About the vertical structure of currents in the intermediate Rio de la Plata: Observational study

Abstract

The Río de la Plata is one of the most important estuarine systems of the world and the most developed basin of eastern South America. Water levels and currents have been measured at many locations of the river and a number of depth-integrated (2-D) models have been applied to determine its circulation. Nevertheless, the three-dimensional characteristics of the currents have been never analyzed by means of 3-D models. The lack of direct measurements of current profiles is a possible reason that explains the absence of 3-D models implemented in the estuary. In this work current data measured using an Acoustic Doppler Current Profiler are presented to show the complex vertical structure of currents in the intermediate Río de la Plata. In February 2-3 2000, a transect of approximately 16 Km long was repeated eleven times during 25 hours obtaining one current profile (0.5-m vertical resolution) every 45 seconds. After applying a specific processing the EW and NS components of the velocity were obtained for each of the 85 by 12 time series placed regularly in a rectangular matrix throughout the transect. These time series were fitted to two sinusoids with M2 (12.42 hours) and O1 (25.82 hours) periods using least squares fitting techniques. This procedure yields the M2 and O1 amplitudes and phases of the EW and NS components of the current at each grid point in addition to the both components corresponding to the mean flow (residuals). In this paper amplitude and phase of the components associated to the M2 constituent and mean flow are described. Results showed that currents present strong vertical gradients not only in the semidiurnal constituent but also in the mean flux in the intermediate zone of the Río de la Plata. Although the intermediate Río de la Plata is a very shallow basin results revel that inversion of current from upper to bottom layers occurs. These results indicate that currents respond strongly to the local winds but their effects are mainly manifested at the upper layer. Finally, our results indicate that 3-D models should be used in order to obtain a reliable and complete representation of currents in the Río de la Plata.

El Río de la Plata es uno de los sistemas estuarinos más importantes del mundo y la cuenca más desarrollada del este de América del Sur. Se han medido los niveles de agua y las corrientes en muchas ubicaciones del río y se han aplicado varios modelos integrados en profundidad (2-D) para determinar su circulación. Sin embargo, las características tridimensionales de las corrientes nunca han sido analizadas mediante modelos 3-D. La falta de mediciones directas de los perfiles de corriente es una posible razón que explica la ausencia de modelos 3D implementados en la ría. En este trabajo se presentan datos de corrientes medidos usando un Perfilador de Corrientes Doppler Acústico para mostrar la compleja estructura vertical de las corrientes en el Río de la Plata intermedio. Del 2 al 3 de febrero de 2000, se repitió un transecto de aproximadamente 16 km de largo once veces durante 25 horas obteniendo un perfil de corriente (resolución vertical de 0,5 m) cada 45 segundos. Después de aplicar un procesamiento específico, se obtuvieron los componentes EW y NS de la velocidad para cada una de las series de tiempo de 85 por 12 colocadas regularmente en una matriz rectangular a lo largo del transecto. Estas series de tiempo se ajustaron a dos sinusoides con períodos M2 (12,42 horas) y O1 (25,82 horas) utilizando técnicas de ajuste por mínimos cuadrados. Este procedimiento produce las amplitudes y fases M2 y O1 de los componentes EW y NS de la corriente en cada punto de la red, además de ambos componentes correspondientes al caudal medio (residuales). En este trabajo se describe la amplitud y fase de los componentes asociados al constituyente M2 y al flujo medio. Los resultados mostraron que las corrientes presentan fuertes gradientes verticales no solo en la constituyente semidiurna sino también en el flujo medio en la zona intermedia del Río de la Plata. Aunque el Río de la Plata intermedio es una cuenca muy poco profunda, los resultados revelan que se produce una inversión de la corriente desde las capas superiores a las inferiores. Estos resultados indican que las corrientes responden fuertemente a los vientos locales pero sus efectos se manifiestan principalmente en la capa superior. Finalmente, nuestros resultados indican que se deben utilizar modelos 3-D para obtener una representación confiable y completa de las corrientes en el Río de la Plata.