Análisis hidrodinámico del oleaje y el nivel del mar en la zona norte del Golfo de Urabá en condiciones actuales y en posibles escenarios de cambio climático

Abstract

RESUMEN: Las zonas litorales son tal vez los lugares más sensibles a nivel mundial ante el cambio climático. El presente trabajo busca avanzar en el entendimiento del comportamiento de las algunas variables hidrodinámicas del Golfo de Urabá tales como nivel del mar, altura de ola significante y dirección del oleaje, ante posibles escenarios de cambio climático. Se seleccionó el Golfo de Urabá, pues de acuerdo con la literatura revisada esta zona es de interés para el país por su valor ecosistémico, social, económico y por las fuertes presiones antrópicas a las que se encuentra sometida. Para entender la hidrodinámica actual de la zona de estudio y construir posibles escenarios presentes y futuros se realizaron análisis estadísticos de 8 años de datos de oleaje provenientes de parámetros integrales de oleaje modelados con SWAN implementado a nivel regional (datos de “hindcast”). Adicionalmente, para analizar el comportamiento del nivel del mar en la zona de estudio se compararon los registros de 4 mareógrafos distribuidos en el Caribe colombiano (Cartagena, Coveñas, Sapzurro y Turbo). Para la definición de escenarios se procesó la información del mareógrafo de Sapzurro y se tuvo en cuenta una proyección de aumento de 3.6 mm/ año, esperada para el Caribe según la literatura. Para analizar las posibles variaciones en los patrones hidrodinámicos de la zona de estudió se utilizó el acople de los módulos WAVE y FLOW del modelo numérico Delft3D para modelar 4 escenarios representativos del presente y 3 escenarios futuros propuesto, los cuales posteriormente fueron analizados y comparados. A través del análisis estadístico del “hindcast” se encontró que la dirección reinante del oleaje que llega al Golfo de Urabá es la dirección Noreste, con una probabilidad de ocurrencia del 52%. Por su parte, en todos los escenarios modelados se encuentran variaciones en el comportamiento del oleaje en términos de altura de ola significante y dirección, siendo Acandí el lugar de la zona de estudio que experimenta las mayores alturas de ola significante, mientras que la zona Sur de Necoclí se encuentra protegida de los oleajes más típicos (NE y ENE). También se encontró que la dirección ENE es la que puede generar mayores incrementos en la altura de ola significante bajo los escenarios futuros planteados, afectando principalmente la zona Sur de Necoclí. En el análisis del nivel del mar se identificaron deformaciones singulares en el registro del mareógrafo de Turbo que no se dan en los demás instrumentos de medición analizados, por lo cual sería una línea interesante de trabajo futuro. Los aumentos de Hs y los cambios direccionales encontrados podrían propiciar aumento del potencial erosivo, riesgo de inundación costera y alteraciones morfodinámicas y ecosistémicas que se podrían estudiar con base en los resultados obtenidos en el presente trabajo.

ABSTRACT: Coastal areas are perhaps the most sensitive places in the world in the face of climate change. The present work seeks to advance in the understanding of the behavior of some hydrodynamic variables of the Golfo de Urabá such as sea level, significant wave height and wave direction, in the face of possible climate change scenarios. The Golfo de Urabá was selected, because according to the literature reviewed, this area is of interest to the country due to its ecosystem, social and economic value and due to the strong anthropic pressures to which it is subjected. To understand the current hydrodynamics of the study area and to construct possible present and future scenarios, statistical analyzes of 8 years of wave data were carried out from integral wave parameters modeled with SWAN implemented at the regional level (hindcast data). Additionally, to analyze the behavior of the sea level in the study area, the records of 4 tide gauges distributed in the Colombian Caribbean (Cartagena, Coveñas, Sapzurro and Turbo) were compared. For the definition of scenarios, the information from Sapzurro tide gauge was processed and a projection of increase of 3.6 mm / year was considered, expected for the Caribbean according to the literature. To analyze the possible variations in the hydrodynamic patterns of the study area, the coupling of the WAVE and FLOW modules of the Delft3D numerical model was used to model 4 representative scenarios of the present and 3 proposed future scenarios, which were subsequently analyzed and compared. Through the statistical analysis of hindcast, it was found that the prevailing direction of the waves reaching the Golfo de Urabá is the Northeast direction, with a probability of occurrence of 52%. On the other hand, in all the modeled scenarios were found variations in the behavior of the waves in terms of significant wave height and direction. Acandí was the place in the study area that experiences the highest significant wave heights in the evaluated scenarios, while the South area de Necoclí is protected from the most typical waves (NE and ENE). It was also found that the ENE direction is the one that can generate the greatest increases in significant wave height under the future scenarios proposed, mainly affecting the southern area of Necoclí. In the sea level analysis, singular deformations were identified in the record of the Turbo tide gauge that do not occur in the other measurement instruments analyzed, which is why it would be an interesting line of future work. The increases in Hs and the directional changes found could lead to an increase in the erosive potential, risk of coastal flooding and morphodynamic and ecosystem alterations which could be studied based on the results obtained in this work.