Modelación de los patrones de circulación oceánica a niveles de submesoescala en el Mar Caribe Colombiano

Abstract

La comprensión de los procesos asociados a la circulación oceánica en cualquier zona marina es de gran relevancia debido a que diversos procesos físicos que se dan en el océano, como procesos de transporte (nutrientes, sedimentos o contaminantes) y la morfodinámica de ambientes costeros, dependen en gran medida de los patrones de circulación oceánica, tanto de su configuración espacial, como de su variabilidad temporal. Para el mar Caribe Colombiano está afirmación tiene gran pertinencia, dado que en los últimos años se han hecho esfuerzos significativos con miras al aprovechamiento de ambientes costeros y oceánicos, por lo que su estudio es de gran utilidad. En este aspecto la modelación numérica es una herramienta de gran versatilidad y aplicabilidad para estudiar estas dinámicas, ya que permite plantear una gran variedad de escenarios, en múltiples escalas espaciales y temporales, que difícilmente podrían estudiarse de otras formas. En este estudio se trabaja con el modelo ROMS- AGRIF, el cual es un modelo hidrodinámico ampliamente utilizado para este tipo de estudios, particularmente para aplicaciones de alta resolución. En este trabajo se apunta a calificar el desempeño del modelo y su capacidad para representar la circulación en el Caribe Colombiano, a niveles espaciales de submesoescala, es decir, a resoluciones espaciales de O(1km). Se propone además la generación de una base metodológica para el estudio de la circulación a estos niveles espaciales, la cual consiste en la aplicación de técnicas de separación de escalas y análisis espectral para una evaluación objetiva de los resultados de modelación desde la perspectiva de las dinámicas asociadas a los procesos que se generan en estas escalas. Las pruebas realizadas con ROMS de las variables oceánicas como temperatura, salinidad y velocidad de las corrientes, sugieren que éste es capaz de representar adecuadamente la variabilidad temporal y espacial de las mismas.

Abstract: The understanding of dynamical processes associated with the oceanic circulation in any marine locality is a topic of great relevance due to several physical processes that occur in the coastal and oceanic zones such as transport processes (e.g. sediments, pollutants, nutrients) and coastal morphodynamics, which depend largely on the oceanic circulation patterns, on its spatial configuration and temporal variability. On the Colombian Caribbean Sea this statement is of great importance because in recent years significant effort have been made towards the harnessing of the resources in coastal and marine environment and, because of this, the study related to the ocean is of great usefulness. On this regard, numerical modelling is an effective tool, with great versatility and applicability to study these dynamics, which allows posing a wide variety of settings, with multiple spatial and temporal scales, that could be more difficult to study by other approaches. In this study, we use ROMS-AGRIF model, which is extensively applied for this type of studies, especially for high resolution. In this research the aim is to qualify the model performance and its capability to represent the circulation in the Colombian Caribbean Sea in scales in ranges of O(1km), which is defined as submesoscale. We propose a methodological base to study the oceanic circulation in these spatial scales, based on the scale separation techniques and spectral analysis to pose an objective evaluation of the modelling results from the dynamical perspective of the processes that arise in these spatial scales. The tests performed with ROMS-AGRIF regarding oceanic variables such as temperature, salinity and current velocity suggest that the model is able to represent suitably the spatio-temporal variability.