ENCIBA
CÓDIGO: CTM2013-40886-P
Estudio numérico de la circulación 3D de la Bahía de Algeciras y de los procesos físicos y biológicos de su entorno
| INVESTIGADOR PRINCIPAL | Jesús García Lafuente glafuente@ctima.uma.es |
| FINANCIACIÓN | 114.950 € |
| ENTIDAD | Ministerio de Economía y Competitividad |
| PERIODO | 01/01/2014 - 31/12/2016 |
| Miembros | |
OBJETIVOS
El proyecto contempla dos objetivos principales:- El primero de ellos investiga el papel jugado por la Bahía de Algeciras en el intercambio baroclino a través del Estrecho de Gibraltar. Para ello aprovecha los resultados numéricos producidos por GOFIMA en el marco del proyecto SAMPA (http://sampa-apba.puertos.es/) de oceanografía operacional.
- El segundo objetivo es el estudio de la productividad primaria en la Bahía de Algeciras por medio de un modelo físico-biológico acoplado para evaluar su papel en la fertilización del Mar de Alborán. El estudio está sugerido por la importante cantidad de nutrientes de origen antropogénico que se vierten en la Bahía, que fertilizan sus aguas las cuales fluyen con posterioridad hacia dicho Mar, tal y como sugieren algunas imágenes satélite.
- García Lafuente et al (2018): Asymmetric Baroclinic Response to Tidal Forcing Along the Main Sill of the Strait of Gibraltar Inferred from Mooring Observations, In: Velarde M., Tarakanov R., Marchenko A. (eds) The Ocean in Motion. Springer Oceanography. Springer, Cham
- Sammartino et al (2018): Water renewal in semi-enclosed basins: A high resolution Lagrangian approach with application to the Bay of Algeciras, Strait of Gibraltar, Limnology and Oceanography:Methods
- Naranjo et al (2017): Recent changes (2004–2016) of temperature and salinity in the Mediterranean outflow, Geophysical Research Letters
- García Lafuente et al (2017): The Mediterranean outflow in the Strait of Gibraltar and its connection with upstream conditions in the Alborán Sea, Ocean Sci.
- Sánchez Garrido et al (2015): Modeling the impact of tidal flows on the biological productivity of the Alboran Sea, Journal of Geophysical Research: Oceans
- Sammartino et al (2015):Ten years of marine current measurements in Espartel Sill, Strait of Gibraltar, Journal of Geophysical Research: Oceans
- Sammartino et al (2014): A numerical model analysis of the tidal flows in the Bay of Algeciras, Strait of Gibraltar, CSR
- Sanchez Garrido et al. (2014) Meteorologically-driven circulation and flushing times of the Bay of Algeciras, Strait of Gibraltar, Mar. Pol. Bull.
RESULTADOS
LA BAHIA DE ALGECIRAS
Es un puerto natural cuyo límite meridional es la línea que une P. Carnero y P. Europa. Su eje mayor tiene 10 km en dirección N-S, su eje transversal 8 km y su superficie es 75 km2. Está surcada por un cañón submarino que alcanza 500m de profundidad donde la Bahía de Algeciras se une con el Estrecho de Gibraltar del cual es parte inseparable. Su volumen de agua ronda los 15 km3, de los que un 25% tendría características de agua Atlántica y el resto de agua Mediterránea, aunque no hay in formación contrastada que avale estos porcentajes. La proporción cambia en función de las fuerzas que actúan, marea y forzamiento meteorológico fundamentalmente.
Vista aérea (Google) de la Bahía de Algeciras en su configuración actual y su batimetría
DINAMICA DE MAREAS EN LA BAHIA DE ALGECIRAS
Es la dinámica dominante y tiene una estructura claramente baroclínica con un intercambio en la vertical de modo que cuando la marea sube la parte superior de la columna de agua, fundamentalmente Agua Atlántica, se desplaza hacia el interior de la Bahía en tanto que la capa inferior Mediterránea lo hace en sentido opuesto. El movimiento se invierte en la fase de vaciante entre la pleamar y la bajamar. Esta es la forma en que se acopla la marea en la Bahía a la marea en el Estrecho de Gibraltar, desde donde se fuerza la primera.
Función de corriente para la constituyente lunar M2. (Amplitud (izquierda) y fase (derecha).
VALIDACIÓN DEL MODELO FÍSICO EN LA BAHÍA DE ALGECIRAS
Se ha recopilado información de temperatura y salinidad superficial de la boya de Puertos del Estado situada en Punta Carnero, en la boca de la Bahía, mapas de temperatura superficial (SST) medida a partir de satélite, medidas de corriente superficial procedente de los radares instalados por Puertos del Estado en el margen oriental del Estrecho de Gibraltar, series temporales de nivel del mar procedente de mareógrafos de Puertos del Estado y del Instituto Español de Oceanografía y trayectorias de boyas de deriva lanzadas por Salvamento marítimo y Puertos del Estado en la zona del Estrecho y de la Bahía (proyecto MEDESS). Estos datos se han utilizado para evaluar la capacidad del modelo de reproducir los patrones de variabilidad a distintas escalas temporales de los campos simulados, con la intención de identificar las debilidades del sistema y mejorarlas. La Figura bajo estas líneas muestra un ejemplo de dicha validación, en ella se representa en azul la temperatura medida por una boya superficial en Punta Carnero frente a la temperatura estimada por el satélite en la misma zona (línea verde y rectángulos negros) y la reproducción de la temperatura obtenida en el modelo numérico (rojo).
Validación de la Temperatura superficial del modelo en Punta Carnero.
DESARROLLO DE UN MODELO DE ALTA RESOLUCIÓN
Se ha llevado a cabo un doble downscaling del modelo regional, que generan dos nuevos dominios, uno de media resolución (150m) que abarca la Bahía y uno de alta resolución (30m) que ocupa dos terceras partes de la Bahía (Ver las figuras bajo éstas líneas). Tan alta resolución nos permite resolver la circulación en detalle del interior de las dársenas, una característica fundamental a la hora de diseñar protocolos de intervención en situaciones de emergencia, además de tener una aplicación futura a modelos biogeoquímicos acoplados de alta resolución.
Izquierda: Downscaling de media resolución (150m). Derecha: Downscaling de alta resolución (30m).
PRODUCTIVIDAD PRIMARIA EN LA BAHÍA DE ALGECIRAS
Al modelo físico se ha acoplado un modelo ecosistémico NPDZ y se ha realizado un hindcast entre Marzo de 2010 y Marzo de 2011. Una vez ejecutados de forma acoplada los modelos físico y biogeoquímico se ha comparado la concentración superficial de clorofila modelada y la estimada mediante datos de satélite. Para tal fin se ha obtenido la clorofila superficial a partir de un producto que combina los satélites MODIS-Aqua y NPP-VIIRS (a través de la web de Copernicus, http://marine.copernicus.eu/). En las siguientes figuras se muestra la concentración de Clorofila superficial promedio modelada frente a la estimada por el producto de distintos satélites (MODIS-Aqua y NPP-VIIRS).
Izquierda: Concentración de clorofila superficial modelada (mgChl/m^3). Derecha: Concentración de clorofila superficial estimada mediante datos de satélite (mg/m3).
LEVANTAMIENTO FOTOGRAMÉTRICO DE COSTA DE LA BAHÍA DE ALGECIRAS
Dada la alta resolución de los modelos numéricos desarrollados en el proyecto, disponer de información batimétrica en las zonas más someras potencia las posibilidades predictivas del modelo. A tal efecto se ha llevado a cabo un estudio piloto explorando las posibilidades de la técnica aéreo-fotogramétrica para proporcionar un modelo digital del terreno que, además de representar la morfología de alta resolución de la franja costera emergida, pueda penetrar los primeros metros de la zona sumergida y proporcionar así la batimetría en zonas de difícil o imposible acceso para embarcaciones convencionales. Si las condiciones de visibilidad de esos primeros metros de la columna de agua son suficientemente buenas, los algoritmos de triangulación empleados en las técnicas de levantamiento aerofotogramétrico pueden ser aplicados también debajo del agua, y proporcionar un modelo topo-batimétrico continuo de la franja costera, desde la orilla hasta el fondo más somero. En el siguiente enlace se puede descargar el informe técnico de este ejercicio: Informe_Levantamiento_Dron.pdf
Contornos topobatimétricos en una zona de costa somera obtenidos a partir de aerofotogrametría.
Los siguientes artículos son de interés para los resultados del proyecto: