impactos humanos en lagunas someras, se debe tener una buena comprensión de la hidrodinámica de éstos, ya que define los procesos biogeoquímicos principales que gobiernan estos ecosistemas, en particular, los procesos de estratificación y mezcla, que en cuerpos de agua someros ocurren en una corta escala de tiempo, llegando a ser incluso de carácter intradiarios. En este trabajo de tesis se analiza la Laguna Carén, una laguna somera de una profundidad media de 1,5 metros, ubicad en Santiago de Chile. El análisis se hace mediante el desarrollo de un modelo hidrodinámico 3D y de las observaciones in situ tanto meteorológicas como de perfiles verticales de temperatura del agua. Para representar de buena manera los procesos que ocurren dentro de la laguna, se añade al modelo AEM3D un módulo que calcula el flujo de calor en la interfaz agua-sedimento, el cual resuelve la ecuación de conducción vertical en los sedimentos. Los resultados muestran que los sedimentos actúan como un depósito de calor que regula la temperatura del agua al fondo de la columna de agua, y por lo tanto, tiene un impacto directo en la estratificación y mezcla de la laguna. Como consecuencia, los ciclos de estratificación ocurren principalmente durante los meses de primavera y verano, donde el flujo de calor desde el agua hacia los sedimentos provoca una disminución de las temperaturas del fondo, lo cual, acompañado de bajas velocidades del viento, provoca cortos periodos de estratificación en las tardes y una mezcla de la columna de agua en las noches. Dada su importancia en la caracterización de estos ciclos de estratificación y mezcla, el flujo de calor en la interfaz agua-sedimento es una variable clave a la hora de modelar lagunas someras.