Detección de ondas internas en sistemas acústicos estratificados poco profundos

Abstract

En ambientes acuáticos estratificados poco profundos, las márgenes y la batimetría imponen condiciones de contorno que posibilitan la generación de ondas estacionarias que, a diferencia de aquellas que pueden desarrollarse en mar abierto, sólo admiten ciertas frecuencias. En este trabajo se presenta una metodología de procesamiento de datos que permite reconocer ondas internas de baja intensidad, generadas en tales sistemas por el forzamiento de la circulación, debido a las mareas o los vientos. La misma se basa en el análisis de las series temporales de velocidad construidas a partir de los registros de un perfilador acústico Doppler ubicado en una posición fija en el estuario del río de La Plata. El análisis de las componentes principales y las transformaciones de Fourier y wavelet se emplearon para extraer información sobre la variabilidad de la circulación estuarina y la estructura vertical de las corrientes en diferentes escalas temporales. Los resultados muestran comportamientos dinámicos disímiles de las capas tanto superficial como profunda, determinados por la acción mareal en la dirección principal de las corrientes; mientras que el viento juega un papel significativo en el desarrollo de flujos, tanto en la dirección principal como en la perpendicular a ella. Cambios bruscos del viento generanoscilaciones interfaciales con frecuencias bien definidas, asociadas con la generación de ciertas ondas estacionarias que, hasta donde llega nuestro conocimiento, no han sido reportadas aún.

In shallow-water stratified environments, banks and bathymetry determine the boundary conditions that generate standing waves that, unlike those developed at open sea, only admit certain frequencies. In this study, a methodology of data processing is introduced to identify low-intensity internal waves generated by forced water circulation, due to tides or winds in such systems. Time series of velocity built from files of an acoustic Doppler profiler located at a fixed position in the La Plata River were analysed estuary employing the principal components analysis, and Fourier and wavelet transforms. Thus, information on estuarine circulation variability and the vertical structure of currents was obtained at different time scales. Results showed the dissimilar dynamic behaviour of the surface and bottom layers, which are determined by the tidal action in the main direction of the currents; while winds play a significant role in the development of currents in both the main direction and the perpendicular one. Abrupt changes in wind intensity and direction cause interface oscillations with well-defined frequencies that are associated with the generation of standing waves, which, to our knowledge, had not yet been reported.