SOMETCUBA Bulletin

Volume  6  Number 1

January 2000

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COASTAL FLOODING BY WIND SETUP AT THE SHORE ZONE ON BATABANO GULF UNDER THE SOUTH WIND EVENTS INFLUENCE, WITH THE PRESENT AND POSSIBLE MIDDLE SEA LEVEL INCREASE SCENERIES.

El régimen de sobreelevación del nivel del mar por arrastre del viento en el Golfo de Batabanó.

Para la determinación de la función de retorno, se aplicó el método de las frecuencias pico. Para cada evento se calculó el viento cuasi - estacionario en todas sus cartas sinópticas para un total de 180 cartas. De cada caso se tomó la carta de mayor intensidad del viento. En la muestra de las cartas máximas el 100% se corresponde con el rumbo sur ± 22.5°, es decir el sector sur-suroeste _ sur _ sur-sudeste. En el rumbo suroeste se encontraron muy pocos casos con permanencia de más de seis horas, por lo que no fue posible ajustar una función de retorno en esta dirección. El valor más alto de la velocidad del viento encontrado fue de 17.3 m/s, en buena correspondencia con el que indican las correlaciones Casablanca - Batabanó explicadas anteriormente. Se ordenaron los casos analizados en forma descendente, acorde con el valor de la velocidad del viento. Se calcularon las frecuencias pico de los sures como:

F = (m.M)/N (4)

Donde:

M- Cantidad total de casos en la muestra

N - Cantidad total de años con casos observados

m- Número de orden de cada caso

En bibliografía consultada se plantea que tanto las frecuencias pico de los registros del oleaje como de las oscilaciones no periódicas del nivel del mar, se ajustan con gran exactitud a las distribuciones de Weibull, logarímica, lognormal y exponencial. De no contar con los datos instrumentales, es posible ajustar los valores calculados a partir de información meteorológica de archivo (Davidan et al. 1978; Martínez Arrazabal y Martín Soldevilla 1990).

Con la ayuda del software Curve Expert 1.3, Copyright (c) 1995-1997 desarrollado por Daniel Hyams para Windows se probaron las variantes antes mencionadas de ajustes de las frecuencias pico contra la ocurrencia de temporales, pero además se revisaron otras 24 posibles curvas. Se obtuvieron los mejores resultados con el ajuste de Weibull (Fig. 2). La ecuación del ajuste es de la forma:

Y = a - b [exp(- cxd)] (5)

- Coeficientes : a = 1.6217068; b = 1.8623883; c = 3576.1388; d= -3.5635414

- Error Standard: 0.0928093
- Coeficiente de Correlación: 0.9842651

ida_curv1.gif (10458 bytes)

Figura 2. Ajuste de Weibull para el viento cuasi - estacionario en presencia de "sures"

El ajuste converge con una tolerancia de (10-6 ) en once iteraciones. 
En la Fig. 3. se muestra la distribución de los residuos, con valores del orden de (10-1 ).

untitled.gif (5163 bytes)
Figura
3
Esquema de distribución de los residuos en el ajuste de Weibull.

Esta distribución es confiable en el rango de velocidades del viento entre 10 y 17 m/s. Para mayores velocidades del viento, los valores extrapolados de la función (F) deben desecharse puesto que se alejan de la realidad al no haberse registrado nunca en presencia de sures. No obstante, se decidió conservar los resultados de las simulaciones para que se tengan en cuenta por si se presenta un caso alguna vez en este rango En la Tabla 5 se presentan los retornos de afectación de los "sures " sobre el Golfo de Batabanó, acorde con el campo de viento cuasi - estacionario.

 Tabla 5. Velocidad del viento cuasi estacionario y función de retorno

V [m/s]

F [casos/año]

10

0.920

11

0.694

12

0.502

13

0.352

14

0.234

15

0.142

16

0.071

17

0.014

>17

0.01

 

El cálculo de la sobreelevación del nivel del mar bajo la influencia de los sures en los escenarios previstos.

En la más reciente evaluación del IPCC (1996), partiendo del año 1990, se plantean tres rangos probables de emisiones de gases de invernadero hacia el 2100, que definen los órdenes de variación de la temperatura planetaria y del nivel medio del mar:

Nivel mínimo ® D T=1,5°C ® 0,15 m

Nivel medio ® D T=2,0°C ® 0,50 m

Nivel mínimo ® D T=3,0°C ® 0,95 m

Esto implica un ritmo de 2-9 cm/decenio, en contraste con el ritmo actual, que es de 1-2 cm/decenio para una concentración presente de CO2 de 3,2.10-7 Kg/Kg

Cada país realizó su propia valoración de los cambios en el nivel medio del mar. En Cuba, esta tarea se cumplimentó en el Instituto de Oceanología, a partir de una elaboración estadística de los registros de la Red Mareográfica Nacional. Se obtuvo un ritmo estimado de 2,9 cm/decenio (Blásquez y Rodríguez, 1991).

La sobreelevación por arrastre del viento es favorecida por las aguas poco profundas. Un aumento en el espesor de las aguas conlleva a una disminución en el incremento del nivel del mar. Para la zona de estudio, se repitieron todos los cálculos con los posibles incrementos del nivel del mar en los próximos cien años indicados por la evaluación nacional de 0,29 m/100 años y el extremo de IPCC, de 1 m/100 años (Tabla 6 y Tabla 7). En todos los casos, el valor obtenido presenta una disminución con respecto al del escenario actual en un orden de [10-2]. El fenómeno casi no varía en la coordenada vertical a partir de la superficie marina, pero en cambio la penetración en tierra se prolonga en el orden de los Km al desplazarse la cota "cero" hacia la de 1 m. A partir de esta nueva cota "cero" las aguas penetrarían aún de 1 a 2 Km más, teniendo en cuenta que la curva de nivel de 2,5 m se encuentra de 3 a 6 Km de distancia del cero actual (ver Tabla 3). De todo lo anteriormente expuesto se desprende que si bien la zona de peligro de las inundaciones costeras para el escenario actual y para la valoración de tendencia nacional se localiza entre las cotas "cero" y 1 m, entre 2 y 5 Km tierra adentro, de ocurrir el escenario extremo de IPCC, la zona de peligro se desplazaría hacia las cotas de 1 a 2.5 m, es decir entre 5 y 8 Km tierra adentro.

Tabla 6 Resultados de la simulación de la sobreelevación del nivel del mar por arrastre del viento en la zona costera correspondiente 
al Golfo de Batabanó bajo la influencia de los sures, con posible escenario de 0.29 m

V - Velocidad del viento cuasiestacionario (permanencia de más de 6 horas)
D Z – Sobreelevación del nivel del mar

PLAYA

MAJANA

PLAYA GUANÍMAR

PLAYA CAJÍO

SURGIDERO DE

BATABANÓ

PLAYA MAYABEQUE PLAYA

ROSARIO

PLAYA CAIMITO

PLAYA

TASAJERA

S

S

SW

S

SW

S

SW

S

S W

SW

SW

SW

V [M/S]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [m]

D Z [m]

D Z [m]

D Z [m]

10

0.2755

0.2663

0.1896

0.2270

0.1348

0.2641

0.1865

0.1748

0.2017

0.4079

0.2902

0.2011

11

0.3318

0.3206

0.2286

0.2736

0.1628

0.3181

0.2250

0.2109

0.2433

0.4879

0.3486

0.2424

12

0.3926

0.3799

0.2710

0.3242

0.1933

0.3764

0.2669

0.2501

0.2885

0.5735

0.4117

0.2873

13

0.4580

0.4434

0.3167

0.3788

0.2263

0.4391

0.3120

0.2925

0.3374

0.6638

0.4793

0.3356

14

0.5277

0.5113

0.3661

0.4377

0.2619

0.5059

0.3605

0.3380

0.3897

0.7594

0.5512

0.3879

15

0.6016

0.5834

0.4183

0.5001

0.2998

0.5768

0.4125

0.3884

0.4459

0.8594

0.6272

0.4432

16

0.6796

0.6596

0.4737

0.5661

0.3402

0.6516

0.4674

0.4383

0.5052

0.9636

0.7070

0.5017

17

0.7615

0.7397

0.5322

0.6357

0.3830

0.7302

0.5253

0.4927

0.5678

1.0717

0.7906

0.5634

18

0.8472

0.8236

0.5935

0.7087

0.4280

0.8124

0.5862

0.5499

0.6336

1.1832

0.8767

0.6282

19

0.9364

0.9111

0.6578

0.7851

0.4754

0.8981

0.6500

0.6099

0.7025

1.2995

0.9667

0.6960

20

1.0292

1.0022

0.7248

0.8647

0.5256

0.9871

0.7166

0.6725

0.7745

1.4179

1.0598

0.7667

21

1.1239

1.0966

0.7945

0.9475

0.5775

1.0780

0.7860

0.7377

0.8495

1.5392

1.1559

0.8402

22

1.2227

1.1931

0.8669

1.0334

0.6316

1.1729

0.8581

0.8055

0.9273

1.6632

1.2546

0.9165

23

1.3244

1.2935

0.9417

1.1222

0.6879

1.2505

0.9328

0.8758

1.0079

1.7898

1.3559

0.9954

24

1.4289

1.3969

1.0191

1.2139

0.7463

1.3709

1.0100

0.9484

1.0913

1.9157

1.4596

1.0768

25

1.5360

1.5030

1.0988

1.3069

0.8067

1.4737

1.0896

1.0234

1.1773

2.0470

1.5672

1.1607

26

1.6457

1.6118

1.1796

1.4036

0.8691

1.5791

1.1717

1.1006

1.2659

2.1792

1.6758

1.2455

27

1.7577

1.7231

1.2635

1.5028

0.9335

1.6867

1.2560

1.1807

1.3569

2.3132

1.7865

1.3336

28

1.8720

1.8367

1.3495

1.6043

0.9999

1.7964

1.3412

1.2617

1.4488

2.4486

1.8991

1.4239

 

Tabla 7 Resultados de la simulación de la sobreelevación del nivel del mar por arrastre del viento en la zona costera
 correspondiente al Golfo de Batabanó bajo la influencia de los sures con el posible incremento del nivel del mar en 1 m..

V - Velocidad del viento cuasiestacionario (permanencia de más de 6 horas)
D
Z – Sobreelevación del nivel del mar

PLAYA
MAJANA

PLAYA GUANÍMAR

PLAYA CAJÍO

SURGIDERO DE
BATABANÓ

PLAYA MAYABEQUE

PLAYA
ROSARIO

PLAYA CAIMITO

PLAYA
TASAJERA

S

S

SW

S

SW

S

SW

S

SW

SW

SW

SW

V [M/S]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

D Z [M]

10

0.2591

0.3133

0.1785

0.2196

0.2669

0.2468

0.1791

0.1685

0.1945

0.3757

0.2668

0.1954

11

0.3120

0.3766

0.2153

0.2648

0.3213

0.9272

0.2161

0.2034

0.2347

0.4502

0.3212

0.2356

12

0.3697

0.4451

0.2554

0.3139

0.3798

0.3522

0.2563

0.2413

0.2784

0.5301

0.3798

0.2793

13

0.4315

0.5186

0.2986

0.3669

0.4427

0.4111

0.2999

0.2823

0.3256

0.6154

0.4426

0.3265

14

0.4976

0.5967

0.3450

0.4240

0.5096

0.4741

0.3465

0.3263

0.3762

0.7055

0.5095

0.3770

15

0.5677

0.6794

0.3947

0.4846

0.5805

0.5409

0.3962

0.3731

0.4302

0.7994

0.5804

0.4313

16

0.6418

0.7665

0.4472

0.5488

0.6552

0.6116

0.4495

0.4233

0.4880

0.8981

0.6551

0.4885

17

0.7198

0.8578

0.5026

0.6165

0.7336

0.6859

0.5054

0.4760

0.5487

1.0008

0.7335

0.5489

18

0.8014

0.9530

0.5609

0.6876

0.8154

0.7637

0.5642

0.5315

0.6125

1.1071

0.8153

0.6122

19

0.8866

1.0507

0.6220

0.7621

0.8996

0.8449

0.6259

0.5897

0.6794

1.2169

0.8995

0.6786

20

0.9752

1.1529

0.6857

0.8397

0.9876

0.9294

0.6903

0.6505

0.7492

1.3298

0.9874

0.7479

21

1.0671

1.2583

0.7521

0.9206

1.0785

1.0171

0.7575

0.7139

0.8220

1.4473

1.0783

0.8199

22

1.1609

1.3669

0.8210

1.0044

1.1721

1.1066

0.8273

0.7798

0.8977

1.5665

1.1719

0.8947

23

1.2587

1.4785

0.8924

1.0912

1.2684

1.1999

0.8996

0.8481

0.9762

1.6883

1.2682

0.9721

24

1.3592

1.5928

0.9663

1.1808

1.3672

1.2958

0.9745

0.9918

1.0573

1.8127

1.3607

1.0520

25

1.4625

1.7097

1.0425

1.2733

1.4683

1.3943

1.0518

1.0671

1.1410

1.9394

1.4681

1.1346

26

1.5683

1.9291

1.1209

1.3670

1.5716

1.4953

1.1315

1.1446

1.2274

2.0683

1.5714

1.2195

27

1.6765

1.9532

1.2016

1.4643

1.6770

1.5986

1.2134

1.2242

1.3162

2.1968

1.6768

1.3052

28

1.7871

2.0778

1.2830

1.5640

1.7866

1.7042

1.2977

1.4074

2.3289

1.7863

1.3942

Conclusiones y recomendaciones


Bulletin author: Alejandro Bezanilla
Copyright © 2000 Cuban Metorogical Society 
Last modified: March 08, 2000
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