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Estimación de la potencia del oleaje y su variabilidad espacial y temporal en mares mexicanos
Wave power variability in Mexican Seas
Germán Barrera Martínez
JOSE PEDRO OSUNA CAÑEDO
FRANCISCO JAVIER OCAMPO TORRES
Acceso Abierto
Atribución
Potencia del oleaje, Mares mexicanos, Tendencias oleaje, Variabilidad temporal largo plazo, Energías renovables marinas, Índices climáticos
Wave power, Mexican Seas, Wave trends, Long-term variability, Marine renewable energies, Climate index
El presente trabajo aborda el estudio sobre la variabilidad espacio-temporal de la potencia del oleaje (Pw) mediante el uso de resultados numéricos generados con el modelo espectral de oleaje WaveWatch III v6.07 para el per ́ıodo 1980-2022. Los resultados del modelo se validaron con datos de parámetros integrales del oleaje, específicamente de altura significante (Hs) en estaciones del NDBC, de la NOAA. El proceso de validación ha mostrado que los resultados numéricos poseen una correlación alta (mayor a 0.9), sesgos típicamente negativos de aproximadamente 20 cm y errores del orden de 50 cm, con respecto a las mediciones de boyas. En la caracterización del clima de Pw en mares mexicanos, se encontraron regiones con valores de entre 15 a 25 kW/m en la costa occidental de Baja California, mientras que estacionalmente durante invierno se observaron valores máximos en esta región. Estos valores se reducen en un 40 % en la región sur del Pacífico mexicano. A nivel local, se presentaron tres casos de estudio; dos en el Pacífico (Ensenada y Manzanillo) y uno en el Caribe mexicano (Cozumel). El clima en la localidad de Ensenada se caracterizó como la zona más energética. A partir del análisis de tendencia lineal de la serie total de datos, se encontró que las regiones del Pacífico mexicano poseen, en general, una tendencias anuales positivas (aumento) en Pw, con valores entre 40 a 60 Watts/m. En la región del Golfo de México y el Caribe mexicano, los valores de tendencia anual son mayormente positivos, aunque menores a 10 Watts/m. Las series de parámetros dinámicos presentan oscilaciones de largo plazo (mayores a 5 años), las cuales pueden producir variaciones de los valores de tendencia cuando se utilizan para su cálculo series relativamente cortas (menores a 30 años). A través de un análisis de Funciones Empíricas Ortogonales (FEO) se encontraron los patrones dominantes de la variabilidad del campo de olas y se correlacionaron con distintos índices climáticos. En el Pacífico se encontraron correlaciones mayores entre el ENSO y los primeros dos modos de Hs y Pw y se presentan como la oscilación climática con mayor influencia en el campo de olas. Esto por ende tiene fuerte influencia en el oleaje presente en costas mexicanas. En el Mar Caribe, el segundo modo de los campos de Pw y Hs explica el 33.2 % y 31.5 % de la variabilidad observada, respectivamente, y se encuentra una correlación significante con el índice del CLLJ. Por lo tanto, se cree que la migración..
This thesis address the study of the spatio-temporal variability of wave power (Pw) using wave data from the spectral model WaveWatch III v6.07 for the period 1980-2022. Model results were validated with wave parameter data, specifically significant height (Hs) from NDBC buoy stations. The validation process has shown that the numerical results have a high correlation (greater than 0.9), typically negative biases of approximately 20 cm and errors in the order of 50 cm, with respect to buoy measurements. In the climate characterization of Pw in Mexican seas, regions with values between 15 to 25 kW/m were found on the west coast of Baja California, while seasonally during winter maximum values were observed in this region. These values are reduced by 40 % in the southern Mexican Pacific region. At the local level, three case studies were presented; two in the Pacific (Ensenada and Manzanillo) and one in the Mexican Caribbean (Cozumel). The climate in the locality of Ensenada presented the most energetic values. From the linear trend analysis of the total data series, it was found that the Mexican Pacific regions have, in general, a positive annual trend (increase) in Pw, with values between 40 and 60 Watts/m. In the Gulf of Mexico and the Mexican Caribbean region, the annual trend values are mostly positive, although less than 10 Watts/m. The series of dynamic parameters present long-term oscillations (greater than 5 years), which can produce variations in the trend values when relatively short series (less than 30 years) are used for their calculation. Through an analysis of Empirical Orthogonal Functions (EOF), the dominant patterns of wave field variability were found and correlated with different climatic indices. In the Pacific, higher correlations were found between ENSO and the first two modes of variability of Hs and Pw and they are presented as the climatic oscillation with the greatest influence on the wave field. In the Caribbean Sea, the second mode of the Pw and Hs fields explains 33.2 % and 31.5 % of the observed variability, respectively, and a significant correlation is found with the CLLJ index. Therefore, it is believed that the seasonal migration of the CLLJ together with the integration with the trade winds, are presented as the main climatic forcing and modulators of Pw in that region.
CICESE
2024
Tesis de maestría
Español
Barrera Martínez, G. 2024. Estimaci ́on de la potencia del oleaje y su variabilidad espacial y temporal en mares mexicanos. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 92 pp.
OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04)
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