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Introducción
Desde la antigüedad, el desarrollo de asentamientos humanos en las zonas costeras del mundo ha jugado un papel importante para la sociedad, ya que el mar representa un importante medio de transporte y una gran fuente de recursos, siendo esa región del mundo, una zona que se ve expuesta a una gran variedad de fenómenos océano meteorológicos, que al presentarse de forma extrema, se convierten en un peligro para los habitantes de esas regiones. Por lo anterior, este trabajo, buscará describir uno de esos fenómenos que se presenta año con año en las costas de México, el cual presenta oleaje que posee gran cantidad de energía, llegando a ser peligroso y destructivo, y que es conocido como mar de fondo.
Para tal efecto, en primer lugar definiremos las variables con las que se puede caracterizar una onda. En la figura 1, se presenta un esquema en el cual se puede observar que una onda puede ser cuantificada en una escala espacial por su altura de onda H, definida como la distancia vertical que existe entre un valle y una cresta consecutivas; y por su longitud de onda L, definida como la distancia horizontal que existe entre dos valles o dos crestas consecutivas. En la escala temporal, el periodo de onda T se define como el tiempo requerido para que una cresta o valle que se encuentra en el punto A llegue al punto B (ver fig. 1).
Fig. 1. Características de una onda.
Ahora, una vez que definimos los componentes de una onda, es importante describir brevemente los tipos de ondas que se pueden presentar sobre la superficie libre del mar y para ello nos basaremos en la gráfica 1.
En la gráfica anterior se clasifican los tipos de ondas que se pueden presentar sobre la superficie libre del mar, de acuerdo a su periodo (T=1/frecuencia) y que se definen como:
Ondas capilares: tipo de onda cuyo periodo es menor a 0.1 s, y la fuerza que las genera proviene del viento.
Ondas de Ultra-gravedad: ondas con periodos que van de 0.1 s a 1 s, la fuerza que las genera es el viento.
Ondas de gravedad: ondas con periodos que van de 1 s a 30 s y son producidas por la acción del viento.
Ondas de Infra-gravedad: tipo de onda cuyos periodos van de los 30 s a 5 minutos, la fuerza que las genera puede ser el viento, o bien, sismos o tormentas.
Ondas de largo periodo: ondas con periodos que van de los 5 minutos a 24 horas, la fuerza que las genera es totalmente debida a la ocurrencia de sismos, tormentas o a la atracción de los astros.
Como se mostró en la gráfica 1, los factores naturales que intervienen tanto en la generación como en la restauración de las ondas son diversos y de ellos dependen características tales como el periodo T y la cantidad de energía que transporten.
En este caso nos enfocaremos en las clasificación de las ondas del tipo gravedad, cuya fuerza generadora es la acción del viento y que son mejor conocidas como “olas” o “oleaje”, ya que el mar de fondo que describiremos está dentro de este grupo de ondas.
Fig. 2. El viento, fuerza generadora del oleaje.
Como se comentó en un principio, a través de la historia se han registrado un sin número de esfuerzos por entender la generación y transformación del oleaje, y como ejemplo de ello, los antiguos griegos quienes estaban conscientes de la interacción entre el mar y la atmosfera, siendo Aristóteles en su obra “Acerca del cielo; meteorológicos” (300 a. C.), quien señaló la importancia que juega el viento en el desarrollo del oleaje.
El oleaje generado por el viento en mar abierto está formado por componentes que abarcan un amplio rango de periodos. A medida que éstas se desplazan a lo largo de la plataforma continental hacia la costa, los componentes de onda larga lideran el grupo de ondas, viajando a continuación las ondas de corto período. En la zona de generación del oleaje el fondo no afecta el comportamiento del oleaje, pero a partir de que las ondas comienzan a propagarse en aguas más someras, éste empieza a refractarse por efecto de la configuración del fondo o de las corrientes y parte de la energía es transformada. A medida que la propagación continúa en dirección hacia la costa, las ondas pierden parte de su energía por efecto de la fricción en el fondo y a pesar de ello, la amplitud de la onda aumenta y la longitud de onda se va reduciendo, dando lugar a un vuelco de la cresta de la onda conocido como rotura del oleaje.
El oleaje en su propagación se ve afectado por innumerables procesos físicos, pero la refracción, difracción, someramiento, reflexión y rotura pueden ser considerados dentro de los más importantes para fines ingenieriles. El oleaje en el mar puede representarse como una suma lineal de componentes sinusoidales (cuya descripción queda fuera del alcance de este trabajo), lo cual implica la existencia de interacciones entre cada una de dichas componentes. Cuando se desea conocer los efectos directos de la hidrodinámica del oleaje en alguna playa o estructura es importante representar, de ser posible todos los fenómenos considerados en el párrafo anterior.
El mar de fondo
Cuando se observa el oleaje en cualquier sitio de la costa, se debe tomar en cuenta que este pudo ser formado por una tormenta a cientos o miles de kilometros. El oleaje formado por el viento, se genera por la transferencia de energia del viento sobre la superficie del mar en un area determinada la cual es conocida como “fetch”.
Fig. 3. Esquema del “fetch”
Dependiendo del tamaño del fetch (area influenciada por el viento), y de la duración e intensidad del viento, se generará oleaje con alturas y periodos de ciertas caracteristicas, que viajarán a traves del océano desde su zona de formacion hasta la costa donde finalmente rompera. De acuerdo a lo anterior, existe una clasificacion para nombrar dos tipos de oleaje con respecto a su origen, las cuales se conocen como Sea y Swell, y que tienen que ver con el sitio donde es observado, es decir donde se encuentra el viento que lo genera, (dentro del fetch) o fuera de la zona de generacion.
SEAS Sea, es el oleaje que aun se encuentra influenciado por el viento en la zona de generacion, presenta periodos entre 3 y 25 segundos. La apariencia de la superficie del mar es tempestuosa, con oleaje irregular de crestas cortas.
SWELL Tambien conocido como mar de fondo, se refiere al oleaje que se ha desplazado fuera de su zona de generacion, el cual llegar presentar periodos más largos (> 10 segundos). Este tipo de oleaje se caracteriza por estar formado por crestas regulares bien defenidas y de periodo largo, con una apariencia del mar en un estado ordenado.
Nuestro país, por su ubicación geografica está bordeado en la costa oeste por el oceano Pacifico, y en el este por el golfo de México, y ambas costas son afectadas por tormentas tropicales durante la estacion de verano y parte del otoño; en el caso del golfo de Mexico, esta se extienden hasta el invierno, por los “nortes”, provocados por masas de aire frio que arriban al país provenientes del hemisferio norte. Tales condiciones generan oleaje de mar de fondo (swell), cuando la tormenta aun se encuentra fuera de la costa; solo cuando la tormenta se encuentra sobre la linea de costa, y que por el efecto del viento que esta ejerce genera el oleaje tipo sea, caso similar al oleaje que se observa en los puertos afectados por los “nortes”. Sin embargo, se han presentado casos de mar de fondo en las costas mexicanas del Oceano Pacifico, en los cuales el oleaje que ha llegado a la costa es generado por tormentas lejanas en las areas sur y norte del Oceano Pacifico.
A continuación y a manera de ejemplo, se muestra una nota periodística de medios informativos a nivel nacional sobre el mar de fondo:
CIUDAD DE MÉXICO, México, jul. 07, 2014.-El oleaje prolongado que en los últimos días ha provocado afectaciones en las costas de Oaxaca y Guerrero se denomina Mar de Fondo. El teniente Raúl Hernández, pronosticador del Centro de Análisis y Pronóstico Meteorológico de la Secretaría de Marina (SEMAR), explicó que "es un conjunto de olas que se propagan cientos y miles de millas. El evento que acaba de ocurrir hace dos días, su origen fue en el Hemisferio Sur, frente a las costas de Chile".
Las tormentas marinas que producen Mar de Fondo generalmente se originan entre el sur de Australia y el Continente Americano, por lo que el fenómeno llega a recorrer distancias superiores a 10 mil kilómetros, hasta las costas mexicanas del Istmo de Tehuantepec.
Esto se debe a que en el mar no enfrentan barreras que los puedan detener hasta que llegan a la costa, donde concluyen su recorrido marino.
"Se inicia la propagación de estos sistemas hasta las costas mexicanas… generan fuertes vientos, oleaje elevado…erosión de playa, es lo que principalmente ocasiona", detalló el teniente Raúl Hernández.
Se considera riesgoso para las personas que construyen en las playas y para los negocios cercanos al mar.
El fenómeno conocido como Mar de Fondo se presenta cada año aproximadamente entre los meses de marzo y noviembre.
Al presentarse este fenómeno, se recomienda extremar precauciones en las actividades que se realicen en las playas, restringir la navegación a embarcaciones menores y situar la mayor parte de los objetos lejos del alcance de las olas.
NOTICIEROS TELEVISA
Mediciones con la RENEOM
El oleaje que causo los efectos que se describen en la nota periodística incluida en el párrafo anterior de este trabajo, fue medido con las boyas direccionales medidoras de oleaje que se encuentran instaladas como parte de la RENEOM, operada por la División de Ingeniería de Puertos y Costas de este Instituto (ver gráfica 2).
En los registros que se muestran en las siguientes gráficas, podremos identificar cronológicamente el estado de mar característico de un mar de fondo, cuando los periodos de ola (Serie de tiempo que se encuentra al centro de cada una de las siguientes gráficas, Tp(s) tengan valores cercanos a los 20 s.
Para el caso de las gráficas 2 y 3, el fenómeno meteorológico que generó el mar de fondo, fue el huracán Marie que se debilitó a Categoría 3 el día martes 2 de septiembre del 2014.
En las gráficas que se presentaron, podemos identificar la presencia de un estado de mar típico de mar de fondo los días 4 y 5 de julio para el puerto de Acapulco, Gro. (Gráfica 2), las últimas horas del día 5 y el día 6 de septiembre para el puerto de Mazatlán, Sin. (Gráfica 3) y después del mediodía del 4 y el 5 de septiembre para el puerto de Cuyutlán, Col. (Gráfica 4).
En todos los casos, las series de tiempo muestran que primero se presenta oleaje de tormenta (oleaje tipo sea, con periodos cercanos a los 10 s), y conforme se aleja la tormenta, el tipo de olas cambia y estas se caracterizan por formar trenes de ondas con crestas regulares bien definidas y de periodo largo (aprox. 20 s), con una apariencia del mar en un estado ordenado, principal diferencia que permite distinguir el oleaje del mar de fondo de del de tormenta, ya que en este último la superficie del mar es caótica y los periodos de ola que se presentan son menores.
Bibliografía:
Nota periodística del evento del 5/07/2014 http://noticieros.televisa.com/mexico/1407/que-es-mar-fondo/
U.S. Army Corps of Engineers. 2002. Shore Protection Manual. Vols. 1,2 and 3. Coastal Engineering Research Center, U.S. Army Corps Of Engineers, Washington, D.C. 633 pp.
Noe Toledano Vega. 2006. Caracterización de la rotura del oleaje en modelo elíptico disipativo de transformación del oleaje. UNAM. México D. F.
Rodolfo Silva Casarín. 2005. Análisis y descripción estadística del oleaje. UNAM. México D. F.
Instituto Mexicano del Transporte. 2014. Operación de la Red Nacional de Estaciones Oceanográficas y Meteorológicas. Querétaro. SERRANO Etelberto
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