Comparación entre los tiempos de residencia calculados por métodos eulerianos y lagrangianos en el estuario mesomareal del Nervión (Puerto de Bilbao)

Abstract

Este estudio tiene por objetivo ahondar en los métodos de cálculo empleados durante lo que hemos definido como post-proceso de modelos numéricos hidrodinámicos, concretamente para la obtención del tiempo de residencia y sus aplicaciones. Se contrastarán los tiempos de residencia obtenidos a raíz de cálculos basados en métodos eulerianos y lagrangianos en el estuario mesomareal del Nervión (Puerto de Bilbao) para realizar a posteriori un estudio comparativo entre ellos. Para ello, se ha utilizado el campo de corrientes del Puerto de Bilbao obtenido con el modelo de simulación ROMS.

Los modelos numéricos son métodos en alza dentro del campo de la ingeniería y en particular en la ingeniería marítima. Recientemente, numerosos estudios sobre el tiempo de residencia se han basado en éstos. Es el caso de Cucco et al. (2009), el cual empleó un modelo numérico bidimensional para los cálculos del tiempo de residencia en la laguna de Venecia en los que se tenía en cuenta el “tidal forcing”. De igual forma, asumió simplificaciones como ignorar el efecto del viento o la componente difusiva del transporte para el cálculo tanto lagrangiano como euleriano de dicho tiempo de residencia. En este estudio se ha implementado un modelo numérico tridimensional en el que se han incorporado tanto los forzamientos derivados del viento como de la marea.

Para el cálculo lagrangiano de las partículas se ha prescindido de los fenómenos difusivos del transporte debido al elevado coste computacional que ello acarreaba. Por el contrario, el cálculo euleriano de las trazas ha incluido tanto la componente advectiva como la difusiva del transporte.

El estudio comparativo se aborda a tres niveles con sus respectivas metodologías: - Tiempos de residencia eulerianos (TrE) y tiempos de residencia lagrangianos (TrL). Se realiza un análisis cualitativo por separado de los tiempos de residencia obtenidos mediante métodos eulerianos y lagrangianos. - Influencia en la obtención del tiempo de residencia del estado inicial de la modelización para las cuatro fases de marea: vaciante, bajamar, llenante y pleamar. Este análisis se ha llevado a cabo utilizando el coeficiente de variabilidad, cociente entre la desviación estándar y el tiempo de residencia medio de los 4 escenarios asociados al punto de estudio. - Valores de tiempo de residencia en superficie y fondo. Se ha analizado la distribución espacial de las diferencia de tiempos de residencia en los dos niveles de profundidad.