Análisis de los forzadores ambientales en la estratificación del estuario del río Magdalena utilizando la descomposición en modos empíricos

Abstract

En la presente investigación se analizaron los efectos individuales del caudal, la marea y el viento en la magnitud y variabilidad de la estratificación de la columna de agua en la desembocadura del río Magdalena usando datos de campo y la técnica de descomposición en modos empíricos ensamblados y con ruido blanco gaussiano (CEEMDAN). La base de datos de las variables medidas en sitio se consolidó por cooperación de la Dirección General Marítima (DIMAR) y Escuela Naval de Suboficiales ARC Barranquilla (ENSUB). Para analizar el efecto de cada forzador en la estratificación de la columna de agua en los últimos kilómetros del río Magdalena, se aplicó el método CEEMDAN a las series de tiempo de marea y viento (como forzadores) y de salinidad en varios puntos (cómo respuesta) para todo el año 2020. En este procedimiento se obtuvo las funciones de modo intrínseco (IMFs) de cada variable de forzamiento y respuesta. Posteriormente se determinó el efecto del forzador sobre la respuesta, calculando coeficientes de correlación de Pearson, Willmmot, Bias, Skill, RMSE y correlación rezagada. El análisis del caudal se enfocó en identificar los valores para los cuales la salinidad en la capa inferior del estuario supera el valor de 2 g/kg, el cual se consideró como el umbral bajo el cual hay presencia de la isohalina. Con el análisis del CEEMDAN se logró identificar que la marea influencia la intrusión salina en periodos semidiurnos, diurnos y quincenal. Cuando la marea sube, la salinidad y el gradiente horizontal de salinidad aumentan, por el contrario, cuando baja la marea, disminuye la salinidad cerca al fondo y el gradiente horizontal de salinidad, ambos con rezagos casi instantáneos. Sin embargo, en ambos estados se conserva un grado similar de estratificación. Por su parte, el aumento de la velocidad del viento induce una disminución en la frecuencia boyante y el gradiente horizontal de salinidad, en periodos semidiurno, diurno y mensual, con máximos rezagos de hasta 2 días para el gradiente horizontal de salinidad en el periodo mensual y 4 horas en el periodo diurno. En cuanto al caudal y los cambios verticales en la salinidad, se encontró que no existe un único valor bajo el cual la cuña salina ingresa o retrocede, existe una relación entre la tasa de cambio del caudal en un periodo de 7 días y las incrementos o disminución en la salinidad. Cuando el caudal disminuye a 3400 m3 /s y 3100 m3 /s la salinidad aumenta por encima del umbral de 2g/kg en el kilómetro 4 y 6 medidos hacia aguas arriba de la desembocadura, respectivamente y cuando el caudal ascendente supera 3300 m3 /s ya no se registra el umbral de salinidad para ambas distancias.