Actualmente disponemos de técnicas de muestreo impensables hace tan solo unas décadas. Sensores remotos instalados en satélites permiten obtener datos de la superficie oceánica cada vez con mayor resolución y precisión. Vehículos autónomos submarinos son capaces de recoger muestras y realizar grabaciones en ambientes difícilmente accesibles de otra forma por los científicos.
La utilización de instrumentación, ya sea lagrangiana, como las boyas SVP o CODE, o euleriana, como son los fondeos oceanográficos, ha supuesto una revolución en nuestro conocimiento del sistema oceánico por su capacidad de acoger sensores de muy alta especialización.
Sin embargo, si existe hoy día un campo en el que se están realizando grandes innovaciones es el campo de la modelización. Los modelos oceanográficos suponen un avance en el estudio de grandes parcelas de océano ya que logran simular con exactitud los principales procesos que se dan en ella.
Los estudios científicos y de ordenación del territorio, así como informes técnicos de puertos, necesitan datos oceanográficos de alta calidad que informen apropiadamente de las condiciones específicas de la zona de estudio. Los modelos numéricos proporcionan una eficiente forma de obtener dichos parámetros.
- Perturbación del oleaje en puertos
- Plumas de descarga y dispersión de partículas en emisarios submarinos
- Dispersión de sedimentos en playas y zonas costeras
- Descarga de ríos/barrancos
- Seguimiento de vertidos de hidrocarburos
Las ondulaciones estacionarias en el agua, normalmente propagadas por el viento, generan removilización y transporte de material. Los efectos de este oleaje en zonas someras como puertos provocan modificaciones como la refracción, la reflexión y la difracción de estas ondas que ocasionan perturbaciones en el interior de estas estructuras afectando a su normal funcionamiento. Por ello, la generación de oleaje en el interior de puertos es un fenómeno destacado dentro de su planificación.
Los modelos numéricos proporcionan una estimación de los patrones temporales de propagación de oleaje, transformación y agitación, dentro de dominios numéricos sobre batimetrías reales. Además se considera una evolución temporal de los patrones de velocidad, presión, y los procesos de disipación de energía del oleaje.
Se trata de obtener una imagen numérica de los fenómenos de interacción de los diferentes componentes del oleaje considerandos los efectos dispersivos y de transformación, así como su interacción con el fondo y la estructura portuaria.
Estos estudios permiten a las Autoridades Portuarias tomar medidas que eliminen o mitiguen estos fenómenos dentro de los recintos portuarios, mejorando la seguridad de los mismos.
Actualmente, una de las mayores problemáticas de las zonas costeras es la generación de grandes cantidades de agua residual urbana que son vertidas a través de emisarios submarinos al medio ambiente marino. En ocasiones, la carga es tan grande que el medio receptor es incapaz de asimilarla a corto plazo, afectando de manera negativa la calidad de las aguas costeras. Los procesos físicos, químicos y biológicos involucrados en la dinámica de los ambientes costeros y la calidad del agua en las zonas de salida de emisarios pueden ser estudiados con modelos numéricos.
Modelos regionales permiten diseñar un emisario que garantice la mayor dilución posible de las aguas vertidas. Lo que permite cumplir con las normativas existentes, reduciendo los riesgos de contaminación de aguas cercanas.
Estos modelos permiten realizar un diseño numérico orientativo para la construcción y/o adecuación de los emisarios submarinos de saneamiento en zonas litorales destinados al vertido de aguas residuales de diferentes niveles de tratamiento.
La deriva litoral es el proceso por el que el oleaje distribuye los sedimentos a lo largo de la costa. Debido al movimiento desigual del mismo (oblicuamente al incidir sobre costa y paralelo a la costa al retirarse), el movilizado del sedimento se produce igualmente de manera desigual. Si el aporte sedimentario permanece constante, se establece un equilibrio en la línea de costa, pero si los aportes disminuyen, la costa tiende a la erosión. De igual forma, perturbaciones antropológicas o naturales, producen un desequilibrio en los fenómenos de acumulo-erosión de sedimentos en la costa.
Basado en el perfil costero de la zona de estudio, la mareografía, las descargas fluviales si las hubiera, la morfología del oleaje, la granulometría del sedimento y de la información de las corrientes marinas, los modelos numéricos denominados Sistema de Modelado Costero son capaces de evaluar los patrones de dispersión de sedimentos en las zonas costeras estudiadas.
Se trata de determinar la evolución de la deriva litoral de la costa objeto de estudio para realizar las construcciones y/o adecuaciones necesarias para equilibrar las ganancias/perdidas de sedimento, y anticipar la evolución de la línea de playa.
Las condiciones del ecosistema fluvial son una de las más frágiles que existen dentro del ambiente costero. Los constantes cambios en caudal, corriente, características de la sección transversal del río, profundidad del mismo, y las propiedades del fluyente hacen difícil su estudio y gestión.
Los modelos numéricos son una útil herramienta en la evaluación de la dinámica del medio natural fluvial, simulándose las condiciones físicas del mismo, y permitiendo una evaluación de las medidas necesarias para la mejora de sus condiciones ambientales.
Modelos hidrodinámicos de aguas poco profundas, y bajo condiciones frontera propias del ambiente fluvial dan información de la evolución de los caudales y líneas de corrientes, que pueden ser usados posteriormente para cálculos de dispersión en ríos y barrancos.
Se trata de obtener datos que permitan evaluar la descarga de sustancias transportadas por el cauce (agua, contaminantes, materia orgánica, etc) para determinar su comportamiento y propagación, de tal forma que se puedan determinar las medidas adecuadas en caso de ser necesarias.
Hoy en día existe una sensibilización mediática de las manchas de petróleo o de fuel, los vertidos a ambientes marinos, las descargas de barcos, etc. Los problemas ambientales anexos a estos derrames deben ser estudiados desde diferentes puntos de vista para evaluar un plan de acción. Entre ellos, la dinámica de dispersión del material contaminante debe ser establecida para proceder a su estudio. Los sistemas de modelización permiten inferir la dispersión de contaminantes en la zona de interés.
Entre los modelos más utilizados encontramos los modelos de circulación tridimensional. Estos modelos utilizan coordenadas sigma para la dimensión z, al igual que los modelos más avanzados de estudios oceanográficos, además de permitir una integración explícita de tiempo con la coordenada horizontal, mientras que una integración vertical implícita, mejorando así la resolución en las capas principales. Calcula, así mismo, los coeficientes de mezcla vertical aproximándose de manera real a la dispersión del contaminante.
La utilización de estos modelos conjuntamente con el uso de las boyas de deriva iSPHERE se utilizan para determinar la pluma de dispersión del material contaminante desde su punto de emisión, y determinar el área de impacto de esta contaminación, constituyendo esto una poderosa herramienta que ayudará a las autoridades a mitigar los potenciales daños ecológicos.