Identificación de procesos hidrodinámicos por medio de un modelo numérico idealizado en la zona centro del golfo de Urabá

Abstract

RESUMEN: Los patrones de circulación en superficie y en la columna de agua son de gran interés desde el punto de vista ambiental, toda vez que esta dinámica modula procesos como la circulación de nutrientes, sedimentos y contaminantes en los ambientes costeros. Una de las principales herramientas para representar estos procesos son los modelos numéricos, los cuales facilitan el entendimiento de la hidrodinámica abarcando escalas espacio temporales mayores a las que se podrían cubrir con datos de campo. Particularmente, en el golfo de Urabá (Colombia) cerca del delta del Río Atrato, se tienen condiciones como altas descargas (≈ 4900 m3/s), micromareas (≈ 40 cm) y vientos de gran intensidad entre diciembre y abril (> 9 m/s) que hacen compleja la hidrodinámica regional. Esta investigación tuvo como objetivo implementar el modelo numérico Delft3D, mediante la idealización de las principales características morfológicas y las condiciones de frontera del golfo de Urabá, con el fin de avanzar en el conocimiento de procesos hidrodinámicos en la zona del delta del Río Atrato. Los resultados mostraron la formación de un resalto hidráulico en el escalón del delta, generado por el encuentro entre un flujo supercrítico y superficial (descarga del Río Atrato); y un flujo subcrítico y profundo (onda de marea). En general, se identificaron cuatro procesos hidrodinámicos relevantes, como corrientes anticiclónicas en la región sur (≈ 0.7 m/s); así como flujos de tres capas; cuñas salinas y resaltos hidráulicos en profundidad que aumentaron su magnitud al implementar un mayor caudal de río o longitud del delta. ABSTRACT: Circulation patterns on the surface and the water column are of great interest from an environmental point of view, since this dynamic modulates processes such as the circulation of nutrients, sediments, and pollutants in coastal environments. One of the main tools to represent these processes are numerical models, which facilitate the understanding of hydrodynamics at space-time scales greater than those that could covered with field data. Particularly, in the Gulf of Urabá (Colombia) near the Atrato River delta, there are conditions such as high discharges (≈ 4900 m3/s), micro tides (≈ 40 cm) and high intensity winds between December and April (> 9 m /s) that make regional hydrodynamics complex. This research aimed to implement the Delft3D numerical model, through the idealization of the main morphological characteristics and boundary conditions of the Gulf of Urabá, to advance the knowledge of hydrodynamic processes in the Atrato River delta area. The results showed the formation of a hydraulic jump in the delta step, generated by the encounter between a supercritical and superficial flow (discharge of the Atrato River); and a subcritical and deep flow (tidal wave). In general, four relevant hydrodynamic processes are identified, such as anticyclonic currents in the southern region (≈ 0.7 m/s); as well as three-layer flows; saline wedges and hydraulic jumps in depth that will increase their magnitude by implementing a greater river flow or delta length.