Variabilidad espacial y temporal de la altura de ola significante en las costas del Caribe colombiano durante el año 2020 y 2021

Abstract

RESUMEN: La variación temporal de la altura de ola significante (Hs) en las costas del Caribe colombiano no es uniforme, debido a las características espaciales de los eventos intra-anuales que suceden en esta área. En general, los valores espaciales de Hs a lo largo del litoral provienen de resultados de modelos numéricos, por el escaso número de boyas en el Caribe colombiano. Es de notar la importancia e interés de la distribución espacial y temporal de la Hs con el fin de planificar, construir y crear infraestructuras costeras, dar seguimiento a rutas marítimas, control y apoyo a la gestión de flotas pesqueras y generación de bases de datos históricos. Por estas razones y con el fin de avanzar en el entendimiento de los procesos físicos relacionados con la Hs, en este trabajo se analizó información espacial y temporal procedente de la base de datos Copernicus Marine Servicie (Meteo France Wave Model - MFWAN) para el periodo de 2020 y 2021. Para definir las épocas de análisis se examinaron datos de la velocidad del viento de la base de datos ERA 5 (modelo ECMWF), estaciones meteorológicas del IDEAM, boletines mensuales del CIOH y la base de datos de HURDAT de la NHC. Con base a lo anterior se definieron tres épocas: (i) oleaje poco energético (abril a junio), (ii) ciclones tropicales (julio a noviembre) y (iii) vientos alisios (diciembre a marzo). Para comparar los resultados del modelo MFWAN con valores de tres boyas de la NOAA (42057, 42058 Y 42059) que se encuentran en el mar Caribe. Los resultados sugieren que los datos del modelo y de las boyas son similares con valores del coeficiente de correlación lineal R2 de 0.9. Teniendo en cuenta lo anterior se usaron los datos de Hs cercanos a la franja litoral costera del Caribe colombiano. En este sentido los resultados muestran que los valores de Hs son mayores en la época de vientos alisios entre la ciudad de Cartagena y Santa Marta (~3.5 m). Sin embargo, el mayor valor de Hs en el periodo analizado (5 m) se presentó en la Isla de San Andrés a causa del tránsito del huracán Iota. De manera general los valores de Hs en el litoral no se ven fuertemente influenciados por el paso de ciclones tropicales, sin embargo, modifica de manera importante el periodo de las olas (Tp), llegando a valores entre 15 y 18s (huracanes Teddy y Épsilon). Esto sugiere que en la zona costera del Caribe colombiano se pueden detectar señales de ciclones tropicales lejanos en los valores de Tp. Generalmente, los mayores valores promedio de Hs de presentan en el periodo de vientos alisios, aunque los valores máximos correspondan a la época de ciclones tropicales. Siendo la época de oleaje poco energético la que presenta los menores valores.

ABSTRACT: The temporal variation of the significant wave height (Hs) on the coasts of the Colombian Caribbean is not uniform, due to the spatial characteristics of the intra-annual events that occur in this area. In general, the spatial values of Hs along the coast come from results of numerical models, due to the small number of buoys in the Colombian Caribbean. It is worth noting the importance and interest of the spatial and temporal distribution of the Hs in order to plan, build and create coastal infrastructures, monitor maritime routes, control and support the management of fishing fleets and generate historical databases. For these reasons and in order to advance the understanding of the physical processes related to Hs, this work analyzed spatial and temporal information from the Copernicus Marine Service database (Meteo France Wave Model - MFWAN) for the period 2020 and 2021. To define the analysis periods, wind speed data from the ERA5 database (ECMWF model), IDEAM meteorological stations, CIOH monthly bulletins and the NHC HURDAT database were analyzed. Based on the above, three periods were defined: (i) low-energy waves (April to June), (ii) tropical cyclones (July to November) and (iii) trade winds (December to March). To compare the results of the MFWAN model with values from three NOAA buoys (42057, 42058 and 42059) located in the Caribbean Sea. The results suggest that the model and buoy data are similar with linear correlation coefficient R2 values of 0.92. Taking the above into account, Hs data close to the coastal strip of the Colombian Caribbean were used. In this sense, the results show that the Hs values are higher during the time of trade winds between the city of Cartagena and Santa Marta (~ 3.5 m). However, the highest value of Hs in the analyzed period (5 m) occurred on San Andrés Island due to the transit of Hurricane Iota. In general way, the values of Hs on the coast are not strongly influenced by the passage of tropical cyclones, however, it significantly modifies the wave period (Tp), reaching values between 15 and 18 s (hurricanes Teddy and Epsilon). This suggests that in the coastal area of the Colombian Caribbean, signals of distant tropical cyclones can be detected in the values of Tp. Generally, the highest average values of Hs occur in the period of trade winds, although the maximum values correspond to the season of tropical cyclones. The low energy wave season is the one with the lowest values.