Estudio y simulación del huracán Joan en la Costa Caribe colombiana en 1988
En este trabajo se realizó la simulación de uno de los fenómenos naturales que ocupan el primer lugar en daños catastróficos a nivel mundial, se tomó como referente el huracán JOAN, que alcanzó la categoría cuatro (en Centroamérica), el cual, pasó muy cerca de la costa caribe colombiana en el mes de...
- Autores:
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Díaz Estrada, Ernesto
López Martínez, Fernando Enrique
Bacca Arango, Luis Felipe
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2005
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
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- Palabra clave:
- Huracán Joan Swan Hurwin
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En este trabajo se realizó la simulación de uno de los fenómenos naturales que ocupan el primer lugar en daños catastróficos a nivel mundial, se tomó como referente el huracán JOAN, que alcanzó la categoría cuatro (en Centroamérica), el cual, pasó muy cerca de la costa caribe colombiana en el mes de octubre del año 1988. Se utilizaron dos modelos de simulación, el HURWIN para simular el comportamiento del huracán y el SWAN para simular el oleaje producido, ambos modelos fueron validados, simulando el huracán OPAL (Golfo de México, 1995), debido a que se contaban con datos de su comportamiento, medidos con boyas oceanográficas ubicadas en su radio de influencia, y por que presentaba características similares a JOAN. Después de la validación de los modelos, se procedió a implementar la simulación de JOAN, usando ubicaciones geográficas del huracán para poder correr los modelos y de esta forma predecir el comportamiento del oleaje cercano a la costa caribe colombiana. El presente trabajo de simulación tiene un efecto importante dentro del estudio del impacto en la infraestructura costera en la costa Norte Colombiana ya que establecerá una visión del comportamiento dinámico de este fenómeno natural que pasó muy cerca de la costa Atlántica durante el mes de octubre de 1988. Los resultados obtenidos a través de los modelos HURWIN y SWAN, utilizados en este trabajo, permitirán establecer un estimado de las variables físicas que caracterizan el paso de un evento de esta naturaleza, el campo de vientos, la altura de ola generada, el período pico, el espectro de energía de las olas en función de la frecuencia y dirección serán algunos de los parámetros físicos que se obtendrán. |
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Díaz Estrada, Ernesto, López Martínez, Fernando Enrique, Bacca Arango, Luis Felipe (2005). Estudio y simulación del huracán Joan en la Costa Caribe colombiana en 1998. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey ITESM 1. Ocampo,Torres, F. J., y P. W. Vachon, Wind and wave fields under hurricane conditions as observed by SAR, CERSAT NEWS, Special Issue No. 11, Ocean Winds, Sci. Topic No. 24, Nov. 2000. 2. Planeación cicese. Trabajos de simulación de huracanes en América, Informes, 1sem del 2003 3. Gaztelumendi, S.,Director Área de meteorología EUVE, Copyright © 1998, Eusko Ikasku 4. Cardone, V., Greenwood, C., Greenwood, J., 1992. Unified program for the specification of hurricane boundary layer winds over surfaces of specified roughness. Contract report CERC-92-1, US Army Engineering Watersways Experiment Station, Vicksburg, MS 5. Ortiz, J. C. 2003. Oleaje en la costa norte de Puerto Rico: Simulación, Climatología y Pronóstico. Tesis Ph.D. Universidad de Puerto Rico – Recinto de Mayagüez. 6. Von Erffa. Procesos Costeros, IDEAM, 199 7. INVEMAR 2003. Programa Holandés de asistencia para estudios de cambio climático, Colombia: definición de la vulnerabilidad de los sistemas biogeofísicos y socioeconómicos debido a un cambio en el nivel del mar en la zona costera colombiana (Caribe Continental, Caribe insular y pacífico) y medidas para su adaptación. VII Tomos, resumen Ejecutivo y CD-Atlas digital. Programa de Investigación para la Gestión marina y Costera – GEZ. Santa Marta, Colombia. 8. INGEOMINAS 1997 e IDEAM 1997 En: INVEMAR, Informe del Estado de los Ambientes Marinos y Costeros en Colombia: Año 2003 9. DIRECCION NACIONAL MARITIMA Y PORTUARIA (DIMAR). La calidad Ambiental, Marina y Costera en Colombia, Año. 10.Triana, Hervis. Matemática aplicada e Ingenieria, la Interpolación bilineal en la digitalización de imágenes, Noviembre 17, 1997. 11.Vilches, Jose. Evaluación de la exactitud de modelos de elevación digital (MED) de malla regular, generados a partir de curvas de nivel, Enero,2000 12. Wornom, S., Welsh D. 2002: An MPI quasi time-accurate approach for nearshore wave prediction using SWAN code. Part I., Coastal engineering Journal, 44, 3, 247-256., Part II., Coastal engineering Journal, 44, 3, 257- 280. |
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Se utilizaron dos modelos de simulación, el HURWIN para simular el comportamiento del huracán y el SWAN para simular el oleaje producido, ambos modelos fueron validados, simulando el huracán OPAL (Golfo de México, 1995), debido a que se contaban con datos de su comportamiento, medidos con boyas oceanográficas ubicadas en su radio de influencia, y por que presentaba características similares a JOAN. Después de la validación de los modelos, se procedió a implementar la simulación de JOAN, usando ubicaciones geográficas del huracán para poder correr los modelos y de esta forma predecir el comportamiento del oleaje cercano a la costa caribe colombiana. El presente trabajo de simulación tiene un efecto importante dentro del estudio del impacto en la infraestructura costera en la costa Norte Colombiana ya que establecerá una visión del comportamiento dinámico de este fenómeno natural que pasó muy cerca de la costa Atlántica durante el mes de octubre de 1988. Los resultados obtenidos a través de los modelos HURWIN y SWAN, utilizados en este trabajo, permitirán establecer un estimado de las variables físicas que caracterizan el paso de un evento de esta naturaleza, el campo de vientos, la altura de ola generada, el período pico, el espectro de energía de las olas en función de la frecuencia y dirección serán algunos de los parámetros físicos que se obtendrán.Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey ITESMINTRODUCCIÓN................................................................................................................................................. 10 1. OBJETIVOS...................................................................................................................................................... 15 1.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................................ 15 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................................. 15 2. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN........................................................................................... 16 3.MARCO TEÓRICO......................................................................................................................................... 21 3.1.MODELOS DE SIMULACIÓN DE HURACANES............................................................................. 21 3.2 MODELO HURWIN................................................................................................................................. 28 3.2.1 Ecuaciones Físicas del Modelo HURWIN.......................................................................................... 29 3.3 MODELO DE OLAS SWAN ................................................................................................................... 38 4. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA GEOGRÁFICA DE SIMULACIÓN......................................................... 46 4.1 DIAGNÓSTICO DE LAS ZONAS MARINAS Y COSTERAS COLOMBIANAS............................ 46 4.2 OLAS Y MAREAS..................................................................................................................................... 47 4.3 CLIMA......................................................................................................................................................... 50 4.3.1. Época Seca O Época De Verano. ..................................................................................................... 51 4.3.2. Época Húmeda O Época De Invierno. ............................................................................................ 52 4.3.3. Época de Transición. ......................................................................................................................... 52 4.4 VIENTOS ................................................................................................................................................... 53 4.5 CORRIENTES ......................................................................................................................................... 55 4.6 CARACTERÍSTICAS DE LOS TERRITORIOS MARINOS Y COSTEROS................................. 55 4.6.1. Ecosistemas Marinos y Costeros de la Costa Caribe Colombiana................................................. 55 4.6.2 Amenazas Naturales de la Costa Colombiana................................................................................. 58 4.6.2.1. Ascenso del nivel del Mar...................................................................................................................58 4.6.2.2. Tsunami. ......................................................................................................................................................58 4.6.2.3. Ciclones Tropicales...................................................................................................................................59 4.6.2.4 Ondas Tropicales........................................................................................................................................61 4.6.2.5 Marejadas.....................................................................................................................................................62 4.6.2.6 Mar de Leva .................................................................................................................................................63 4.6.2.7. La Erosión Costera. .................................................................................................................................64 4.6.2.8 Los Bienes de Uso Público.......................................................................................................................65 5. IMPLEMENTACIÓN DE LOS MODELOS................................................................................................ 67 5.1 HURACÁN OPAL...................................................................................................................................... 68 5 5.1.1. Proceso de Configuración del Modelo HURWIN............................................................................. 68 5.2.MALLAS COMPUTACIONALES.......................................................................................................... 69 5.2.1. Malla Computacional HURWIN para el huracán OPAL................................................................. 69 5.2.2. Implementación del modelo HURWIN para el Huracán OPAL. ..................................................... 70 5.2.3 Implementación del modelo SWAN para el Huracán OPAL ........................................................... 72 5.2.3.1. Malla Computacional SWAN...................................................................................................................72 5.3 DATOS EXPERIMENTALES................................................................................................................. 76 5.4 DATOS OBSERVADOS Y DATOS PREDECIDOS HURACÁN OPAL ........................................ 82 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS...................................................................................................................... 86 6.1 ANÁLISIS DE SENSITIVIDAD DEL HURACÁN OPAL..................................................................... 86 6.2 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE LOS DATOS OBSERVADOS Y PREDECIDOS DEL HURACÁN OPAL............................................................................................................................................. 88 6.2.1 Altura de ola significativa ................................................................................................................... 88 6.2.2 Periodo pico de ola.............................................................................................................................. 91 6.3 ANÁLISIS DE LOS ÍNDICES ESTADÍSTICOS................................................................................... 93 6.4. ANÁLISIS DEL CAMPO DE VIENTOS DEL MODELO HURWIN PARA EL HURACÁN OPAL ............................................................................................................................................................................. 96 6.5. ANÁLISIS DE LAS GRÁFICAS DE LOS CAMPOS DE OLAS DEL MODELO SWAN PARA EL HURACÁN OPAL............................................................................................................................................. 97 6.6.MALLA COMPUTACIONAL JOAN....................................................................................................... 98 6.7. UBICACIÓN DE LAS BOYAS VIRTUALES PARA JOAN............................................................... 99 6.8. ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN DEL HURACÁN JOAN........................... 101 6.8.1. Análisis del campo de olas del huracán JOAN............................................................................... 101 CONCLUSIONES............................................................................................................................................... 111 RECOMENDACIONES..................................................................................................................................... 114 REFERENCIAS .................................................................................................................................................. 115MaestríaIn this work, the simulation of one of the natural phenomena that occupies the first place in catastrophic damage worldwide was carried out, it was taken as regarding hurricane JOAN, which reached category four (in Central America), which passed very close to the Colombian Caribbean coast in October of the year 1988. Two simulation models were used, the HURWIN to simulate the behavior of the hurricane and the SWAN to simulate the waves produced, both models were validated, simulating hurricane OPAL (Gulf of Mexico, 1995), because there were data on its behavior, measured with oceanographic buoys located in its radius of influence, and because it had similar characteristics to JOAN. After the validation of the models, the JOAN simulation was implemented, using geographic locations of the hurricane to be able to run the models and in this way predict the behavior of the waves near the coast. Colombian Caribbean. The present simulation work has an important effect within the study of the impact on the coastal infrastructure in the Colombian North coast since it will establish a vision of the dynamic behavior of this natural phenomenon that happened very close to the Atlantic coast during the month of October 1988 . The results obtained through the HURWIN and SWAN models, used in this work, will allow to establish an estimate of the physical variables that characterize the passage of an event of this nature, the wind field, the wave height generated, the peak period, the wave energy spectrum as a function of the frequency and direction will be some of the physical parameters that will be obtained.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaHuracán Joan Swan HurwinComputer simulationSystems engineeringComputersSimulation methodsInvestigationsAnalysisSimulation of natural phenomenaHurricane behaviorOceanographic buoysSimulación por computadoresIngeniería de sistemasComputadoresMétodos de simulaciónInvestigacionesAnálisisSimulación de los fenómenos naturalesComportamiento del huracánBoyas oceanográficasEstudio y simulación del huracán Joan en la Costa Caribe colombiana en 1988Study and simulation of Hurricane Joan on the colombian Caribbean Coast in 1988Magíster en Ciencias ComputacionalesUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaMaestría en Ciencias Computacionalesinfo:eu-repo/semantics/masterThesisTesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMDíaz Estrada, Ernesto, López Martínez, Fernando Enrique, Bacca Arango, Luis Felipe (2005). Estudio y simulación del huracán Joan en la Costa Caribe colombiana en 1998. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey ITESM1. Ocampo,Torres, F. J., y P. W. Vachon, Wind and wave fields under hurricane conditions as observed by SAR, CERSAT NEWS, Special Issue No. 11, Ocean Winds, Sci. Topic No. 24, Nov. 2000.2. Planeación cicese. Trabajos de simulación de huracanes en América, Informes, 1sem del 20033. Gaztelumendi, S.,Director Área de meteorología EUVE, Copyright © 1998, Eusko Ikasku4. Cardone, V., Greenwood, C., Greenwood, J., 1992. Unified program for the specification of hurricane boundary layer winds over surfaces of specified roughness. Contract report CERC-92-1, US Army Engineering Watersways Experiment Station, Vicksburg, MS5. Ortiz, J. C. 2003. Oleaje en la costa norte de Puerto Rico: Simulación, Climatología y Pronóstico. Tesis Ph.D. Universidad de Puerto Rico – Recinto de Mayagüez.6. Von Erffa. Procesos Costeros, IDEAM, 1997. INVEMAR 2003. Programa Holandés de asistencia para estudios de cambio climático, Colombia: definición de la vulnerabilidad de los sistemas biogeofísicos y socioeconómicos debido a un cambio en el nivel del mar en la zona costera colombiana (Caribe Continental, Caribe insular y pacífico) y medidas para su adaptación. VII Tomos, resumen Ejecutivo y CD-Atlas digital. Programa de Investigación para la Gestión marina y Costera – GEZ. Santa Marta, Colombia.8. INGEOMINAS 1997 e IDEAM 1997 En: INVEMAR, Informe del Estado de los Ambientes Marinos y Costeros en Colombia: Año 20039. DIRECCION NACIONAL MARITIMA Y PORTUARIA (DIMAR). La calidad Ambiental, Marina y Costera en Colombia, Año.10.Triana, Hervis. Matemática aplicada e Ingenieria, la Interpolación bilineal en la digitalización de imágenes, Noviembre 17, 1997.11.Vilches, Jose. Evaluación de la exactitud de modelos de elevación digital (MED) de malla regular, generados a partir de curvas de nivel, Enero,200012. Wornom, S., Welsh D. 2002: An MPI quasi time-accurate approach for nearshore wave prediction using SWAN code. 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