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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1208| Efectos topográficos en la formación, evolución y organización de estructuras coherentes en flujos turbulentos. El caso del Golfo de California Topographic effects on the formation, evolution and organization of coherent structures in turbulent flows. The Gulf of California case | |
| Miguel José Costa de Almeida Tenreiro | |
| LUIS ZAVALA SANSON | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Ciencias del mar,Topografía del fondo,Golfo de California,Turbulencia,Cascada inversa de energía,Estructuras coherentes | |
| El Golfo de California ha sido estudiado ampliamente en las últimas décadas. Enparticular, en estudios recientes se ha reportado la formación estacional de un trende remolinos de mesoescala en la parte sur del golfo. Sin embargo, se conoce pocosobre el papel de la topografía del fondo en la formación, evolución y organizaciónde estas estructuras. En esta tesis, se investigan los efectos de topografías abruptasen la circulación del Golfo de California por medio de experimentos de laboratorio ysimulaciones numéricas.Como primera aproximación, se ha investigado el decaimiento de flujos turbulentoscuasi-bidimensionales en un sistema en rotación sobre una topografía tipo escalón. Elescalón divide el dominio en dos regiones del mismo tamaño, siendo una profunda yla otra somera. Se ha encontrado una clara concordancia entre los experimentos ylas simulaciones basadas en un modelo de aguas someras. Inicialmente, la interacciónentre los vórtices origina la auto-organización del flujo, tal como sucede durante lacascada inversa de energía en la turbulencia bidimensional. Además, la interacción delos vórtices con el escalón genera un flujo persistente a lo largo de la topografía conla región somera a la derecha (cuando el parámetro de Coriolis es positivo). Comoresultado, el flujo evoluciona casi de manera independiente en las regiones somera yprofunda, afectando la eficiencia de la organización. La existencia de una distribuciónpreferencial de vorticidad debida al escalón para tiempos largos (varios periodos derotación) es ampliamente discutida para dominios cuadrados y rectangulares.El modelo numérico ROMS (Regional Ocean Modeling System) se ha utilizado parasimular de manera más realista la circulación en la parte sur del Golfo de California.Para diferentes topografías se observó la formación de remolinos de mesoescalaciclónicos y anticiclónicos distribuidos de manera alternada durante el período de verano.El proceso de formación de los remolinos depende de la intensa corriente costera, dellado continental, que entra en el golfo en el inicio de esta temporada. Se encontró quela evolución y la posición final de los remolinos durante un período de relajamiento delviento (al final del verano) depende de la forma de la topografía. Además de las simulacionescon el ROMS, se ha usado el modelo de aguas someras para simular la evolución del flujo en un dominio rectangular similar a la parte sur del golfo. Se han consideradodiferentes topografías idealizadas con la intención de representar algunos rasgosbatimétricos de la región. Se encontró una fuerte dependencia entre la distribución finalde los remolinos y la topografía, de manera análoga a las simulaciones con el ROMS.Una conclusión general es que la evolución del flujo en un dominio rectangular favorecela organización del tren de remolinos de manera similar a como sucede en la parte surdel Golfo de California. Además, la topografía influye en el posicionamiento de losvórtices. The Gulf of California has been widely studied during the last decades. In particular,the seasonal formation of a train of mesoscale eddies at the southern part of the gulfhas been reported in recent studies. However, the role of the bottom topography onthe formation, evolution and organization of these structures remains uncertain. In thisthesis, the effects of abrupt topography on the circulation of the Gulf of California areinvestigated by means of idealized laboratory experiments and numerical simulations.As a first approximation, decaying, quasi-two-dimensional turbulent flows in a rotatingsystem with a step-like topography are investigated. The step divides the domainin two equal-size regions, one being deep and the other shallow. A clear agreement -between experiments and simulations based on a shallow-water model is found. Initially,vortex interactions lead to the self-organization of the flow, as in the classical inverseenergy cascade in two-dimensional turbulence. Afterwards, the interaction of vorticeswith the step generates a persistent flow along the topography with the shallow regionat its right (when the Coriolis parameter is positive). As a result, the flow evolvesalmost independently at the shallow and deep regions, affecting the efficiency of theorganization. The existence of a preferential distribution of vorticity due to the step forlong times (several rotation periods) is thoroughly discussed for square and rectangulardomains.The Regional Ocean Modeling System (ROMS) is used to simulate the circulationin the southern part of the Gulf of California in a more realistic way. By using differenttopographies, the formation of counter-rotating mesoscale eddies during the summerperiod is observed. The eddy formation process strongly depends on the intense easternboundary current that enters the gulf at the beginning of this season. The evolution andfinal position of the vortices during a wind relaxation period (late summer) are foundto depend on the shape of the topography. In addition to the ROMS simulations, theshallow-water model is used to simulate the flow evolution in a rectangular domainsimilar to the southern part of the gulf. Different idealized topographies resembling thetopographic features that characterize the region were considered. A strong dependencebetween the final distribution of the vortices and the topography is found, analogous tothe ROMS simulations. A general conclusion is that the flow evolution in a rectangulardomain favours the eddy-train organization in a similar fashion as in the southern partof the Gulf of California. In addition, the topography plays a role on the positioning ofthe vortices. | |
| CICESE | |
| 2011 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Costa de Almeida Tenreiro, M. J.2011.Efectos topográficos en la formación, evolución y organización de estructuras coherentes en flujos turbulentos. El caso del Golfo de California.Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 118 pp. | |
| OCEANOGRAFÍA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Oceanografía Física |
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| 186841.pdf | Versión completa de la tesis | 23.01 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |