Un modelo analítico para la variación transversal de la circulación en estuarios asociada a cambios en la batimetría

Abstract

El objetivo de este trabajo es evaluar la variación transversal del flujo en estuarios asociada a cambios en la batimetría por medio del análisis de modelos conceptuales bidimensionales en los que se considera la respuesta de las corrientes a la acción de diversos forzantes externos. Estos se aplicaron sobre dos tipos de secciones transversales de estuarios diferentes: uno con una sección rectangular y otro con una sección característica del estuario de Bahía Blanca, con una planicie de marea. Se analizó la respuesta de estos estuarios bajo la acción de los forzantes más importantes: la estructura de densidad, la acción de un viento local y finalmente un forzante remoto. Los modelos conceptuales presentados indican que los mecanismos de forzante analizados producen una circulación que es fuertemente dependiente de la batimetría. Para estuarios con estructura batimétrica transversal no uniforme, la respuesta a los forzantes tampoco es uniforme en esta dirección. Sin embargo, para una configuración batimétrica dada, las soluciones pueden ser normalizadas independizándolas de la intensidad del forzante. Por lo tanto, para una configuración batimétrica dada, una vez integrada la ecuación sólo es necesario un dato de velocidad a una cierta profundidad para hacer una estimación razonable de las corrientes en todos los niveles. Cuando los mecanismos de forzante actúan combinados, pueden reforzarse o contrarrestarse mutuamente. Nuestro análisis indica que las variaciones en la batimetría a través del estuario y son muy importantes para la creación de variaciones transversales en el patrón de corrientes. Sin embargo, este tipo de variaciones podría ser difícil de detectar en la naturaleza debido a la superposición de efectos. Estas variaciones laterales de la velocidad podrían tener importantes implicancias en el mantenimiento del transporte residual y el balance de salinidad dentro del estuario.

The aim of this paper is to evaluate the lateral variations of the flow in estuaries related to changes in the bathymetry, by means of the analysis of conceptual bidimensional models in which the response to the currents to different external forcings is considered. These models are applied to two kind of estuaries: one with a rectangular bathymetry section and the other one with a section that is characteristic of the estuary of Bahía Blanca, including a tidal flat. The response to the most important forcings is analyzed. These forcings are the density structure, the action of a local wind and a remote forcing. The analytical models indicate that the analyzed forcings produce a circulation that strongly depends upon the topography. For estuaries with a non-uniform transversal topographic structure, the response is non-uniform in that direction as well. Nevertheless, for a given bathymetry, the solutions can be normalized and made independent of the intensity of the forcing. Therefore, once the equation has been integrated for a given bathymetry, only one velocity data at some depth is needed to make a reasonable estimation of the currents at any level. When the different forcings act together they can either reinforce or debilitate each other. Our analysis indicates that the topography variations across the estuaries are very important in the creation of transversal variations of the current pattern. Nevertheless, due to the superposition effects, it might be difficult to observe this kind of variations in nature. These velocity variations might have important implications in the maintenance of the residual transport and salinity balance in the estuaries.