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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4299| Parametrización de la dispersión turbulenta en remolinos por métodos estocásticos Parameterization of turbulent dispersion in vortices by stochastic methods | |
| JESUS OCAMPO JAIMES | |
| Luis Zavala Sansón FEDERICO GRAEF ZIEHL | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Dispersión de partículas, Vortices Monopolares, Bombeo de Ekman, Viento Gradiente, Balance Ciclogeostrófico Particle dispersion, Monopolar Vortices, Ekman Pumping, Gradiend Wind, Cyclo geostrophic Balnce | |
| En esta tesis se estudia la dispersión de partículas dentro de remolinos monopolares ciclónicos y anticicónicos utilizando un modelo estocástico Lagrangiano para representar la difusión turbulenta y, en general, los movimientos de pequeña escala. Los resultados se presentan en dos partes independientes: la primera se enfoca en el estudio de la dispersión de partículas dentro de un vórtice teórico idealizado que decae debido a los efectos de la viscosidad lateral (vórtice de Oseen) y la fricción del fondo, asociada a la capa límite de Ekman. El sistema vortical se compone de un campo de velocidad tridimensional, donde la componente azimutal domina sobre las componentes radial y vertical, manteniendo una estructura circular. Este modelo analítico permite examinar por separado los efectos de la fricción. Los experimentos de dispersión horizontal muestran que la viscosidad lateral retrasa la redistribución angular de una carga puntual de partículas, mientras que la fricción del fondo genera movimientos radiales, induciendo advección hacia afuera en ciclones y hacia adentro en anticiclones. La intensidad de ambos efectos friccionales ralentiza la expulsión o retención de partículas. En cuanto a la dispersión vertical, los ciclones elevan partículas en una fracción sustancial de la columna del fluido, mientras que los anticiclones las hunden. Se demuestra que la distribución vertical de partículas es significativamente afectada por la intensidad de los mecanismos de decaimiento. En la segunda parte del trabajo, se aborda el problema de la dispersión horizontal de partículas dentro de dos remolinos oceánicos de mesoescala del Golfo de México: el anticiclón Kraken y el ciclón de Campeche. Se consideran tanto el balance geostrófico como el ciclogeostrófico (o viento gradiente), utilizando datos de altimetría satelital y, en menor medida, de boyas a la deriva. Los resultados muestran que la corrección ciclogeostrófica, que intensifica los anticiclones y debilita los ciclones geostróficos, provoca que una carga puntual de partículas rote más rápido en anticiclones y más lento en ciclones. Esto reduce la dispersión en el primer caso y la incrementa en el segundo. Es decir, el balance geostrófico tiende a sobrestimar la dispersión en anticiclones y a subestimarla en ciclones. Finalmente, la comparación de trayectorias de boyas en el Kraken con trayectorias sintéticas sugiere que el ... This thesis studies the particle dispersion within monopolar cyclonic and anticyclonic vortices using a stochastic Lagrangian model to represent turbulent diffusion and, more broadly, small-scale motions. The findings are divided into two independent parts. The first part examines particle dispersion within a theoretical vortex model experiencing decay due to lateral viscosity (Oseen vortex) and bottom friction related to the Ekman bottom boundary layer. The vortex model comprises the three-dimensional velocity field, where the azimuthal component is much larger than the radial and vertical components, so the structure remains circular. The analytical model allows the examination of frictional effects separately. The experiments on horizontal dispersion indicate that lateral viscosity delays the angular spreading of a point charge of particles. Bottom friction, on the other hand, generates radial motions, thus inducing outward advection in cyclones and inward advection in anticyclones. The intensity of lateral and bottom friction slows down the expulsion or retention of particles. Regarding vertical dispersion, cyclonic vortices can lift particles by a substantial fraction of the fluid column, while anticyclones sink particles as in a bath-tube vortex. It is shown that the vertical distributions of the particles are significantly affected by the strength of the decaying mechanisms. The second part of the study focuses on the horizontal spreading of particles in two mesoscale oceanic vortices in the Gulf of Mexico: the anticyclone known as Kraken and the Campeche cyclone. Both geostrophic and cyclogeostrophic (gradient wind) balances are considered using satellite altimetry data and, to a lesser extent, drifting buoy data. The findings indicate that the cyclostrophic correction, which intensifies anticyclones and diminishes cyclones compared to the geostrophic balance, leads to a more rapid rotation of a point charge of particles in anticyclones and a slower rotation in cyclones. Consequently, dispersion decreases in anticyclones and increases in cyclones. That is, the geostrophic approximation tends to overestimate dispersion within anticyclones and underestimate it within cyclones. Finally, a comparison between buoy trajectories and synthetic particle paths in Kraken shows that the cyclogeostrophic balance more accurately captures the total velocity, particularly in the periphery or high-velocity regions of the anticyclonic vortex | |
| CICESE | |
| 2025 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Ocampo Jaimes, J. 2025. Parametrización de la dispersión turbulenta en remolinos por métodos estocásticos. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 78 pp. | |
| OCEANOGRAFÍA DESCRIPTIVA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Oceanografía Física |
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| tesis_Jesús Ocampo Jaimes_2025.pdf | Descripción completa de la tesis | 14.73 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |