Implementación de un modelo espectral de oleaje en la Patagonia norte de Chile.

Abstract

El oleaje es uno de los procesos físicos más importantes de transferencia de energía entre la atmósfera y el océano. Conocer su comportamiento dinámico es relevante en la ingeniería, ya que es el principal forzante sobre la infraestructura costera o de alta mar, como muelles, muros de protección y rompeolas. Chile posee más de 4300 kilómetros de línea de costa en el Océano Pacífico Sur y la falta de mediciones de oleaje es común en la mayoría de sus regiones. La Armada de Chile cuenta con solo cuatro boyas de oleaje ubicadas actualmente frente a Antofagasta, Valparaíso, Talcahuano, y en el Mar Interno de Chiloé, por lo que la información de terreno existente en muchas zonas del país es nula. Por ello se suele recurrir al uso de modelos numéricos para simular los estados de mar en las costas y así obtener la información del oleaje relevante para el diseño y otros fines de investigación. Los modelos numéricos del tipo espectral permiten conocer la evolución de la energía de las olas en el tiempo y el espacio, siendo útiles para extensas zonas de estudio desde aguas profundas hasta las cercanías de la costa a un bajo costo computacional. En este trabajo se ha implementado el modelo numérico Wavewatch III para simular el oleaje desde aguas profundas hacia las costas del mar externo de la Patagonia norte de Chile. El objetivo es obtener información estadística del mar de fondo en ciertos lugares de interés dentro del dominio de cálculo, como la entrada del Canal de Chacao y la Boca del Guafo. La modelación se realiza con espectros de oleaje retrospectivos como condiciones de borde, los cuales son propagados en la zona de estudio, resultando en una buena aproximación de los parámetros resumen del oleaje altura significativa y el periodo peak al comparar con información estadística en un punto del Atlas del Oleaje de Chile y datos medidos. Del análisis del clima de mar se infiere que existe poca variación espacial de los parámetros resumen del oleaje, a excepción de cuando se produce disipación por islas y asomeramiento por la batimetría, al acercarse a la Isla Guafo, Isla de Chiloé y la costa del continente. Este trabajo contribuye a aumentar la información estadística del oleaje a lo largo de la costa del Pacífico en la Patagonia norte de Chile desde el año 2010 hasta el año 2021 cada 1 hora.

Wind waves are one of the most important physical processes of energy transfer between the atmosphere and the ocean. Knowing its dynamic behavior is relevant for engineering, since it is the main forcing on coastal or offshore infrastructure, such as docks, walls, and breakwaters. Chile has more than 4.300 kilometers of coastline in the South Pacific Ocean and the lack of wave measurements is common in most of its regions. The Chilean Navy has only four wave buoys currently located off Antofagasta, Valparaíso, Talcahuano, and in the Internal Sea of Chiloé, so there is not much publicly available wave data. Hence, numerical models are often used to simulate sea states and to obtain relevant wave information for design and other research purposes. Numerical spectral wave models study the evolution of wave energy in time and space, being useful for extensive study areas from deep waters to the shallow coast at a low computational cost. In this work, the Wavewatch III numerical model has been implemented to simulate waves along the northern Patagonia of Chile from deep waters towards the coast. The objective is to obtain statistical information on the prevailing waves in certain places of interest within the calculation domain, such as the entrance to the Chacao Channel and Boca del Guafo. The modeling is carried out using retrospective wave spectra as boundary conditions, which are propagated in the study area, resulting in a good approximation of the wave summary parameters, significant height and peak period when compared with statistical information at a point in the Wave Atlas of Chile and measured data. From the sea state analysis, it is inferred that there is little spatial variation in the main wave parameters waves, except when dissipation and refraction occur around islands and shallowing by bathymetry, when approaching Guafo Island, Chiloé Island and the coast of the continent. This provides hourly statistical information of waves along the Pacific coast of northern Patagonia from 2010 until 2021.