Corrientes de deriva superficial: influencia y relación con procesos de acoplamiento en la interfase océano atmósfera
| Autor: | LUCIA ROBLES DIAZ |
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| Přispěvatelé: | FRANCISCO JAVIER OCAMPO TORRES |
| Jazyk: | Spanish; Castilian |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada CICESE Repositorio Institucional CICESE |
| Popis: | La transferencia de energía y de momento entre la atmósfera y el océano ha sido comúnmente estudiada en condiciones donde el oleaje casi alcanzó o ya alcanzó un equilibrio local con un viento uniforme. Además, el efecto del corte vertical de la deriva superficial en la generación de mezcla dentro de la capa límite acuosa ha sido pobremente estudiado. El propósito de este trabajo es investigar los estadios iniciales de generación del oleaje y de la corriente de deriva superficial bajo condiciones de viento acelerado, y describir el intercambio de momento y energía en la interfaz aire-agua para estas condiciones de viento fuera del equilibrio. Los experimentos se realizaron en una instalación consistente en un canal de oleaje y un túnel de viento de gran tamaño, en el Institut Pythéas (Marsella, Francia). Cada uno de los experimentos fue caracterizado por un valor determinado de aceleración de viento constante. Durante estos experimentos se realizaron mediciones de alta resolución espacial y con una alta tasa de muestreo, de la velocidad del viento y del desplazamiento del nivel medio del agua. También se midió el campo de corrientes en los primeros centímetros bajo la superficie de la columna de agua, con una frecuencia de muestreo elevada y una alta resolución espacial. Se estimaron los flujos de momento a partir de los datos obtenidos con un anemómetro térmico, y el campo de olas incipiente a lo largo del tanque a partir de las mediciones de cables de capacitancia y resistencia. Por otro lado, se obtuvo la evolución temporal del perfil de la corriente de deriva obtenida a partir de los datos de un velocímetro acústico 3-D. Durante los experimentos, la velocidad del viento se incrementa con aceleración constante, alcanzando una intensidad máxima constante de 13 m s-1. Los resultados mostraron que, bajo condiciones de viento acelerado, el grado de desarrollo del campo de oleaje asociado a un cierto valor de velocidad del viento depende de la aceleración del viento. Se observó que, a medida que la aceleración del viento aumenta, se requiere una mayor velocidad del viento para alcanzar un régimen de flujo rugoso. Una vez que el régimen de flujo rugoso es establecido, los valores del coeficiente de arrastre asociados a ciertas velocidades de viento también varían dependiendo de la aceleración del viento. A su vez, la trasferencia de momento se reduce cuando la aceleración del viento aumenta. Bajo un régimen de flujo rugoso, un campo de oleaje menos desarrolla The energy and momentum transfer between the atmosphere and the ocean has typically been studied for conditions where the waves have almost or already reached a local equilibrium with an uniform wind. Besides, the effect of the vertical shear of the surface drift in mixing generation within the boundary layer has been poorly studied. The purpose of this work is to investigate the early stages of the generation of waves and surface drift currents under non-stationary wind conditions and to describe the momentum and energy exchange at the air-water interface for non-equilibrium wind conditions. Some experiments with a characteristic wind acceleration were conducted in a large wind-wave facility at the Institut Pythéas (Marseille-France). High-resolution wind speed and water elevation measurements were acquired at a high-sampling rate. Water-current measurements were also performed with at a high sampling rate and high spatial resolution in the first centimeters of the water column. Momentum fluxes were estimated through hot-wire anemometry and, the free surface displacement was obtained along the wave tank from resistance and capacitance wire probes. The temporal evolution of the drift current vertical profile was obtained from the profiling 3-D acoustic velocimeter. During the experiments, the wind speed was increased with a constant acceleration over time, reaching a constant maximum intensity of 13 m s-1. Under accelerated wind conditions, the degree of wave field development associated with a certain value of wind speed depends on the wind acceleration. It was observed that a higher wind speed is needed to reach a rough flow regime as the wind acceleration increases. Once rough flow regime is established, the drag coefficient values associated with a certain wind speed also vary depending on wind acceleration. Also, the momentum transfer is reduced as wind acceleration increases. Under the rough flow regime, a less developed wave field induces a high increase of drag coefficient with wind speed. A higher wind acceleration produces a more remarkable shear of the drift current mean flow, and that induces a non-equilibrium state between the production and dissipation of the turbulent kinetic energy. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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