Modelación de transporte de sedimentos para ambientes costeros, libro de la Dra. Vanesa Magar

Modelación de transporte de sedimentos para ambientes costeros, libro de la Dra. Vanesa Magar

Ensenada, Baja California, México, 27 de febrero de 2020, México Ambiental.- “Modelación de transporte de sedimentos y morfodinámica para ambientes costeros y someros” es el título del libro escrito por la Dra. Vanesa Magar, investigadora del Departamento de Oceanografía Física del CICESE, el cual está próximo a ser publicado por CRC Press del grupo editorial estadounidense Taylor & Francis, y que seguramente se convertirá en un texto de invaluable importancia en la formación de los nuevos oceanógrafos de México.

La redacción del libro comenzó en 2015, ante una solicitud editorial para tener contenido sobre oceanografía costera. Tiene cinco capítulos que compilan el trabajo que la Dra. Vanesa Magar ha desarrollado en los últimos 15 años de su trayectoria en las áreas de modelación numérica regional y dinámica de fluidos.

El primer capítulo en una introducción donde se le presentan al lector los conceptos de escalas espaciales y temporales relevantes en los estudios de sistemas geofísicos y en particular para modelos locales y regionales, desde la micro hasta la macroescala.

El segundo capítulo, se enfoca en los fundamentos de física de la hidrodinámica costera, y trata los temas de formulación de transporte de sedimentos. Estos pueden dividirse de manera muy esquemática en bedload, o el movimiento de sedimentos cercanos al fondo marino; el suspended load, o el sedimento en suspensión que se encuentra en toda la columna de agua, y el wash load, que son todos aquellos sedimentos muy finos que generalmente llegan desde otras áreas transportados por las corrientes pluviales o marinas y se mueven distancias muy grandes. En este capítulo se explican las condiciones de movimiento crítico que afectan a los sedimentos en mares y ríos, así como el análisis de su distribución en diferentes ambientes, tomando en cuenta las fuerzas principales que actúan sobre ellos: la circulación del mar, el viento, las mareas, el oleaje y las descargas de los ríos.

El tema central del libro es la modelación, y en el tercer capítulo se discuten de manera detallada diferentes conceptos y métodos de la modelación numérica a diferentes escalas, desde cómo se generan las mallas de los modelos hasta qué resoluciones deben tener dichas mallas para capturar los procesos de manera óptima. Incluye cómo utilizar las condiciones de frontera más adecuadas, así como la batimetría, la topografía y los forzamientos por vientos, ríos y oleaje en ambientes complejos; es decir, en zonas donde se combinan distintos forzamientos. Cabe mencionar que la modelación numérica brinda información extensa a la investigación científica sobre la dinámica de un sistema y ayuda a identificar zonas donde quizá sea interesante hacer más mediciones y monitoreo in situ.

Otro tema es el uso de imágenes satelitales para complementar la modelación y evaluar el comportamiento cualitativo de los fenómenos que se observen. Gracias a la amplia cobertura espacial que distingue a estas imágenes, es posible saber si un remolino es ciclónico o anticiclónico, o determinar la trayectoria general que sigue, por mencionar un ejemplo. Además, la información obtenida con estas imágenes permite mejorar las condiciones de frontera, como la topografía o la batimetría en zonas poco profundas, de 15 metros o menos, por ser imágenes con buena resolución. 

También se discute la modelación conocida como Data-Driven, basada en datos, que se refiere a la modelación estadística de la que se extraen patrones principales para ser analizados. En el tema de morfodinámica, esos patrones pueden utilizarse para analizar los movimientos principales de los bancos de arena, por ejemplo.

Para ilustrar problemas actuales de dinámica costera y manejo de costas, la Dra. Magar incluyó en el cuarto capítulo el ejemplo emblemático de Holanda, donde se introdujeron artificialmente alrededor de 20 millones de metros cúbicos de arena, una “máquina de arena” para proteger una celda costera de unos 20 kilómetros de largo en la parte sur de Holanda. A partir de mediciones in situ y de modelación numérica, se monitorea cómo se mueve la arena desde el punto de vista físico, para evaluar si la maquina está evolucionando de manera adecuada, además de asegurarse que se estén conservando la fauna costera y que los humanos visitantes pueden seguir realizando en la playa las mismas actividades de siempre, lo que permite reducir costos de protección costera.

La Dra. Magar explicó que cualquier tormenta intensa erosiona la arena de las playas y éstas pueden reconstruirse de manera natural, pero toma mucho tiempo, ya que las condiciones que reconstruyen una playa son condiciones calmas. La playa sí se reconstruye, pero no necesariamente dónde y cuándo los humanos quisieran. Por eso resulta necesario mover los sedimentos de manera artificial. La investigadora recalcó que es muy importante entender estos procesos para evitar acciones que empeoren el estado de una playa.

El capítulo cuatro además aborda aplicaciones de la modelación a problemas costeros ocasionados por el cambio climático, para conocer cómo se verá afectada la dinámica costera. Los eventos extremos que ya se viven alrededor del mundo provocan inundaciones y erosión, lo cual afecta a su vez a las estructuras que se colocan en las costas para realizar distintas actividades económicas.  Por ejemplo, gracias a la modelación es posible conocer qué tipo de impacto tendrán las estructuras de proyectos de energías renovables que se colocan en el mar para producir energía eléctrica a partir de las energías eólica y mareomotriz.

Aplicar la modelación bajo diferentes escenarios permite entender los riesgos a los que se enfrentan los pueblos costeros con el cambio climático, el cual provoca cambios dinámicos de intensidad, trayectorias y frecuencias de huracanes, así como su potencial de destrucción debido al aumento de la turbulencia atmosférica. En esta sección del libro se presentó un estudio donde se analiza cómo los cambios de trayectorias de huracanes afectan las costas de Australia.

Esta obra concluye con un epílogo sobre los temas que incluirá la siguiente edición del libro, como las habilidades de los manglares y pastos marinos para conservar sedimentos y preservar la línea de costa. Estos ecosistemas protegen de la erosión, capturan arena de los ríos y almacenan carbono de manera natural, un elemento fundamental para contrarrestar los efectos del cambio climático.

La Dra. Vanesa Magar recalcó la contribución del Prof. Alan Davies, de la Universidad de Bangor, ubicada en el Reino Unido, quien hizo revisiones técnicas del contenido del libro.

A partir de marzo el libro estará disponible en línea, como eBook ($69.95 dlls) y en versión impresa ($109.95 dlls), como “Sediment transport and morphodynamics modelling for coasts and shallow environments”. Está dirigido a investigadores y estudiantes de posgrado y licenciatura que cursan la etapa avanzada de carreras como Oceanología, Matemáticas, Física e Ingeniería Costera.

Con información de Stephannie Lozano / CICESE