Estudio hidrodinámico de las ondas internas en un fiordo utilizando un método numérico

Abstract

Un fiordo es un valle largo, profundo y estrecho formado durante las glaciaciones del período cuaternario. Este valle se encuentra inundado y conectado al mar abierto, sin embargo, posee diferente densidad al océano adyacente, debido a los aportes de agua dulce desde su cabecera. El objetivo general del presente trabajo de título es estudiar las ondas internas que se producen en un fiordo de Chile a través de una simulación numérica desarrollada utilizando los métodos numéricos disponibles en el software OpenFOAM ®. Para ello, como objetivos específicos se considera realizar una caracterización cuantitativa del medio estratificado y una descripción de la geomorfología y batimetría de un fiordo como el fiordo de Aysén. Posteriormente, se desarrollan las simulaciones numéricas, y, finalmente, se caracterizan las ondas internas en distintos escenarios. Para lograr los objetivos anteriores, se desarrolla una metodología de tres etapas principales. En primer lugar, identificación de los parámetros y características relevantes que intervienen en la hidrodinámica del problema. Posteriormente, se desarrolla el modelo numérico y se determinan sus condiciones de borde, y, finalmente, se hacen simulaciones con el modelo numérico. Se desarrollan tres casos principales. Se obtiene en el primero, que una onda interna solitaria se transporta disminuyendo exponencialmente su amplitud y con celeridad constante, la cual depende de las alturas de las capas de estratificación y de sus densidades. En el segundo, se analiza cómo interactúa una onda interna con la geometría típica de un fiordo, es decir, con presencia de una grada o sill. Se obtienen números de onda, para ondas internas secundarias, del mismo orden de magnitud a ambos costados de la grada. El tercer caso analizado corresponde al más complejo. Este incluye una marea cíclica y caudal de entrada del río, se analizan los números de onda de cada simulación a cada costado del sill. Se obtienen los números de onda que dominan en cada simulación y la fase de la onda de marea en que se producen. La principal conclusión es la verificación de la factibilidad de realizar un modelo hidrodinámico utilizando las herramientas básicas de OpenFOAM ®, en una geometría simplificada de un fiordo. Se recomienda seguir incentivando y enseñando el uso de estas herramientas, para conocer en mayor detalle este tipo de ecosistemas poco estudiados y de alta vulnerabilidad como los fiordos de Chile.