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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4099| Análisis del efecto del oleaje en la medición y dinámica de las corrientes superficiales del océano Analysis of the impact of waves on the measurement and the dynamics of ocean surface currents | |
| CARLOS FRANCISCO HERRERA VAZQUEZ | |
| NICOLAS GILLES RASCLE JOSE PEDRO OSUNA CAÑEDO | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Oleaje, Sesgo en la medición de corrientes, Deriva de Stokes, Mediciones con boyas, Corrientes superficiales, Corriente de Ekma Wave,Wave-bias, Stokes–drift, Buoy measurements,Surface–current, Ekman-current | |
| Este estudio considera el efecto del oleaje en la dinámica de las corrientes superficiales del océano y su objetivo principal es esclarecer el efecto del oleaje en la medición de corrientes superficiales realizadas por un corrientómetro instalado en una boya cuya posición responde a la presencia del oleaje. Para esto se realizó un análisis teórico utilizando un modelo simplificado y se exploraron condiciones tanto ideales como realistas de medición, considerando la posición de la boya y el estado del mar. El análisis reveló que el movimiento inducido por las olas genera un muestreo no uniforme del campo de corriente cercano a la superficie, produciendo diferencias o “errores” en la estimación del promedio temporal de las mediciones de las corrientes. Los resultados considerando las velocidades orbitales producidas por el oleaje y una corriente horizontal uniforme con corte vertical tipo Ekman, mostraron que el error está relacionado con el desarrollo del oleaje, la magnitud de las velocidades cercanas a la superficie y el movimiento del sensor. Específicamente, la presencia del oleaje induce errores significativos en las mediciones de corrientes, especialmente en profundidades por debajo del valle de las olas y por encima de la profundidad e–folding de la deriva de Stokes, la cual corresponde a la profundidad hasta donde el efecto del oleaje es importante. La magnitud de este error depende principalmente del movimiento inducido por las olas en la boya. Considerando que sólo las olas de baja frecuencia son importantes y están limitadas por la frecuencia máxima del tercer momento del espectro (i.e., el espectro de la deriva de Stokes) el análisis identificó que el efecto de los movimientos inducidos por el oleaje en la estimación de la corriente superficial promedio puede separarse en tres rangos con respecto a la frecuencia: promedio euleriano, promedio que sigue las olas y un caso intermedio que denominamos “promedio ondulante”, que no es ni euleriano ni lagrangiano. Las condiciones idealizadas del movimiento de la boya demostraron que las corrientes medidas presentarían un error significativo hasta 10 metros de profundidad, reflejando un error relativo promedio de aproximadamente −50% al −20%, lo cual indica que las mediciones capturan entre el 50% y el 80% de la deriva de Stokes. A pesar de que la frecuencia de corte se confirmó como una aproximación válida para evaluar el error de medición de las corrientes superficiales ...... This study considers the effect of waves on the dynamics of ocean surface currents, and its main objective is to clarify the impact of waves on the measurement of surface currents made by a current meter installed on a buoy whose position responds to the presence of waves. For this purpose, a theoretical analysis was performed using a simplified model, exploring both ideal and realistic measurement conditions were explored, considering the position of the buoy and the sea state. The analysis revealed that wave-induced motion generates a non-uniform sampling of the near-surface current field, producing differences or errors in estimating the time-averaged current measurements. Results considering wave-produced orbital velocities and a uniform horizontal current with Ekman-type vertical shear showed that the error is related to the development of the wave, the magnitude of the near-surface velocities, and the movement of the sensor. Specifically, waves induce significant errors in current measurements, especially at depths below the wave valley and above the e–folding depth of the Stokes drift, corresponding to the depth to which the wave effect is significant. The magnitude of this error depends mainly on the wave-induced motion at the buoy. Considering that only low-frequency waves are important and are limited by the maximum frequency of the third moment of the spectrum (i.e., the Stokes drift spectrum), the analysis identified that the effect of wave-induced motions on the average surface current estimate can be separated into three ranges with respect to frequency: Eulerian averaging, wave following averaging and an intermediate case that we call ”wavelet averaging”which is neither Eulerian nor Lagrangian. Idealized buoy motion conditions showed that the measured currents would exhibit significant error down to 10 m depth, reflecting an average relative error of approximately −50% to −20% indicating that the measurements capture between 50% and 80% of Stokes drift. Although the cutoff frequency was confirmed as a valid approximation for assessing surface current measurement error caused by wave motions at the buoy, the importance of considering realistic motion conditions in the analysis was highlighted. Overall, this work provides essential information for interpreting in-situ measurements of surface currents, establishing a methodology for estimating the measurement error of surface currents by moving buoys, which will improve the calculations made .. | |
| CICESE | |
| 2024 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Herrera Vázquez, C.F. 2024. Análisis del efecto del oleaje en la medición y dinámica de las corrientes superficiales del océano. Tesis de Doctorado. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 73 pp. | |
| OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04) | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Oceanografía Física |
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| tesis_Carlos Francisco Herrera Vázquez_03 abril 2024.pdf | Versión completa de la tesis | 8.21 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |