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INFORME
Pluspetrol Perú Corporation
Modelación Matemática delCampo de Corrientes en lasBahías de Pisco y Paracas,Perú.Abril 2003
Ref. PLU_03_510
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INFORME
Pluspetrol Perú Corporation
Modelación Matemática delCampo de Corrientes en lasBahías de Pisco y Paracas,Perú.
Abril 2003
Ref. PLU_03_510
En nombre y por cuenta de ERM Perú
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ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 3
TABLA DE CONTENIDOS
1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 4
2. OBJETIVO ............................................................................................................... 7
3. APLICACIONES GENERALES............................................................................ 8
4. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO ............................... 9
4.1. EL LUGAR........................................................................................................... 94.2. CONDICIONES OCEANOGRÁFICAS GENERALES ................................................ 9
4.2.1. Temperatura del Agua de Mar .................................................................... 94.2.2. Salinidad.................................................................................................... 134.2.3. Oxígeno Disuelto (OD)............................................................................. 134.2.4. Sólidos en Suspensión, Turbidez y Transparencia .................................... 144.2.5. Mareas ....................................................................................................... 194.2.6. Corrientes .................................................................................................. 224.2.7. Vientos ...................................................................................................... 234.2.8. Olas ........................................................................................................... 24
5. INFORMACIÓN UTILIZADA PARA LA MODELACIÓN MATEMATICA..................................................................................................................................... 26
5.1. MAREAS ........................................................................................................... 265.2. CORRIENTES ..................................................................................................... 30
5.2.1. Mediciones directas – eulerianas ............................................................... 315.2.2. Corridas de flotadores – lagrangeanas ....................................................... 385.2.3. Modelos globales de corrientes................................................................... 455.2.4. Estado actual del conocimiento.................................................................. 47
5.3. VIENTOS ........................................................................................................... 485.4. BATIMETRÍA ..................................................................................................... 50
6. EL MODELO NUMÉRICO ................................................................................. 51
6.1. GENERALIDADES.............................................................................................. 516.2. ANTECEDENTES. MODELACIÓN DEL CAMPO DE CORRIENTES EN LA ZONA . 526.3. MODELACIÓN 2D VS. 3D ................................................................................ 526.4. SISTEMA DE COORDENADAS Y ORIENTACIÓN DE LA GRILLA ........................ 546.5. REFERENCIA TEMPORAL Y MANEJO DEL TIEMPO ........................................... 556.6. PERÍODO DE ESTABILIZACIÓN ......................................................................... 556.7. NÚMERO DE COURANT.................................................................................... 566.8. BATIMETRÍA ..................................................................................................... 566.9. FORZANTES ...................................................................................................... 56
6.9.1. Bordes ........................................................................................................ 566.9.2. Mareas ....................................................................................................... 576.9.3. Corrientes .................................................................................................. 586.9.4. Vientos ...................................................................................................... 586.9.5. Forzantes combinados................................................................................ 59
6.10. VISCOSIDAD TURBULENTA ............................................................................ 596.11. RESISTENCIA................................................................................................... 596.12. CALIBRACIÓN DEL MODELO.......................................................................... 60
7. ESCENARIOS DE MODELACIÓN Y RESULTADOS.................................... 67
7.1. ESCENARIOS DE MODELACIÓN........................................................................ 677.2. RESULTADOS .................................................................................................... 68
CONCLUSIONES..................................................................................................... 88
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 4
1. INTRODUCCIÓN
Durante los estudios de evaluación de impactos ambientales para la
construcción de la Terminal Marítima en Playa Lobería, han sido
identificados algunos potenciales problemas que, su tratamiento y
evaluación dependen, en parte, del conocimiento de la circulación
costera en el área.
Uno de estos problemas, lo constituye la puesta en suspensión de
sedimentos finos depositados en el fondo por acciones típicas de la
construcción, tales como el armado de trincheras para la instalación de
ductos, las corrientes inducidas por hélices de remolcadores y buques,
arrastres de anclas, movimientos de tuberías sobre el fondo y otros.
Otro de los problemas identificados lo constituye un potencial derrame
de algún producto establecido en los ductos, para su exportación.
En ambos casos, la evolución de las "manchas" de sedimentos o
producto, sus concentraciones, superficies ocupadas, velocidades de
traslación y destinos geográficos, constituyen aspectos de importancia
a lo largo de las evaluaciones y acciones ambientales relativas a
proyectos como la terminal marítima en cuestión.
El seguimiento y predicción de estos fenómenos dependen muy
significativamente de las corrientes (circulación) dentro de la zona de
influencia de la terminal y la bahía.
Las mediciones disponibles son de corta duración, puntuales y dentro
de la bahia, por lo que se desconoce la circulación general dentro de la
bahía y vecindades. En estas condiciones, es difícil la interpretación
física de las fuerzas que generan las corrientes en un ambiente con
notorios accidentes geograficos y batimetría variada.
En general, y en base a la información disponible, las corrientes en el
área son la resultante de :
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• Corrientes puras de marea, caracterizadas por tener períodos
cíclicos, similares a los períodos de las componentes armónicas
dominantes para la marea del lugar.
• Corrientes inducidas por el viento. La fricción viscosa del viento
sobre la superficie del mar induce una fuerza de arrastre que
genera una corriente, no necesariamente alineada con la dirección
del viento.
• Corrientes permanentes debidas a patrones de circulación oceánica
general. Estas corrientes influyen la circulación dentro de la bahía,
debido a su cercanía a aguas profundas.
Dada la complejidad que presenta la Bahía de Paracas desde el punto
de vista ambiental y la necesidad de conocer mejor la circulación para
tratar aspectos vinculados a los sedimentos en suspensión y su
desplazamiento y eventuales derrames, el presente informe incluye
una revisión de la información disponible relevante a la circulación y el
cálculo del campo de corrientes para toda la región de influencia del
proyecto. Se han analizado las corrientes, considerando su
variabilidad en el espacio y el tiempo, para escenarios frecuentes en el
lugar provientes de la combinación de las fuerzas citadas
anteriormente. Esta tarea no es posible hacerla de modo artesanal, por
lo que se ha elegido un modelo matemático.
Para estudiar el campo de corrientes en la zona de Bahía Pisco se
implementó el modelo hidrodinámico (HD) bidimensional (2D) MIKE
21 del DHI (Danish Hydraulic Institute de Dinamarca) que consiste en
una herramienta matemática, esto es un modelo matemático, para el
calculo de velocidades y direcciones de la corriente y desplazamientos
del nivel del mar, debidos a fuerzas tales como mareas y vientos.
Este modelo es aceptado en aplicaciones de ingenieria y medio
ambiente (evaluaciones ambientales, prediccion y monitoreo) y muy
generalizado su uso en todo el mundo, incluyendo aplicaciones a obras
del tipo de la terminal marítima en la Bahia de Pisco.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 6
El dominio considerado para la modelación numérica se extiende
aproximadamente desde 13° 22’ S hasta 14° 02’ S, en la dirección N-S y
desde 76° 40’ W hasta la costa, en la dirección W-E. Se adoptó una
resolución espacial de 500 m por 500 m con la cual quedaron
convenientemente representados los accidentes costeros y la batimetría
de la zona en estudio. La calibración y validación del modelo se
realizaron utilizando datos disponibles de marea y corrientes.
Con el objeto de estudiar las corrientes en el sitio de interés se
diseñaron algunos escenarios típicos considerando la importancia de
los forzantes de las corrientes. De esta manera se obtuvieron y
analizaron cartas de corrientes para la zona de estudio. Se incluyen
gráficos y tablas para facilitar la interpretación de los resultados
obtenidos en este trabajo.
Las corridas del modelo, esto es, series de tiempo para cada punto del
dominio de modelación, quedan almacenadas en soporte magnético
para posterior uso en otras aplicaciones.
El modelo queda en condiciones de ser revalidado en caso de
disponerse de más mediciones de corrientes, especialmente.
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2. OBJETIVO
El objetivo principal del presente trabajo es determinar la circulación
dentro de la bahía de Pisco, área de interés de este proyecto, para cada
instante, y para situaciones representativas (condiciones de viento y
marea, principalmente), usando las herramientas de la simulación
matemática, calibrados mediante las mediciones disponibles a la fecha.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 8
3. APLICACIONES GENERALES
Los modelos, una vez calibrados pueden ser aplicados a problemas del
proyecto, por ambientalistas, diseñadores, autoridades, contratistas,
etc. Podrán ser consultados (corridos) y actualizados en cualquier
momento.
Los resultados pueden ser aplicados a distintos aspectos ambientales
del proyecto tales como:
• Evaluaciones de impactos ambientales más sólidas y
convincentes
• Optimización de las medidas de mitigación
• Optimización del plan de monitoreo
• Predicción y seguimiento de las consecuencias ambientales
de la obra
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4. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO
4.1. El Lugar
La zona de estudio corresponde a la Bahía de Paracas, ubicada en la
Provincia de Pisco, Departamento de Ica, Región Los Libertadores-
Wari. La bahía de Paracas y alrededores, se denomina "zona de Pisco",
por las características morfológicas del litoral y la batimetría.
La zona comprendida entre Caucato y la desembocadura del río Pisco,
y el fondo de la Bahía de Paracas se encuentran casi al nivel del mar,
elevándose entre el entrante de Sequión y Punta Pejerrey, donde se
inicia la zona de acantilados. El relieve del fondo submarino frente al
borde costero de Pisco, es de suave pendiente, haciéndose más
marcado frente a la desembocadura del río Pisco.
Plano 4.1.1. Bahias de Pisco, Paracas y Sistema de Islas.
4.2. Condiciones Oceanográficas Generales
4.2.1. Temperatura del Agua de Mar
Las variaciones de la temperatura superficial del mar están
relacionadas fundamentalmente con la absorción de la radiación sobre
la circulación atmosférica, las corrientes superficiales, los afloramientos
costeros, los hundimientos y movimientos advectivos. Las
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temperaturas promedio mensuales muestran, a todo lo largo de la
costa peruana, un comportamiento cíclico anual, con valores
relativamente altos durante los meses de verano y bajos en invierno
(EIA, Línea de Base Ambiental, Oceanografía, ERM, 2002)
Los valores promedios de las transectas 14, 13 y 12 son representativos
de la fría corriente que baña la costa del Perú, aunque en la zona de
Pisco, que incluye la bahía de Paracas, debido a la protección de la
península del mismo nombre de los sistemas de circulación oceánica
que proceden del sur, y la formación de “Eddys”, ocasionan que las
temperaturas en el área mencionada, sean mayores a las zonas
adyacentes, tanto hacia el sur como hacia el norte. Su variabilidad
estacional es relativamente baja, y sólo se altera con la ocurrencia del
fenómeno de "El Niño", en que aparecen aguas cálidas.
La variación de la temperatura con respecto a la profundidad, mostró
una capa de mezcla localizada en los 2 primeros metros de
profundidad. En las estaciones de poca profundidad, se observó un
gradiente negativo desde la superficie, mostrando una débil
termoclina.
Esta situación nos muestra la existencia de 2 capas de agua de
diferentes densidad, comportándose como una barrera de distribución
que delimita 2 masas de agua de diferentes características físicas y
dinámicas, lo que permitió la selección de las profundidades de
medición de corrientes. En tal sentido, las corrientes superficiales se
tomaron por encima de los 2 metros de profundidad, mientras que las
de fondo o subsuperficiales, se registraron por debajo de los 2 metros
de profundidad y a 1 metro sobre el fondo (EIA, Línea de Base
Ambiental, Oceanografía, ERM, 2002)
En la Tabla 4.2.1.1. se muestran los resultados de las mediciones de
temperatura del agua de mar por transectos distribuidos a lo largo de
las Bahias de Pisco y Paracas y para diferentes profundidades. La
ubicación de los transectos se indica en la Figura 4.2.1.1.
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Figura 4.2.1.1. Bahias de Pisco, Paracas y ubicación de las transectas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 12
Tabla 4.2.1.1. Temperatura del agua de mar en las Bahias de Pisco y ParacasPunto de muestreo Profundidad (m) Temperatura (°C) Valores promedio por
transectoT1(0) Superf 23.0T1(5) Superf 23.3T1(5) 4.7 22.3T1(10) Superf 21.4T1(10) 10.0 19.8
21.96
T2(0) Superf 24.1T2(5) Superf 24.6T2(5) 4.8 22.4T2(10) Superf 23.9T2(10) 9.8 20.0
23
T3(0) Superf 26.7T3(5) Superf 24.7T3(5) 5.5 23.1T3(10) Superf 23.8T3(10) 9.5 18.2
23.3
T4(0) Superf 29.1T4(5) Superf 25.2T4(5) 5.1 22.8T4(10) Superf 24.7T4(10) 9.4 19.1
24.18
T5(0) Superf 25.2T5(5) Superf 24.6T5(5) 5.6 23.5T5(10) Superf 23.8T5(10) 9.9 21.5T5(15) Superf 23.7T5(15) 15.5 18.6
23
T6(0) Superf 26.6T6(5) Superf 25.7T6(5) 5.1 23.8T6(10) Superf 25.6T6(10) 9.5 23.5
25.04
T7(0) Superf 26.5T7(5) Superf 26.3T7(5) 4.9 24.3T7(10) Superf 26.5T7(10) 9.7 19.6
24.64
T8(0) Superf 29.5T8(5) Superf 26.4T8(5) 4.5 26.2T8(10) Superf 26.3T8(10) 6.8 21.8
26.04
T9(0) Superf 29.5T9(5) Superf 26.3T9(5) 4.7 25.6T9(10) Superf 26.2T9(10) 6.7 23.6
26.24
T10(0) Superf 26.4T10(5) Superf 25.1T10(5) 5.2 22.5T10(10) Superf 25.6T10(10) 8.1 21.3
24.18
T11(0) Superf 28.5T11(5) Superf 26.7T11(5) 3.0 26.6T11(10) Superf 26.5T11(10) 4.2 25.2
26.7
T12(0) Superf 21.8T12(5) Superf 21.3T12(5) 4.3 16.7T12(10) Superf 21.1T12(10) 8.6 16.1
19.4
T13(0) Superf 20.8T13(5) Superf 22.4T13(5) 5.2 19.6T13(10) Superf 21.1T13(10) 9.2 15.5
19.8
T14(0) Superf 16.5T14(5) Superf 17.6T14(5) 4.4 17.4T14(10) Superf 19.1T14(10) 9.1 17.6
17.64
El valor mínimo registrado fue de 15.5 ºC en el transecto 13 (cota de 10
m) a 9.2 m de profundidad.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 13
El valor máximo registrado fue de 29.5 ºC en los transectos 8 y 9 (cota
de o m), en superficie. El promedio de temperaturas resgistrado a lo
largo de todos los transectos fue de 23.2 °C.
Respecto a la distribución de la temperatura promedio por transectos, se pudo
observar un incremento gradual desde el transecto 1 (21.96 °C) hasta un
máximo en el transecto 9 (26.24 °C), donde luego se observa una distribución
aleatoria, hasta llegar al mínimo registrado en el transecto 14 (17.64 °C).
4.2.2. Salinidad
Los valores de salinidad medidos, oscilaron entre un mínimo de 3.02%
en superficie en el transecto 5 (cota de 10 m), y un máximo de 3.24% a
10 m de profundidad en el transecto 1 (cota de 10 m), con un promedio
de 3.16% (EIA, Línea de Base Ambiental, Oceanografía, ERM, 2002). La
Tabla 4.2.2.1. resume los valores obtenidos en el campo.
Tabla 4.2.2.1. Salinidad del agua de mar en las Bahias de Pisco y ParacasPunto de muestreo Profundidad (m) Salinidad (%)
T1(10) Superf 3.23T1(10) 10.0 3.24T2(10) Superf 3.18T3(10) Superf 3.17T4(10) 9.4 3.23T5(10) Superf 3.02T5(10) 9.9 3.18T6(10) Superf 3.12T7(10) Superf 3.11T8(10) Superf 3.11T9(10) 6.7 3.21T10(10) Superf 3.13T11(10) Superf 3.15T12(10) Superf 3.19T13(10) Superf 3.22T14(10) Superf 3.21
4.2.3. Oxígeno Disuelto (OD)
El oxígeno disuelto a nivel superficial, presentó concentraciones entre
5,41 y 4,25 mg/l con un promedio de 4,73 mg/l. La estructura vertical
del oxígeno, de acuerdo a los valores encontrados en superficie y cerca
del fondo, muestran un comportamiento similar a la estructura
térmica, es decir con un gradiente negativo desde la superficie. Los
valores cerca del fondo fluctuaron entre 5,13 a 1,19 mg/l, con un
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promedio de 2,49 mg/l. (EIA, Línea de Base Ambiental, Oceanografía,
ERM, 2002)
En cuanto a la distribución promedio de los niveles de OD a lo largo de
los transectos, hubo una máxima concentración en el transecto 11, con
un valor de 9.38 mg/l y una mínima de 4.7 mg/l en el transecto 14. El
valor medio de concentración fue de 7.2 mg/l. .La Tabla 4.2.3.1.
muestra los niveles medidos de OD.
4.2.4. Sólidos en Suspensión, Turbidez y Transparencia
Los sólidos en suspensión se distribuyeron con concentraciones en
superficie, entre 7,5 y 2 mg/l, con un promedio de 5,5 mg/l, y en el
fondo, con valores entre 11 y 4 mg/l, con un valor promedio de 6,9
mg/l. Las concentraciones encontradas muestran valores por debajo
de los límites permisibles.
Concentraciones mayores de 25 mg/l, pueden producir asfixia,
principalmente a las poblaciones bentónicas que viven adheridas al
fondo o tienen poca movilidad. (EIA, Línea de Base Ambiental,
Oceanografía, ERM, 2002)
En el documento se incluyen mediciones de turbidez entre la zona del
Río Pisco (Transecto 1), a lo largo de la Bahía de Paracas, hasta las
vecindades de Puerto San Martín (Transecto 14). Los valores de
turbidez obtenidos, ordenados por transectas, se presentan en la Tabla
4.2.4.1.
Desde el punto de vista de la Turbidez, la zona se puede dividir en
dos: al norte de Playa Lobería, con valores mayores a 6 NTU y al sur de
ese lugar con valores menores a 6 NTU.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 15
Tabla 4.2.3.1. Niveles de Oxígeno Disuelto en el agua de mar en las Bahias de Pisco y
ParacasPunto de muestreo Profundidad (m) Oxigeno disuelto (mg/l) Valores promedio por
TransectoT1(0) Superf 7.7T1(5) Superf 7.5T1(5) 4.7 6.5T1(10) Superf 10.3T1(10) 10.0 5.9
7.58
T2(0) Superf 5.8T2(5) Superf 6.3T2(5) 4.8 4.5T2(10) Superf 9.1T2(10) 9.8 5.1
6.16
T3(0) Superf 14.2T3(5) Superf 7.7T3(5) 5.5 5.7T3(10) Superf 8.5T3(10) 9.5 3.8
7.98
T4(0) Superf 18.5T4(5) Superf 8.6T4(5) 5.1 4.2T4(10) Superf 9.0T4(10) 9.4 4.4
8.94
T5(0) Superf 7.2T5(5) Superf 6.9T5(5) 5.6 6.6T5(10) Superf 8.2T5(10) 9.9 5.7T5(15) Superf 8.5T5(15) 15.5 6.5
7.08
T6(0) Superf 11.0T6(5) Superf 7.2T6(5) 5.1 4.1T6(10) Superf 8.7T6(10) 9.5 5.8
7.36
T7(0) Superf 6.1T7(5) Superf 8.1T7(5) 4.9 6.1T7(10) Superf 10.8T7(10) 9.7 7.2
7.66
T8(0) Superf 10.2T8(5) Superf 10.3T8(5) 4.5 10.2T8(10) Superf 9.7T8(10) 6.8 2.8
8.64
T9(0) Superf 12.8T9(5) Superf 8.7T9(5) 4.7 5.5T9(10) Superf 8.6T9(10) 6.7 6.1
8.34
T10(0) Superf 6.9T10(5) Superf 6.9T10(5) 5.2 5.5T10(10) Superf 8.6T10(10) 8.1 5.5
6.68
T11(0) Superf 11.5T11(5) Superf 9.9T11(5) 3.0 9.5T11(10) Superf 10.2T11(10) 4.2 5.8
9.38
T12(0) Superf 6.4T12(5) Superf 4.3T12(5) 4.3 3.1T12(10) Superf 6.1T12(10) 8.6 4.3
4.84
T13(0) Superf 6.0T13(5) Superf 6.3T13(5) 5.2 5.1T13(10) Superf 6.6T13(10) 9.2 4.5
5.7
T14(0) Superf 4.1T14(5) Superf 4.7T14(5) 4.4 4.4T14(10) Superf 5.4T14(10) 9.1 4.9
4.7
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 16
Tabla 4.2.4.1. Turbidez del agua de mar en las Bahias de Pisco y ParacasPunto de muestreo Profundidad (m) Turbiedad (NTU) Valores promnedio por
TransectoT1(0) Superf 19.82T1(5) Superf 16.20T1(5) 4.7 12.77T1(10) Superf 2.55T1(10) 10.0 6.33
11.5
T2(0) Superf 15.33T2(5) Superf 11.74T2(5) 4.8 12.48T2(10) Superf 4.49T2(10) 9.8 7.01
10.2
T3(0) Superf 7.00T3(5) Superf 9.66T3(5) 5.5 8.31T3(10) Superf 2.96T3(10) 9.5 3.12
6.2
T4(0) Superf 1.31T4(5) Superf 6.61T4(5) 5.1 4.47T4(10) Superf 6.00T4(10) 9.4 13.25
6.3
T5(0) Superf 2.68T5(5) Superf 1.51T5(5) 5.6 0.65T5(10) Superf 1.97T5(10) 9.9 2.76T5(15) Superf 2.59T5(15) 15.5 3.59
2.3
T6(0) Superf 0.52T6(5) Superf 0.75T6(5) 5.1 0.77T6(10) Superf 1.28T6(10) 9.5 3.59
1.4
T7(0) Superf 0.22T7(5) Superf 1.06T7(5) 4.9 2.57T7(10) Superf 0.91T7(10) 9.7 1.92
1.3
T8(0) Superf 0.74T8(5) Superf 1.20T8(5) 4.5 2.08T8(10) Superf 2.48T8(10) 6.8 13.00
3.9
T9(0) Superf 1.25T9(5) Superf 1.53T9(5) 4.7 2.22T9(10) Superf 1.65T9(10) 6.7 2.79
1.8
T10(0) Superf 0.48T10(5) Superf 0.46T10(5) 5.2 1.24T10(10) Superf 0.97T10(10) 8.1 4.23
1.5
T11(0) Superf 3.81T11(5) Superf 1.34T11(5) 3.0 1.36T11(10) Superf 1.41T11(10) 4.2 1.98
2
T12(0) Superf 1.77T12(5) Superf 1.02T12(5) 4.3 5.48T12(10) Superf 0.70T12(10) 8.6 6.14
3
T13(0) Superf 1.36T13(5) Superf 0.14T13(5) 5.2 0.64T13(10) Superf 0.65T13(10) 9.2 1.22
0.8
T14(0) Superf 4.11T14(5) Superf 0.18T14(5) 4.4 0.44T14(10) Superf 0.14T14(10) 9.1 0.17
1
Los valores máximos registrados se encontraron inmediatamente al sur
del Río Pisco con valores medios mayores a 10 NTU.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 17
Los valores mínimos registrados se encontraron en los transectos 13 y
14, con valores medios menores a 1 NTU.
En cuanto a la transparencia del agua, la misma varió entre 3,8 a 3,2
metros de profundidad, con un promedio de 3,30 metros. Las
estaciones en donde se presentaron las más bajas transparencias fueron
las ubicadas más lejos de costa. En general, estos valores muestran
condiciones normales (EIA, Línea de Base Ambiental, Oceanografía, ERM,
2002).
Se realizó un estudio (Off Shore Site Investigation Required for Sub Sea
Pipe LPG Pisco Terminal, Camisea Proyect, Pisco. Task 5000 – Turbidity;
Golder Associates Perú S.A., December 2002.) complementario de niveles
de turbidez y sólidos totales disueltos a lo largo de la traza de la obra.
Los resultados de las mediciones se pueden observar en las Figura
4.2.4.1 y Tabla 4.2.4.2
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 18
Figura 4.2.4.1. Resultados de las mediciones de turbidez a lo largo de la traza de laobra.
Playa Lobería, Pisco
El valor máximo registrado corresponde al Bore Hole 10 (BH 10) con 15
NTU, medido a una profundidad de 11 m. El mínimo corresponde al
BH 12 con 5 NTU, medido a una profundidad de 6 m. El valor
promedio total durante el relevamiento fue de 8.4 NTU.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 19
Tabla 4.2.4.2. Resultados de las mediciones de turbidez, sólidos disueltos totales yDisco Secchi a lo largo de la traza de la obra.
4.2.5. Mareas
Para determinar las características mareales de la zona en estudio, se
ha utilizado la Tabla de Marea que edita la Dirección de Hidrografía y
Navegación de la Marina para el Puerto de Pisco, observándose que las
mareas son del tipo semi-diurno, es decir que se presentan dos
pleamares y dos bajamares en un día mareal (24 horas 50 minutos). La
amplitud media es de 0,58 metros, mientras que la amplitud en sicigias
(luna llena y/o nueva) es de 0,76 metros.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 20
Durante la presencia del fenómeno de "El Niño", los valores del nivel
medio del mar se incrementan entre 30 a 40 centímetros.
Las mareas que llegan a las costas del Perú procedentes del norte, es
decir que si una pleamar pasa por un determinado punto, después de
un tiempo pasará por otro punto más al sur. Por lo que la hora de las
pleamares y las bajamares va a ser diferente a todo lo largo del litoral.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 21
Figura 4.2.5.1. Posiciones de las estaciones de muestreo a lo largo de la traza de la obra, Playa Lobería, Pisco
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 22
Los instantes de ocurrencia y las alturas correspondientes a las pleamares y
bajamares para el Puerto de Pisco y El Callao puede obtenerse de la tabla
mencionada. A continuación se presentan los valores correspondientes a las
amplitudes de sicigia y medias para cada uno de los sitios mencionados.
Puerto de Pisco
latitud: 13° 43.0’S
longitud: 76° 14.0’W
amplitud en sicigia: 0.76 m,
amplitud media: 0.58 m,
Puerto El Callao
latitud: 12° 03.0’S
longitud: 77° 09.0’W
amplitud en sicigia: 0.73m,
amplitud media: 0.55 m,
Comparando los instantes de ocurrencia de pleamares correspondientes a
distintas localidades del litoral peruano puede concluirse que la marea se
propaga de Norte a Sur.
4.2.6. Corrientes
El sistema de corrientes oceánicas costa afuera del Perú tiene una dirección
predominante hacia el Norte y difiere de otro sistema adyacente a la
plataforma o costero, que presenta gran variabilidad espacio-temporal debido
principalmente a los accidentes geográficos y otros factores como ser las
mareas, la topografía del fondo y los vientos locales.
Debido a la presencia de puntas o promontorios rocosos que sobresalen del
litoral, es frecuente la formación de sistemas de circulación rotatorios,
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 23
producto del rozamiento forzado de la masa de agua en su desplazamiento.
Esta situación, similar a la que se produce en la bahía del Callao, origina un
cambio localizado de la dirección de la corriente.
Gran parte del flujo de agua en la franja comprendida entre 100 y 200 Km de
la costa peruana es predominantemente hacia el sur, contrariamente a los
vientos imperantes y a la circulación asociada al sistema de Perú-Chile.
Esta corriente hacia el sur, llamada también Contracorriente, parece
extenderse sobre la plataforma continental hasta donde comienza a
manifestarse una zona de surgencia (“upwelling”) costera asociada a la
presencia de los vientos alisios, confinada esta última a profundidades
inferiores a 50 m. Antecedentes recientes de esta contracorriente (Strub et al.,
Altimeter Observations of the Peru-Chile Countercurrent, Geophysical Research
Letters, 1995) indica que diferentes autores notaron un alto grado de
variabilidad tanto espacial como temporal de esta contracorriente y, por lo
tanto, todas las conclusiones relativas a la estructura espacial y variabilidad
estacional son hasta el momento tentativas.
Las corrientes costeras son dominadas por las mareas y los vientos.
4.2.7. Vientos
La zona de estudio está ubicada en una franja subecuatorial en la que
imperarían los vientos alisios con dirección SE. La regularidad en intensidad y
dirección de los alisios, que predomina sobre todo en regiones oceánicas, se ve
alterada por contrastes térmicos entre el continente y el océano y por factores
orográficos. Este es el caso de la región costera de Pisco. En la zona estudiada
la dirección del viento cambia durante el día: durante la mañana los vientos
soplan predominantemente del SW cambiando hacia la dirección N durante la
tarde. Por otra parte, ciertos días durante la tarde, se manifiestan vientos que
alcanzan intensidades de hasta 30 nudos, conocido regionalmente como
“Paracas”. Estos vientos ocurren fundamentalmente de julio a septiembre.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 24
Los vientos históricos en Pisco, agrupados estadísticamente, se presentan en la
Tabla 4.2.7.1.
Tabla 4.2.7.1. Relacion velocidad del viento y direccion y sufrecuencia de ocurrencia, para elAeropuerto de Pisco.
4.2.8. Olas
En el área de estudio no se tienen mediciones de olas disponibles. En el
informe (“Sandwell - Chevron Texaco. NAWC LNG Receiving Terminal 142552,
Metocean Report, April 2002, Draft Report”) se incluye un estudio del clima de
olas en el sitio de la obra.
Para la concreción de este estudio fue necesario recurrir a datos de vientos
historicos costa afuera, provenientes de la ejecución de modelos
meteorológicos globales.
Una vez determinados estos vientos se procedio a modelar el clima de olas
(GROW2000) resultante de ese campo de vientos, obteniéndose un campo
estadístico de olas costa afuera.
El campo estadístico de olas dentro de la Bahia de Pisco, en el sitio de la obra,
se calculo por medio de la utilización de un modelo matemático de
transformación espectral de olas llamado SWAN.
El clima de olas resultante, en las Bahia de Pisco, se incluye en las siguientes
tablas
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 25
Tabla 4.2.8.1. Relación entre la altura significativa y periodo de las olas y su número deocurrencia, para el sitio de implantación de la obra.
Figura 4.2.8.2. Relacion altura significativa y direccion de las olas y su numero de ocurrencia,para el sitio de implantación de la obra.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 26
5. INFORMACIÓN UTILIZADA PARA LA MODELACIÓN MATEMATICA
5.1. Mareas
En la Tabla 5.1.1 se presentan los valores correspondientes a las amplitudes de
las cuatro componentes de marea principales en Pisco y Callao obtenidas de
las “Admiralty Tide Tables”. Puede observarse que en la región estudiada la
componente de marea predominante es la semidiurna principal (M2)
siguiéndole en importancia la diurna (K1).
Tabla 5.1.1. Amplitudes (en metros) de las principales componentes armónicas de la marea enPisco y El Callao. Periodo de la componente en horas: T.
Puerto M2T=12.42060122
S2T=12.00000000
K1T=23.93446966
O1T=25.81934166
Pisco H=0.22 H=0.07 H=0.15 H=0.07Callao H=0.23 H=0.08 H=0.14 H=0.07
Con los valores de las constantes presentadas en la tabla anterior puede
calcularse el factor F (Dronkers, J.J. Tidal Computations, North Holland Publishing
Co, Ámsterdam, 1965) el cual caracteriza el régimen de la marea. Dicho
parámetro está definido de la siguiente manera:
F = (HK1 + HO1) / (HM2 + HS2)
y, con los valores de la Tabla 5.1.1 se obtiene que es mayor que 0.6 en ambos
casos, lo cual indica que la marea en este sector de la costa peruana es “mixta
preponderantemente semidiurna” (0.25 ≤ F ≤ 1.50).
Esto indica que durante un mes lunar, habrá períodos con características
semidiurnas (dos pleamares y dos bajamares diarias) y otros con
características diurnas (una pleamar y una bajamar diaria).
Esto se observa claramente en la curva de niveles del mar medidos (Report on
Phase II Off-Shore Site Investigation Required For Sub Sea Pipe Lpg Pisco Terminal -
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 27
Camisea Project Pisco – Perú Task 1000 - Ocean Currents, marzo de 2003) entre el 5
y el 15 de marzo de 2003. Por ejemplo, se observa que el 7 de marzo los niveles
del mar presentan características semidiurnas (dos pleamares y dos bajamares
por día) mientras que el 11 de marzo la marea presenta un claro
comportamiento diurno (una pleamar y una bajamar diaria), como indica la
Figura 5.1.1.
Figura 5.1.1. Mediciones de niveles del mar en Pisco. Alguna singularidad en la curva seasocia a un error en el procesamiento o déficit en el funcionamiento del sistema de obtención de
datos.
Todos los modelos hidrodinámicos requieren condiciones en los contornos o
bordes abiertos del dominio de cómputo. Para el caso de simulaciones con
forzantes mareológicos esto siempre requiere de un tratamiento particular ya
que rara vez se dispone de mediciones directas de niveles del mar en aguas
abiertas. En estos casos, por lo general, los resultados de modelos globales son
de utilidad para representar las variaciones espacio-temporales de los niveles
del agua en los bordes del dominio.
Actualmente, el modelo global de marea TPXO.6 o TOPEX es el que mejor
ajusta (en el sentido de mínimos cuadrados) la ecuación de marea de Laplace
con los datos satelitales resultantes de la misión TOPEX/Poseidon.
Mediciones del nivel del mar en Pisco.Período: 5/03-14/03-2003
Fecha y Hora
Niv
el d
el M
ar (c
m)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
03/3
/5 1
:01
03/3
/5 1
3:01
03/3
/6 1
:01
03/3
/6 1
3:01
03/3
/7 1
:01
03/3
/7 1
3:01
03/3
/8 1
:01
03/3
/8 1
3:01
03/3
/9 1
:01
03/3
/9 1
3:01
03/3
/10
1:01
03/3
/10
13:0
1
03/3
/11
1:01
03/3
/11
13:0
1
03/3
/12
1:01
03/3
/12
13:0
1
03/3
/13
1:01
03/3
/13
13:0
1
03/3
/14
1:01
03/3
/14
13:0
1
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 28
En este modelo global, la marea es representada mediante cuatro
componentes armónicas semidiurnas (M2, S2, N2 y K2), cuatro diurnas (K1, O1,
P1 y Q1) y dos de largo período (Mf y Mm) sobre una grilla global de 1440 x 721
nodos, con una resolución espacial de 0.25°, tanto en latitud como en longitud.
Los resultados del modelo, con intervalo de muestreo horario, se encuentran
disponibles en “Internet”. Una completa información sobre el modelo y un
instructivo acerca de cómo descargar datos puede obtenerse en:
http://www.oce.orst.edu/po/research/tide/global.html
En este sitio puede accederse, entre otros, a “software” específico para
predecir alturas y corrientes de marea para lapsos y lugares requeridos.
Figura 5.1.2. Mediciones de niveles del mar en El Callao y el cálculo del Modelo Global Topexpara el mismo lugar. El modelo sigue la predicción de tabla, basada en mediciones del lugar, en
amplitud y fase, correctamente.
Comparación entre el nivel del mar predicho por la Tabla de Marea en El Callaoy los resultados del Modelo Global de Mareas TOPEX
Fecha y Hora
Niv
el d
el M
ar (m
)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
02/6
/1 0
:00
02/6
/1 9
:00
02/6
/1 1
8:00
02/6
/2 3
:00
02/6
/2 1
2:00
02/6
/2 2
1:00
02/6
/3 6
:00
02/6
/3 1
5:00
02/6
/4 0
:00
02/6
/4 9
:00
02/6
/4 1
8:00
02/6
/5 3
:00
02/6
/5 1
2:00
02/6
/5 2
1:00
02/6
/6 6
:00
02/6
/6 1
5:00
02/6
/7 0
:00
02/6
/7 9
:00
02/6
/7 1
8:00
02/6
/8 3
:00
02/6
/8 1
2:00
02/6
/8 2
1:00
02/6
/9 6
:00
02/6
/9 1
5:00
02/6
/10
0:00
02/6
/10
9:00
02/6
/10
18:0
002
/6/1
1 3:
0002
/6/1
1 12
:00
02/6
/11
21:0
002
/6/1
2 6:
0002
/6/1
2 15
:00
02/6
/13
0:00
02/6
/13
9:00
02/6
/13
18:0
002
/6/1
4 3:
0002
/6/1
4 12
:00
02/6
/14
21:0
002
/6/1
5 6:
0002
/6/1
5 15
:00
Modelo Global TOPEXTabla de Marea en El Callao
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 29
Tanto las alturas como los instantes de las pleamares y bajamares publicadas
en la Tabla de Marea que edita la Dirección de Hidrografía y Navegación de la
Marina del Perú, se utilizaron para evaluar la calidad de los datos de marea
del modelo global. Las Figuras 5.1.2. y 5.1.3. muestran las salidas del TOPEX
para los puertos de El Callao y Pisco y los valores predichos por la Tabla de
Marea para esos lugares para un mismo período.
Figura 5.1.3. Mediciones de niveles del mar en Pisco y el cálculo del Modelo Global Topex parael mismo lugar. El modelo sigue la predicción de tabla, basada en mediciones del lugar, en
amplitud y fase, correctamente.
De la comparación surge la validación del TOPEX para ser utilizado como
condición de borde para el MIKE 21.
Debe aclararse que el modelo computa el nivel del mar en las vecindades del
punto donde regularmente se hacen las mediciones de mareas costeras. A
esto, en parte, se asocian las diferencias entre los resultados del modelo y la
predicción.
Comparación entre el nivel del mar predicho por la Tabla de Marea en Piscoy los resultados del Modelo Global de Mareas TOPEX
Fecha y Hora
Niv
el d
el M
ar (m
)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
02/5
/31
9:00
02/5
/31
15:0
002
/5/3
1 21
:00
02/6
/1 3
:00
02/6
/1 9
:00
02/6
/1 1
5:00
02/6
/1 2
1:00
02/6
/2 3
:00
02/6
/2 9
:00
02/6
/2 1
5:00
02/6
/2 2
1:00
02/6
/3 3
:00
02/6
/3 9
:00
02/6
/3 1
5:00
02/6
/3 2
1:00
02/6
/4 3
:00
02/6
/4 9
:00
02/6
/4 1
5:00
02/6
/4 2
1:00
02/6
/5 3
:00
02/6
/5 9
:00
02/6
/5 1
5:00
02/6
/5 2
1:00
02/6
/6 3
:00
02/6
/6 9
:00
02/6
/6 1
5:00
02/6
/6 2
1:00
02/6
/7 3
:00
02/6
/7 9
:00
02/6
/7 1
5:00
02/6
/7 2
1:00
Tabla de Marea en Pisco_PIModelo Global TOPEX
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 30
5.2. Corrientes
Los modelos hidrodinámicos requieren de datos de corrientes para calibrarlos
y validarlos. Es decir, disponiendo de las series temporales de corrientes
(intensidad y dirección) en algunos puntos de interés obtenidas mediante
mediciones directas, pueden realizarse simulaciones numéricas y comparar
los resultados obtenidos con las mediciones.
No obstante, dichas simulaciones deben realizarse considerando a todos los
forzantes presentes, siendo los más importantes, la marea, el viento y, dado
este caso particular, los sistemas de corrientes marinas predominantes costa
afuera.
Para la zona de interés se dispone de informes técnicos preliminares (ver
Tabla 5.2.1) que brindan información relativa a la circulación de las aguas,
describen mediciones directas de corrientes de corta duración obtenidas con
instrumental oceanográfico y seguimiento de flotadores.
Tabla 5.2.1. Informes técnicos de corrientes correspondientes a la zona en estudioTítulo Año Propietario Autor Contenido
Estudio de corrientes marinaspara la construcción de unmuelle en la playa Loberia -
Pisco
Juniode 2002
PluspetrolPeru
CorporationS.A.
H & O Descripción de la corrientemedida en dos sitios. Los
datos son representados enrosas de corrientes
Metocean Report: Pisco LPGTerminal
Abrilde 2002
PluspetrolPeru
CorporationS.A.
SandwellEngineering
Inc.
No incluye datos. Brevedescripción de la corrientebasada en las Pilots Charts
y en cartas náuticasinglesas.
Estudio de ImpactoAmbiental - Oceanografía
(Línea de Base)
2002 PluspetrolPeru
CorporationS.A.
EnvironmentalResources
Management,Perú
Descripción general de lascorrientes de la zona
Off-Shore Site investigationrequired for sub sea pipeLPG Pisco Terminal –
Camisea ProjectPisco – Perú
Task 4000 – Ocean Currents
Dic. de2002
PluspetrolPeru
CorporationS.A.
GolderAssociates Perú
S.A.
Estudio de las corrientesen el sitio de interés
mediante el seguimiento deflotadores. Presentan
tablas y gráficos de lastrayectorias medidas.
Phase II Off-Shore Site nvestigation
required for sub sea pipeLPG Pisco Terminal -
Camisea ProjectPisco – Perú
Task 1000 – Ocean Currents
Marzode 2003
PluspetrolPeru
CorporationS.A.
GolderAssociates Perú
S.A.
Estudio de las corrientesen el sitio de interés
mediante el seguimiento deflotadores. Presentan
tablas y gráficos de lastrayectorias medidas.
Estudio complementario alde diciembre de 2002.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 31
5.2.1. Mediciones directas – eulerianas
Se realizaron mediciones de corrientes (Estudio de corrientes marinas para la
construcción de un muelle en la playa Loberia – Pisco, Proyecto del Gas de Camisea, H &
O, junio de 2002.), a diferentes niveles de la columna de agua, en dos estaciones
de muestreo, utilizando para tal efecto un correntómetro portátil marca Valeport
Model 105 & 106 Self Recording, programado para obtener registros de
velocidad y dirección de la corriente a intervalos de 10 minutos y durante siete
días en cada estación.
Las mediciones se realizaron, en la Estación 1 (E1) a 5 y a 10 m sobre el fondo
marino donde la profundidad local es de 15.6 m, y en la Estación 2 (E2) a 2 m
sobre el lecho marino, de profundidad local igual a 5.4 m.
La posición de las estaciones fueron las siguientes:
Estación E2: Latitud: 13° 46’ 12”.10 S
Longitud: 76° 14’ 44”.66 W,
Estación E1: Latitud: 13° 46’ 03”.99 S
Longitud: 76° 15’ 57”.06 W.
Los resultados de la medición en forma estadística se incluyen en las Tablas
5.2.1.1. a 5.2.1.3. y las Figuras 5.2.1.1. a 5.2.1.3, muestran los diagramas de
dispersión en términos de las componentes N-S y E-W de las corrientes medidas.
Las velocidades de las corrientes superficiales ( a 5 m de la superficie del mar),
fueron menores de 0.30 m, a 5 m del fondo menores de 0.25 m/s , para una
altura de la columna de agua de 15 m.
El profundidades de 5 m y a 2 m del fondo las corrientes alcanzaron un
máximo de 0.25 m/s.
Del análisis de los datos, los autores sugieren que el ingreso de la corriente es
por ambos lados de la bahía, principalmente durante las primeras horas del
día, y la salida se da por el fondo, en medio de la bahía sobre la zona más
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 32
profunda. Además, indican que la presencia de viento norte durante las
mañanas produce un mayor ingreso de agua a la bahía, originando cambios
en la circulación.
La serie de tiempo de corrientes presenta características de ser afectada por
vientos y mareas. Sin embargo, no es evidente la contribución de cada una de
esas fuerzas al valor de las corrientes. Para la calibración del modelo, este
tema es crucial, debido a que es necesario calibrarlo con cada fuerza en
particular.
Se decidió utilizar un procedimiento de filtrado para tratar de separar, del
registro de corrientes, las contribuciones de la marea a las propias corrientes.
Para ello se tomaron dos series de mediciones de corrientes: una del 16 al 22
de mayo y la otra desde el 31 de mayo al 7 de junio de de 2002.
Durante el primer período, se calcularon las alturas con al MIKE 21 como se
muestra en la Figura 5.2.1.4. Puede observarse que la componente M2
(demidiurna de 12.4 h de período) no es importante. Esto se refleja en el
análisis armónico de la serie de corrientes, el cual muestra como única
componente significativa la onda K1 en la componente N-S, como muestra la
Figura 5.2.1.5. Cabe destacar que la energía de la componente K1 puede
explicar solamente el 11.1% de toda la energía del registro de corrientes, en
este período. Esto es, la contribución de la marea al campo de corrientes no es
importante en este caso.
Seguidamente, se examinó el segundo registro de corrientes. Aquí,
nuevamente se calcularon las alturas de marea por medio del MIKE 21, como
muestra la Figura 5.2.1.6. Puede observarse que las componentes M2 y K1 son
importantes en este caso. Esto se refleja en el análisis armónico de la serie de
corrientes, donde ambas componentes (E-W y N-S) resultan significativas,
como lo muestran las Figuras 5.2.17. y 5.2.1.8.
La energía de las componentes M2 y K1 (y una débil M3) pueden explicar el
8.1% de toda la energía del registro de corrientes en la componente E-W y el
25.9% en la componente N-S.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 33
Tabla 5.2.1.1. Estadistica de Corrientes Marinas en la Bahia de Pisco (E1)Profundidad : 10 metros (16 al 22 de mayo), Frecuencia (%) de incidencia de
corrientesVelocidad Direccion Total
(cm/s) N NE E SE S SW W NW (%)0-5 0,33 0,33 0,11 0,55 0,33 0,00 0,00 0,11 1,775-10 10,71 18,10 7,17 2,54 1,99 3,09 4,08 3,31 50,99
10-15 5,96 11,37 2,43 0,55 4,86 5,63 2,21 1,43 34,4415-20 0,22 1,21 0,00 0,00 4,30 4,97 0,00 0,00 10,7120-25 0,00 0,22 0,00 0,00 0,11 1,66 0,00 0,00 1,9925-30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,11 0,00 0,00 0,1130-40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00>40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
TOTAL % 17,22 31,24 9,71 3,64 11,59 15,45 6,29 4,86 100,00
Tabla 5.2.1.2. Estadistica de Corrientes Marinas en la Bahia de Pisco (E1)Profundidad : 5 metros (24 al 31 de mayo), Frecuencia (%) de incidencia de corrientes
Velocidad Direccion Total(cm/s) N NE E SE S SW W NW (%)
0-5 2,34 2,24 2,03 1,63 1,73 1,53 0,81 1,02 13,335-10 9,26 13,33 4,27 3,87 13,53 9,66 0,92 2,64 57,48
10-15 4,68 7,22 1,42 0,81 0,71 4,37 0,61 1,22 21,0615-20 3,15 2,75 0,31 0,00 0,00 0,10 0,00 0,00 6,3120-25 0,71 0,81 0,10 0,00 0,00 0,10 0,00 0,00 1,7325-30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,0030-40 0,00 0,10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,10>40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
TOTAL % 20,1 26,4 8,1 6,3 16,0 15,8 2,3 4,9 100,0
Tabla 5.2.1.3. Estadística de Corrientes Marinas en la Bahia de Pisco (E2)Profundidad : 2m (31 de mayo al 7 de junio), Frecuencia (%) de incidencia de
corrientesVelocidad Direccion Total
(cm/s) N NE E SE S SW W NW (%)0-5 1,6 0,2 0,0 0,2 1,4 0,7 0,3 1,7 6,105-10 10,3 18,0 5,1 5,1 5,9 4,0 2,1 5,6 56,10
10-15 2,5 13,5 5,5 4,6 3,0 2,6 2,7 1,1 35,5015-20 0,1 0,5 0,1 0,6 0,4 0,4 0,0 0,0 2,1020-25 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1025-30 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0030-40 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00>40 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00
TOTAL % 14,5 32,3 10,7 10,5 10,7 7,7 5,1 8,4 100
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 34
Figura 5.2.1.1. Mediciones de corrientes frente a Playa Lobería. Estación E1, 15 m deprofundidad local, instrumento ubicado a 10 m del fondo del mar. Diagrama de dispersión
componentes E-W y N-S de las corrientes.
Figura 5.2.1.2. Mediciones de corrientes frente a Playa Lobería. Estación E1, 15 m deprofundidad local, instrumento ubicado a 5 m del fondo del mar Diagrama de dispersión
componentes E-W y N-S de las corrientes.
Mediciones de corrientes con instrumento.Período: 24/05-31/05/2002, Intervalo de muestreo: 10 minutos
Componente E-W de la Velocidad (m/s)
Com
pone
nte
N-S
de
la V
eloc
idad
(m/s
)
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
Mediciones de corrientes con instrumento.Período: 16/05-22/05/2002, Intervalo de muestreo: 10 minutos
Componente E-W de la Velocidad (m/s)
Com
pone
nte
N-S
de
la V
eloc
idad
(m/s
)
-0.25
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
-0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 35
Figura 5.2.1.3. Mediciones de corrientes frente a Playa Lobería. Estación E2, 5 m deprofundidad local, instrumento ubicado a 2 m del fondo del mar Diagrama de dispersión
componentes E-W y N-S de las corrientes.
Nivel del mar para el período 16 al 22 de Mayo de 2002
Niv
el d
el M
ar (m
)
-0.5
-0.3
-0.1
0.1
0.3
0.5
0.7
-20 20 60 100 140 180
Figura 5.2.1.4. Curva de marea calculada por el MIKE 21 para el período del 16-22 de mayo 2002.Puede observarse que la componente M2 (demidiurna de 12.4 h de período) no es importante y sí
lo es la componente K1 (diurna de peródo 24.8 h). La separación entre los picos más altoscorresponde a la componente K1. Al final del registro la componente semidiurna comienza a
parecerse en magnitud a la diurna.
Mediciones de corrientes con instrumento.Período: 31/05-07/06/2002, Intervalo de muestreo: 10 minutos
Componente E-W de la Velocidad (m/s)
Com
pone
nte
N-S
de
la V
eloc
idad
(m/s
)
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 36
Estimación de corrientes de marea - componente N-SPorcentaje de varianza explicado de la serie original: 11.1% (K1)
Período 16 al 22 de Mayo de 2002
Com
pone
nte
N-S
de
corri
ente
de
mar
ea (c
m/s
)
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
-100 100 300 500 700 900 1100
Figura 5.2.1.5. Resultado del análisis armónico de la serie de corrientes para el período 16-22de mayo de 2002. Se muestra como única componente significativa la onda K1 en la
componente N-S, en concordancia con la onda de marea. La separación entre picos es de 24.8 h.
Nivel del mar para el período 31 de Mayo al 7 de Junio de 2002
Niv
el d
el M
ar (m
)
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
-20 20 60 100 140 180
Figura 5.2.1.6. Curva de marea calculada por el MIKE 21 para el período del 31 de mayo-7 dejunio de 2002. Puede observarse que la componente M2 (demidiurna de 12.4 h de período) es
importante como la componente K1 (diurna de peródo 24.8 h). La separación entre los picos másaltos corresponde a la componente K1.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 37
Estimación de corrientes de marea - componente E-WPorcentaje de varianza explicado de la serie original: 8.1% (K1, M2, M3)
Período: 31 de Mayo al 7 de Junio de 2002
Com
pone
nte
E-W
de
corri
ente
de
mar
ea (c
m/s
)
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
0 42 84 126 168 210 252 294 336 378 420 462 504 546 588 630 672 714 756 798 840 882 924 966
Figura 5.2.1.7. Resultado del análisis armónico de la componente E-W del registro decorrientes del período 31 de mayo al 7 de junio de 2002. Puede observarse que las componentesM2 y K1 son importantes del mismo modo que resultaron en la marea, para el mismo período.
Estimación de corrientes de marea - componente N-SPorcentaje de varianza explicado de la serie original: 25.9% (K1,M2,M3)
Período: 31 de Mayo al 7 de Junio de 2002
Com
pone
nte
N-S
de
corri
ente
de
mar
ea (c
m/s
)
-0.04
-0.03
-0.02
-0.01
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0 42 84 126 168 210 252 294 336 378 420 462 504 546 588 630 672 714 756 798 840 882 924 966
Figura 5.2.1.8. Resultado del análisis armónico de la componente N-S del registro de corrientesdel período 31 de mayo al 7 de junio de 2002. Puede observarse que las componentes M2 y K1
son importantes del mismo modo que resultaron en la marea, para el mismo período.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 38
5.2.2. Corridas de flotadores – lagrangeanas
A continuación, se sintetizan los resultados obtenidos mediante corridas de
flotadores realizadas en bahía Pisco en inmediaciones de Lobería y Tambo de
(Report on Phase II Off-Shore Site Investigation Required For Sub Sea Pipe Lpg Pisco
Terminal - Camisea Project Pisco – Perú Task 1000 - Ocean Currents, marzo de
2003). La Tabla 5.2.2.1. resume las condiciones generales y características de
las corridas de Flotadores.
De la información disponible provista por las corridas de flotadores dentro de
la bahía, se puede concluir lo siguiente:
• La velocidad y dirección de la boya está altamente influenciada por el
efecto del viento.
• Por lo general la boya con veleta superficial se mueve más rápidamente
que las que tienen veleta en profundidad. En consecuencia se concluye que
las aguas superficiales se mueven más rápidamente que las profundas
(esto es compatible con las observaciones eulerianas).
• Ciertos días, dentro de la bahía, se manifiestan corrientes no asociadas al
viento. Estas corrientes provienen del Sur y entran en la bahía bordeando
la península Pejerey.
• Las boyas arrojadas cerca de la costa muestran un comportamiento más
errático comparativamente a las de aguas profundas. Por lo general, las
boyas con veletas profundas presentan una tendencia a moverse
predominantemente hacia la línea de costa.
Con el objeto de obtener mediciones fuera de la bahía para contribuir a la
calibración del modelo, se planearon y ejecutaron (Report on Phase II Off-Shore
Site Investigation Required For Sub Sea Pipe Lpg Pisco Terminal - Camisea Project
Pisco – Perú Task 1000 - Ocean Currents, marzo de 2003) 3 corridas de flotadores
en los siguientes lugares: Transecta A, Transecta B y Tambo de Mora, como
muestra la Figura 5.2.2.1. Las Figuras 5.2.2.2. a 5.2.2.4. muestran los resultados
de las corridas en forma vectorial.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 39
Tabla 5.2.2.1. Condiciones generales y características de las corridas de flotadores. Notas: N número de lacorrida, h.ini hora inicial, h.fin hora final.
Profundidad de la veleta (metros)NDD/MM/AAh.ini –h. fin
Viento(descrip.
gral.)
Marea(descrip.
gral.)0 3 6 9 12
BH-4
06/03/2003
8.30 –15.00
Leves delW
SemidiurnaAmplitud:
48 cm.
Dos corridas.Se muevenhacia NE.
Se varan encosta.
NO NO NO NO
BH-6
06/03/2003
8.30 –20.30
Leves delW por lamañana.
Regularesdel SW por
la tarde.
SemidiurnaAmplitud:
55 cm.
Se muevenhacia el N.
Se muevelentamente
hacia lacosta.
NO NO NO
BH-8
12/11/2002
5.00 –17.00
Viento Spor la
mañana.Viento delN por la
tarde.
Presentacaracterístic
as mixtas.Amplitud:20 / 25 cm.
Se muevehacia el
N/NW. Alfinal giro
abrupto al E
Se muevehacia el N.
Cambiaabrup-
tamentehacia S.
Se muevehacia el N.
Cambiahacia el E.
NO NO
14/11/2002
4.00 –14.00
A las12.00
comienza asoplarfuerte
viento delS. Se
levanta elflotador.
Presentacaracterístic
as mixtas.Amplitud:
60 cm.
Se muevehacia el W.Luego hacia
el NNE.
Se muevehacia el W.Luego hacia
el N.
Se muevehacia el W.Luego hacia
el NE.
NO NO
BH-10
07/03/2003
9.00 –19.00
Viento levedel W porla mañana.Regularesdel SW por
la tarde.
Semidiurna.Amplitud:
43 cm.
Se muevehacia el SE.Luego hacia
el NNE.
Se muevehacia el
SSW. Luegohacia elNNE.
Se muevehacia el
SSW. Luegohacia el ESE.
Se muevelentamentehacia el N.
NO
13/11/2002
5.00 –17.00
Calma porla mañana.
Ventosopor latarde.
Presentacaracterístic
as mixtas.Amplitud:64 / 25 cm.
Se muevehacia el
WNW. Girogradual
hacia SE.
Se muevehacia elWNW.
Luego haciaSSW y ESE.
Se muevehacia el
WNW. Girobrusco hacia
el SSW.
NO NO
19/11/2002
4.00 –17.00
Viento delS. Leve porla mañana,fuertes por
la tarde.
Semidiurna.Amplitud:
70 cm.NO NO NO
Se muevehacia el N.
Luegocambio
brusco al E yal N.
Se muevehacia el NW.
Cambiobrusco alSW y N.
BH-12
08/03/2003
6.00 –19.00
Primerashoras
vientosmuy leves
del S.Luego
leves delW/SW.
Semidiurna.Amplitud:
30 cm.
Se muevehacia el
NNW. Girohacia E y
ENE.
Se muevehacia elNNE.
Se muevehacia elNNE.
Se muevehacia elNNE.
Se muevehacia elNNE.
NOTA. Los casilleros con “NO” indican que no se realizaron corridas con veletas ubicadas aesas profundidades. Se indican, además, las amplitudes de marea correspondiente a los períodosde medición. Para los lapsos con desigualdades diurnas se indican la mayor y menor amplitudregistrada._______________________________________
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 40
Tabla 5.2.2.1. CONTINUACIÓN. Condiciones generales y características de las corridas de flotadores.Notas: N número de la corrida, h.ini hora inicial, h.fin hora final.
Profundidad de la veleta (metros)NDD/MM/AAh.ini –h. fin
Viento(descrip.
gral.)
Marea(descrip.
gral.)0 3 6 9 12
18/11/2002
4.00 –16.00
Vientosleves del
N.Preponderan
tementesemidiurna.Amplitud:
60 cm.
Predominante-mente
hacia el S.
Predominante-mente
hacia el S.
Predominante-mente
hacia el S.
NO NO
20/11/2002
4.00 –15.00
Predominantes del S.
Desigualdades diurnas.Amplitud:37 / 85 cm.
NO NO NOSe muevehacia elNNE.
Se muevehacia elNNE.
BH-16
09/03/2003
5.00 –17.00
Calma porla mañana.Leves delW por la
tarde.
Desigualdades diurnas.Amplitud:44 / 26 cm.
Se muevehacia el NW,luego haciael N/NNE.
Se muevehacia elNNE.
Se muevehacia elNNE.
Se muevehacia elNNE.
Se muevehacia elNNE.
P-200
10/03/2003
4.00 –17.00
Vientosleves.
Predominantes del W
/ SW.
Desigualdades diurnas.Amplitud:46 / 21 cm.
Se muevehacia el NW,luego hacia
el NNE.
Se muevehacia el NW,luego hacia
el NNE.
Se muevehacia el NE.
Se muevehacia el ESE,luego hacia
el NE.
Se muevehacia el ESE,luego hacia
el NE.
P-500
10/03/2003
5.00 –17.00
Vientosleves.
Predominantes del W
/ SW.
Desigualdades diurnas.Amplitud:46 / 21 cm.
Se muevehacia el NW,luego hacia
el NNE.
Se muevehacia el ESE,luego hacia
el NE.
Se muevehacia el ESE,luego hacia
el NE.
Se muevehacia el ESE,luego hacia
el N.
Se muevehacia el ESE,luego hacia
el N.
NOTA. Los casilleros con “NO” indican que no se realizaron corridas con veletas ubicadas aesas profundidades. Se indican, además, las amplitudes de marea correspondiente a los períodosde medición. Para los lapsos con desigualdades diurnas se indican la mayor y menor amplitudregistrada._______________________________________
Los resultados en forma de diagrama de dispersión para las componentes E-W
y N-S, se presentan en las Figuras 5.2.2.5. a 5.2.2.7.
De la información disponible provista por las corridas de flotadores fuera de
la bahía, se puede concluir lo siguiente:
• Las mediciones realizadas en la transecta A (Boquerón) muestra que las
corrientes van hacia el Sur aun cuando el viento viene del sur, es decir, en
contra de la corriente.
• Las mediciones desarrolladas sobre la transecta B muestran que las
corrientes fluyen principalmente hacia el Suroeste.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 41
• En Tambo de Mora las corrientes fluyen hacia el Sur con baja intensidad.
Estas mediciones, en profundidades entre 50 m y 60 m, indicaron velocidades
de corrientes con componentes N-S muy importantes a lo largo de unas 12 h,
aun en condiciones de viento en contra.
Por otro lado, las corrientes de marea se encontraban en una epoca de bajas
velocidades debido a la combinación de fases, desfavorable para la intensidad
de las corrientes, entre las componentes astronómicas M2 (semidiurna) y K1
(diurna).
En consecuencia, las velocidades medidas por los flotadores tienen explicación
solamente en la Contracorriente del Perú, por lo menos costa afuera en los
lugares de medición Transectas A y B y Tambo de Mora.
Figura 5.2.2.1. Corridas de flotadores durante marzo de 2003 con el objeto de obtenerinformación de corrientes para la calibración del MIKE 21. La figura cubre el dominio de
modelación.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 42
Figura 5.2.2.2. Corridas de flotadores durante marzo de 2003 para la zona de la Transecta A.
Figura 5.2.2.3. Corridas de flotadores durante marzo de 2003 para la zona de la Tambo de
Mora
Figura 5.2.2.4. Corridas de flotadores durante marzo de 2003 para la zona de la Transecta B.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 43
Figura 5.2.2.5. Mediciones de corrientes con flotadores en la Transecta A. Diagrama dedispersión componentes E-W y N-S de las corrientes.
Figura 5.2.2.6. Mediciones de corrientes con flotadores en la Transecta B. Diagrama dedispersión componentes E-W y N-S de las corrientes.
Mediciones de corrientes con flotadores. Transecta B.Período: 05:20-16:10, 13/03/2003
Componente E-W de la Velocidad (m/s)
Com
pone
nte
N-S
de
la V
eloc
idad
(m/s
)
-0.40
-0.35
-0.30
-0.25
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
-0.40 -0.35 -0.30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00
Mediciones de corrientes con flotadores. Transecta A.Período: 06:20-16:30, 12/03/2003
Componente E-W de la Velocidad (m/s)
Com
pone
nte
N-S
de
la V
eloc
idad
(m/s
)
-0.50
-0.45
-0.40
-0.35
-0.30
-0.25
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
-0.50 -0.45 -0.40 -0.35 -0.30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 44
Figura 5.2.2.7. Mediciones de corrientes con flotadores en la Transecta Tambo de Mora.Diagrama de dispersión componentes E-W y N-S de las corrientes
Como estas mediciones son las únicas disponibles costa afuera, serán
utilizados para calibrar y validar las simulaciones realizadas con el MIKE 21,
dada la necesidad que el modelo tiene de ellas.
El objetivo de la calibración y validación es reproducir las corrientes
observadas, con intensidades y direcciones en el rango de los valores
esperados. Dado que las corrientes muestran valores sostenidos de dirección
en el tiempo de medición con algunas variaciones de intensidad durante ese
período (unas 12 h), se ha decidido representarlas por medio de sus valores
medios, como indica la Tabla 5.2.2.2.
Tabla 5.2.2.2. Valores medios de la velocidad durante el período de modelación, del ordende 12 h, para los sitios de corridas de flotadores en Transecta A, Transecta B y Tambo de
Mora. Valores Medios de la
VelocidadTransecta A Transecta B Tambo de Mora
Componente E-W de laVelocidad (m/s)
-0.04 -0.25 0.08
Componente N-S de laVelocidad (m/s)
-0.43 -0.22 -0.09
Vientos del S Calma y vientosdel SW
Calma y vientosdel WNotas
Las corridas fueron suspendidas antes de las 13 h de mediciónpor condiciones adversas de tiempo y oleaje
Mediciones de corrientes con flotadores. Transecta Tambo de Mora.Período: 05:50-16:30, 14/03/2003
Componente E-W de la Velocidad (m/s)
Com
pone
nte
N-S
de
la V
eloc
idad
(m/s
)
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
-0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 45
Un ejemplo de corrida de flotadores para la zona de la Península de Paracas se
puede ver en la Figura 5.2.2.8.
Figura 5.2.2.8. Ejemplo de corrida de flotadores en el la zona proyectada para la TerminalMarima. Los flotadores se dirigen hacia en N con distintas profundidades de sus palas de
arrastre.
5.2.3. Modelos globales de corrientes
Dada la falta de datos de corrientes costa afuera y la necesidad del modelo de
condiciones de contorno en sus borde, fue necesario recurrir a un modelo
global de corrientes. Algunos detalles del mismo se explican a continuación.
La circulación de las aguas de Océano Pacífico Sur, adyacente a las costas
peruanas, es representada por el modelo OCCAM con un relativamente alto
grado de detalle. El Proyecto “Ocean Circulation and Climate Advanced
Modelling” (OCCAM) está siendo desarrollado por la “Natural Environment
Research Council” (NERC) de United Kindom y muchos de los resultados son
públicos y están disponibles en “Internet”.
Este proyecto involucra a investigadores de universidades e institutos
científicos de UK, estando el grupo de científicos principales en el
“Southampton Oceanography Centre”. Uno de los objetivos de este proyecto
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 46
es el desarrollo de modelos oceánicos de alta resolución para contribuir, por
un lado, al estudio de la circulación oceánica de gran escala y, por otro,
interpretar los datos del “World Ocean Circulation Experiment” (WOCE).
El modelo de alta resolución OCCAM está basado en el modelo de Bryan-Cox-
Semtner pero, a diferencia de éste, no tiene “tapa rígida” y, por lo tanto,
permite intercambios atmosféricos de masa y de cantidad de movimiento.
El modelo considera que la velocidad es cero en todos los contornos sólidos y
que los gradientes de temperatura potencial y salinidad normales a dichos
contornos (incluyendo al fondo) son también cero. En la superficie libre se
utilizan campos atmosféricos para forzar al océano. Estos incluyen tanto a los
campos de viento y de presión atmosférica, como así también, a los flujos de
calor y agua a través de la superficie del mar. Sobre el lecho oceánico el
esfuerzo de fondo horizontal depende de la corriente correspondiente a la
capa de fluido adyacente al fondo.
El modelo OCCAM tiene una resolución espacial de 0.25° tanto en latitud
como en longitud y posee treinta y seis niveles en la vertical. Los espesores de
las capas varían entre 20 m cerca de la superficie hasta 255 m a la profundidad
de 5500 m.
El esfuerzo del viento utilizado como forzante corresponde a interpolaciones
lineales temporales de los promedios mensuales climatológicos . Los flujos de
calor y de agua en superficie fueron calculados mediante la aplicación de
técnicas de relajación numérica sobre la capa superior del modelo.
Las salidas del modelo (componentes Norte y Este de la corriente para todos
los niveles correspondientes a cada nodo del dominio) se encuentran
disponibles en “Internet” con un discretización temporal de 15 días. Para
mayores detalles sobre el modelo y sobre cómo descargar datos, puede
accederse a:
http://www.soc.soton.ac.uk/jrd/occam/welcome.html
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 47
5.2.4. Estado actual del conocimiento
Sobre la base de las publicaciones e informes técnicos citados
precedentemente se concluye que las corrientes en la zona de estudio son
variables e inducidas principalmente por el viento, la marea y las corrientes de
contorno.
Dado que no se dispone de registros de corrientes de al menos un mes de
duración, que permitan discriminar todos los efectos de la corriente marea
mediante análisis armónico, la cuantificación de los efectos de cada uno de los
mecanismos mencionados se hace altamente dificultosa. En consecuencia, es a
priori aventurado hablar de patrones de circulación característicos para la
zona en estudio en base a las mediciones disponibles. No obstante, los datos
de campo obtenidos permiten cuantificar las intensidades de corrientes
esperadas para la zona.
Cabe señalar el papel preponderante que juegan los accidentes geográficos
costeros en la zona de interés. Es de prever que la Península de Paracas
produzca un giro de las aguas tanto para corrientes predominantes del S como
así también del N. Este efecto hidrodinámico es vastamente conocido por los
oceanógrafos costeros y su interpretación es aún más compleja en presencia de
vientos variables y bajo flujos rotatorios como los producidos por la marea.
La aplicación de una herramienta objetiva como MIKE 21 produce cartas de
corrientes asociadas a forzantes específicos y, de esta manera, puede evaluarse
la preponderancia de cada uno de ellos.
Para ello, se plantearán escenarios caracterizados por forzantes mareológicos,
atmosféricos y de corrientes de contorno con el objeto de simular las corrientes
asociadas a cada uno de ellos. A los efectos de validar los resultados, las
corrientes obtenidas se compararán con las observaciones de campo
disponibles.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 48
5.3. Vientos
Información histórica de vientos en Pisco fue introducida anteriormente.
Durante el período de mediciones de corrientes con flotadores, se midieron
vientos en Pisco, cuyas características se incluyen en las Figuras 5.3.1. a 5.3.2.
Los datos muestran que los vientos medidos tienen periodicidad del orden de
las 24 h. Es decir, repiten un comportamiento diurno, al que eventualmente se
le suman valores medios, como se observa en las figuras mencionadas
anteriormente.
Figura 5.3.1. Mediciones de viento en Pisco durante las corridas de flotadores. Componente E-W. La componente tiene una marcada periodicidad del orden de las 24 h. La velocidad media de
esta componente durante el período de medición fue de 2.3 m/s.
Dada la marcada periodicidad de los vientos medidos, se decidió investigar
espectralmente estos vientos.
Las Figuras 5.3.3. y 5.3.4. muestran la representación espectral de las
componentes de la velocidad del viento, para el período considerado. Se
puede observar claramente un aporte importante de la energía ubicado en
frecuencias algo menores de 0.05 1/h (esto es períodos algo mayores a 20 h)
Vientos en Pisco. Serie de tiempo de la componente E-W del viento.Periodo: 6/3 al 14/3/2003, Numero de casos:N=216, Intervalo de muestreo: 1 hora
Fecha y Hora
Com
pone
nte
E-W
del
Vie
nto
(m/s
)
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
03/3
/6 0
:00
03/3
/6 1
2:00
03/3
/7 0
:00
03/3
/7 1
2:00
03/3
/8 0
:00
03/3
/8 1
2:00
03/3
/9 0
:00
03/3
/9 1
2:00
03/3
/10
0:00
03/3
/10
12:0
0
03/3
/11
0:00
03/3
/11
12:0
0
03/3
/12
0:00
03/3
/12
12:0
0
03/3
/13
0:00
03/3
/13
12:0
0
03/3
/14
0:00
03/3
/14
12:0
0
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 49
Figura 5.3.2. Mediciones de viento en Pisco durante las corridas de flotadores. Componente N-S. La componente tiene una marcada periodicidad del orden de las 24 h. La velocidad media de
esta componente durante el período de medición fue de 1.8 m/s.
Figura 5.3.3. Mediciones de viento en Pisco durante las corridas de flotadores. Representaciónespectral de la componente E-W.
Figura 5.3.4. Mediciones de viento en Pisco durante las corridas de flotadores. Representaciónespectral de la componente N-S.
Vientos en Pisco. Serie de tiempo de la componente N-S del viento.Periodo: 6/3 al 14/3/2003, Numero de casos:N=216, Intervalo de muestreo: 1 hora
Fecha y Hora
Com
pone
nte
N-S
del
Vie
nto
(m/s
)
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
03/3
/6 0
:00
03/3
/6 1
2:00
03/3
/7 0
:00
03/3
/7 1
2:00
03/3
/8 0
:00
03/3
/8 1
2:00
03/3
/9 0
:00
03/3
/9 1
2:00
03/3
/10
0:00
03/3
/10
12:0
0
03/3
/11
0:00
03/3
/11
12:0
0
03/3
/12
0:00
03/3
/12
12:0
0
03/3
/13
0:00
03/3
/13
12:0
0
03/3
/14
0:00
03/3
/14
12:0
0
Vientos en Pisco. Representacion espectral de la componente E-W del viento.Periodo: 6/3 al 14/3/2003, Numero de casos: N=216, Intervalo de muestreo: 1 hora
Frequencia (1/hora)
Ener
gia
*N/2
(m2/
s2)
0
100
200
300
400
500
600
700
0
100
200
300
400
500
600
700
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
Vientos en Pisco. Representacion espectral de la componente N-S del viento.Periodo: 6/3 al 14/3/2003, Numero de casos:N=216, Intervalo de muestreo: 1 hora
Frequencia (1/hora)
Ener
gia
*N/2
(m2/
s2)
0
100
200
300
400
500
600
700
0
100
200
300
400
500
600
700
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 50
Estas características periódicas en el comportamiento del viento son
potencialmente significativas al momento de la modelación matemática. La
Figura 5.3.5. Muestra un diagrama de dispersión de las componentes E-W y
N-S del viento , para el período de medición.
Figura 5.3.5. Diagrama de dispersión de las componentes E-W y N-S del viento.
5.4. Batimetría
Los datos de profundidad fueron extraídos de las cartas náuticas Perú
Hidronav Nro. 226 y 2262. Las profundidades de las cartas están referidas al
nivel medio de bajamares de sicigias ordinaria.
Vientos en Pisco. Diagrama de dispesión dirección-velocidad del viento.Periodo: 6/3 al 14/3/2003, Numero de casos:N=216, Intervalo de muestreo: 1 hora
Dirección
Velo
cida
d de
l Vie
nto
(m/s
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 45 90 135 180 225 270 315 360
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 51
6. EL MODELO NUMÉRICO
6.1. Generalidades
El modelo hidrodinámico MIKE 21, desarrollado por el Danish Hydraulic
Institute, es un sistema de modelado para flujos bidimensionales (2D) a
superficie libre. El MIKE 21 es aplicable para simulaciones
hidrodinámicas/ambientales en lagos, estuarios, bahías, áreas costeras y
mares.
El MIKE 21 puede ser utilizado para simular una amplia gama de situaciones
las cuales incluyen condiciones asociadas a flujos de marea, ondas de
tormenta y calidad de agua, entre otras. En el APÉNDICE A se brinda una
breve descripción del modelo hidrodinámico y en el APÉNDICE B algunas
aplicaciones del modelo y en el APÉNDICE C la licencia del DHI para su uso.
El módulo hidrodinámico (HD) es el módulo básico en el paquete de
programas del MIKE 21. Con este módulo se pueden simular fluctuaciones del
nivel del agua y flujos asociados a una gran variedad de forzantes como, por
ejemplo, marea, viento y corrientes. El modelo resuelve las ecuaciones de
conservación de masa y de cantidad de movimiento verticalmente integradas,
las cuales incluyen los términos de fricción de fondo, esfuerzos del viento,
gradientes de presión barométrica, fuerza de Coriolis y mezcla turbulenta,
entre otros.
Con el modelo MIKE 21 pueden obtenerse cartas de corrientes asociadas a
forzantes específicos las cuales permiten evaluar el efecto de cada uno de ellos.
Se plantearán escenarios caracterizados por forzantes mareológicos,
atmosféricos y de corrientes de contorno con el objeto de simular la circulación
de las aguas en la zona de la bahía de Pisco. A los efectos de validar los
resultados, las corrientes obtenidas se compararán con las observaciones de
campo disponibles. Finalmente, se discutirán los principales patrones de
circulación obtenidos.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 52
6.2. Antecedentes. Modelación del Campo de Corrientes en la Zona
La Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Yzocupe, V. Modelo Numérico
de Flujo Bidimensional de la Bahía de Paracas, Laboratorio de Fluidodinámica,
Departamento de Ingeniería Mecánica de Fluidos, Facultad de Ciencias Ficas) ha
construido e implementado un modelo numérico hidrodinámico
bidimensional de la Bahía de Paracas.
En este trabajo los autores aplican el modelo con el objeto de estudiar la
circulación de las aguas ante forzantes mareológicos y meteorológicos. Se
utilizó una discretización espacial de 926 m, un parámetro de Courant de 0.5,
un incremento temporal de 7.09 s. y valores variables para un coeficiente de
rugosidad de Manning comprendidos entre 0.02 y 0.05.
En la frontera oeste se utilizó una condición de borde resultante del análisis
armónico de dos series de una semana de valores horarios del nivel del mar
registrados en la estación Pisco. Las ondas entran al dominio con un frente de
76º. En los contornos norte y sur se utilizaron condiciones de radiación.
Del análisis comparatorio entre los datos registrados en Pisco y los resultantes
de la modelación surgen diferencias del nivel de mar comprendidos entre 2 y
15 cm. Asociadas probablemente al efecto meteorológico. Los resultados
indican corrientes internas entre la península y la isla San Gallán. Algunos
ensayos realizados incorporando el efecto del viento como forzante indican
que el sistema responde claramente al efecto atmosférico.
6.3. Modelación 2D vs. 3D
Los modelos hidrodinámicos bidimensionales, verticalmente integrados,
conocidos comúnmente como 2D, son de relativamente fácil calibración,
económicos (desde el punto de vista de los tiempos de ejecución), brindan
resultados de interpretación directa y son robustos (es decir, pueden
adaptarse casi sin restricciones a cualquier área somera) por lo cual son
altamente recomendados para estudios de circulación costera. Sin embargo, no
son aplicables para la simulación de, por ejemplo, celdas de circulación
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 53
vertical, surgencias (“upwelling”) o sitios que presenten cambios importantes
de la corriente con la profundidad, en términos de velocidad pero más
importante en la dirección.
Los modelos hidrodinámicos tridimensionales, multicapas conocidos como
modelos 3D permiten estudiar la variación de la corriente con la profundidad
y analizar los campos de corrientes verticales brindando un panorama
completo de la circulación de las aguas. Sin embargo, tienen una mayor
cantidad de variables de ajuste por lo cual son de compleja calibración (deben
ajustarse las salidas del modelo con perfiles de velocidades medidos en el
campo), debe gastarse un esfuerzo adicional para la elaboración y
determinación de las condiciones de borde (están generalmente anidados a
modelos 3D regionales que los alimentan) y son más propensos a
inestabilidades numéricas cuando se incorporan los campos térmicos y salinos
con las estratificaciones verticales correspondientes.
Considerando todos los requerimientos que necesita la calibración de los
modelos 3D estos frecuentemente se aplican a sitios para los cuales se dispone
de batimetrías de detalle y se posee de un conocimiento cuantitativo y
cualitativo de la circulación general bidimensional (es decir, se conocen los
patrones básicos de circulación y las características y variabilidad de los
forzantes principales)
Para el caso de la zona de interés no se dispone de mediciones directas del
perfil de la corriente en ningún sitio. Por otro lado, aunque a priori se deba
considerar a la marea, a las corrientes de borde y al viento como no se conoce
exactamente el efecto que cada uno de ellos produce sobre la circulación de las
aguas en la zona de bahía Pisco. Tal es el caso que, al no disponerse de
mediciones prolongadas (más de un mes) de corrientes, la discriminación de
los efectos de cada uno de los mecanismos mencionados se hace altamente
dificultosa.
Además, aunque los antecedentes disponibles indiquen que en algunos sitios
particulares la columna de agua presenta algun tipo de estratificación, no se
dispone de mediciones exhaustivas del campo térmico y salino en el dominio
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 54
estudiado que permitan elaborar una condición inicial realista para un modelo
3D.
Como en el presente estudio se pretende determinar los patrones principales
de circulación costera, de escasa profundidad, para evaluar los posibles
comportamientos de hipotéticos derrames de combustible o dispersión de
partículas de sedimento producido por dragado y, de alguna manera,
establecer cuales son los forzantes dominantes de dicha circulación, la
aplicación de un modelo HD 2D parece ser la herramienta ideal a utilizarse en
este trabajo.
6.4. Sistema de Coordenadas y Orientación de la Grilla
El modelo trabaja sobre un sistema de coordenadas rectangulares planas x-y
(grilla). Dado que la costa presenta accidentes geográficos significativos como
por ejemplo la península Paracas, no parecer existir una orientación particular
del sistema de referencia que posibilite una mejor representación de los
accidentes geográficos costeros. En consecuencia, se adoptó un sistema de
referencia con orientación tradicional: con el eje x apuntando hacia el Este y el
eje y hacia el Norte.
El dominio considerado para la modelación numérica se extiende
aproximadamente desde 13° 22’ S hasta 14° 02’ S, en la dirección N-S y desde
76° 40’ W hasta la costa, en la dirección W-E.
El origen del sistema de referencia corresponde exactamente al vértice SW del
dominio del modelo (14° 01’ 42.6”S, 76° 40’ W).
Los puntos de la grilla adoptada son 114 en X (E-W) y 147 en Y (N-S). Dado
que las celdas de la grilla son cuadradas y de 500 m por 500m, la longitud del
dominio de modelación en X es de 57 km y en Y 73.5 km.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 55
6.5. Referencia Temporal y Manejo del Tiempo
El modelo MIKE 21 necesita la siguiente información básica para el correcto
manejo del tiempo:
• Cantidad de pasos temporales necesarios para completar la simulación
numérica.
• El paso temporal (es decir, el incremento temporal entre pasos
sucesivos). En este estudio se utilizó un paso temporal igual a 10 y15 s
• Sistema de referencia temporal. Dado que en este trabajo se utiliza
información mareológica y de corrientes provenientes de los modelos
globales TOPEX y OCCAM, respectivamente, los cuales se manejan
con hora GMT, y observaciones de campo variadas, se adoptó un
sistema de referencia temporal único el cual corresponde al de la hora
oficial peruana para sincronizar toda la información disponible.
6.6. Período de Estabilización
El período de estabilización (frecuentemente denominado “warm-up period”)
es el número de pasos temporales sobre los cuales el forzante se incrementa
gradualmente desde cero hasta alcanzar el 100% de su valor real.
El número de pasos adoptado para el período de estabilización en las
presentes simulaciones fue entre 2880 y 4320. Consecuentemente,
considerando uno de los pasos temporales utilizados (15 s), a modo de
ejemplo, el tiempo de estabilización resultante fue de 12 h. Esta porción de las
simulaciones fueron descartadas del análisis de los resultados.
Para la realización de las simulaciones numéricas se adoptó la modalidad de
arranque en frío (conocida como “cold start” mode) para la cual se utiliza un
campo de corrientes iniciales nulo y un nivel de la superficie libre constante
para todo el dominio modelado.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 56
6.7. Número de Courant
El sistema computa el número de Courant máximo resultante de la batimetría
y de la resolución temporal adoptada, resultando para el caso estudiado un
valor igual a 2.4 y 1.6 (intervalo de tiempo igual 15 s y 10 s respectivamente).
El DHI recomienda reducir el paso temporal si el número de Courant excede
el valor 8-10. Considerando la batimetría utilizada y la discretización temporal
propuesta el modelo resultó estable en todas las simulaciones realizadas.
6.8. Batimetría
Con los datos de profundidad obtenidos de las cartas indicadas
anteriormente, se generó (en el dominio de modelación) una grilla batimétrica
aplicando una técnica de interpolación espacial provista por software SURFER
7.0. la Figura 6.8.1. muestra el dominio y la batimetría.
6.9. Forzantes
6.9.1. Bordes
El modelo MIKE 21 necesita condiciones específicas de niveles del mar o de
flujo de agua a través de todos los nodos correspondientes a los bordes
abiertos del recinto estudiado.
En el presente estudio se consideraron tres contornos abiertos: dos dispuestos
a lo largo de paralelos (límites Norte y Sur) y uno a lo largo de un meridiano
(límite Oeste). A continuación se indican las posiciones y coordenadas de los
tres contornos abiertos.
• Contorno inferior del dominio, Y = 0 (límite Sur del área estudiada,
aproximadamente en la latitud 14° 02’ S).
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 57
Figura 6.8.1 Dominio de modelación y batimetría. El punto al norte de la Bahía de Paracascorresponde al extremo oeste de la obra de la Terminal Marítima proyectada. Puede observada
la discretización de los contornos con el característico dentado.
• Contorno superior del dominio, Y = 146 (límite Norte del área estudiada,
aproximadamente en la latitud 13° 22’ S).
• Contorno lateral del dominio, X = 0 (límite Oeste del área estudiada, 76°
40’ W).
6.9.2. Mareas
Para la generación de las condiciones de borde de marea a lo largo de los tres
contornos abiertos del recinto se utilizaron series de tiempo de valores
horarios del nivel del mar generadas con diez constantes armónicas de marea
obtenidas del modelo global TOPEX.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 58
Se utilizaron para la generación de la condición de borde cuatros series
temporales de niveles del mar: dos correspondientes a los vértices NW y SW
del dominio (mar afuera) y dos en puntos costeros (intersecciones entre los
contornos inferior y superior con la línea de costa).
La determinación de los niveles del mar en los puntos intermedios de los
contornos se realizó mediante la interpolación lineal (provista por el MIKE
21), ponderada por la distancia, utilizando las series disponibles en los vértices
y la costa.
6.9.3. Corrientes
Para la generación de las condiciones de borde de corrientes en los nodos
correspondientes a los tres contornos abiertos del recinto se utilizaron
transportes o caudales específicos (en m3s-1/m) quincenales resultantes del
modelo global oceánico OCCAM, dada la ausencia de mediciones directas de
corrientes.
Como la resolución de este modelo global (0.25° de latitud y longitud,
aproximadamente 27 km) es mucho menor que la del dominio de este estudio
(500 m), solamente 3 nodos del OCCAM coincidieron dentro del recinto de
modelación. En consecuencia, fue necesario extrapolar hasta la costa e
interpolar entre los nodos disponibles del OCCAM.
6.9.4. Vientos
Los datos de viento disponibles, estadísticos y en forma de series de tiempo,
serán aplicados a la modelación matemática, por medio de la configuración de
escenarios realistas. Los valores de viento fueron introducidos anteriormente
en este informe.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 59
6.9.5. Forzantes combinados
A la hora de calibrar el modelo numérico se deben considerar e incluir los
forzantes de significación, simultáneamente.
Los campos de velocidades resultantes de estas simulaciones deben ajustarse
lo mejor posible a las observaciones de campo. Al proceso de comparación
entre las salidas del modelo y observaciones se lo denomina calibración. El
modelo una vez calibrado se transforma en una herramienta eficaz para el
análisis de eventos o situaciones particulares y puede ser utilizado como un
instrumento para toma de decisiones y de manejo costero.
6.10. Viscosidad Turbulenta
El coeficiente de viscosidad turbulenta (o “eddy”) fue considerado variable
siguiendo una de las opciones que suministra el MIKE 21. El valor de la
viscosidad resulta de los valores de los gradientes locales de velocidad.
6.11. Resistencia
El coeficiente de fricción de fondo fue utilizado para calibrar el modelo. En
este trabajo se utiliza un coeficiente contante para toda el área modelada. Se
realizaron algunas simulaciones preliminares utilizando diferentes
coeficientes de fricción adoptándose finalmente el que mejor reproducía a las
observaciones de campo. El DHI recomienda utilizar valores comprendidos
entre 20 y 40 m0.33/s argumentando que en general los mejores resultados se
obtienen utilizando valores comprendidos en ese rango. Luego de realizar
diversos ensayos se adoptó un valor igual a 25, constante para todo el recinto
modelado.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 60
6.12. Calibración del Modelo
Con el objeto de obtener resultados realistas del MIKE 21, se procedió a la
calibración del mismo. Este procedimiento consiste en correr el modelo por
primera vez con valores aproximados de sus parámetros y condiciones de
contorno.
Una vez corrido el modelo y obtenidos sus resultados, se procedió a
compararlos con mediciones directas de corrientes y marea y con los
productos de los modelos globales. Cuando la coincidencia fue pobre se
procedió a ajustar los parámetros del modelo, correrlo nuevamente y así
sucesivamente hasta que se encontró un compromiso entre los resultados del
modelo y las mediciones y modelos globales.
Ciertamente, en este tipo de procedimiento, la calidad de la calibración es
mayor cuando se dispone de mediciones de largo período en puntos
distribuidos a lo largo y ancho del dominio de modelación. En la mayoría de
las aplicaciones en todo el mundo, esto no es posible. Se dispone, en general,
de mediciones costeras y por períodos cortos de tiempo, principalmente de
mareas y vientos, pero no de corrientes.
Para la calibración del modelo se consideraron:
• Datos de alturas de plemares y bajamares obtenidas de Tablas de Marea
para Pisco, correspondientes a mayo y junio de 2002.
• Mediciones de niveles del mar en Pisco obtenidas en marzo de 2003.
• Mediciones de corrientes obtenidas con correntógrafo (2002).
• Mediciones de trayectorias de corrientes medidas con flotadores (2002-03).
En este caso, durante el 2002 y 2003, se realizaron una serie de mediciones de
corrientes en la zona elegida para la construcción de la Terminal Marítima y
unas mediciones costa afuera de corta duración. Se dispuso de datos de
mareas provenientes de la estación de Pisco y vientos para esos períodos de
medición.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 61
Sin embargo, es muy poco lo que se sabe sobre las corrientes fuera de las
bahías, muy necesarias para la calibración del modelo, dado que el dominio de
modelación se extiende varias decenas de kilómentros costa afuera, como fue
indicado.
Se sabe de la existencia de la Contracorriente del Perú por trabajos científicos
publicados y de los resultados del Modelo Global OCCAM. No fue posible
encontrar mediciones directas de esta contracorriente aunque se le asocian
velocidades en superficie de hasta 0.5 m/s, a unos 100-300 km de la costa.
Como resultado de esto, se dispuso medir costa afuera como fue mencionado
anteriormente. Las mediciones, en profundidades entre 50 m y 60 m,
indicaron velocidades de corrientes con componentes N-S importantes a lo
largo de unas 12 h, aun en condiciones de viento en contra. Por otro lado, las
corrientes de marea se encontraban en una epoca de bajas velocidades debido
a la combinación de fases, desfavorable para la intensidad de las corrientes,
entre las componentes astronómicas M2 (semidiurna) y K1 (diurna).
En consecuencia, las velocidades medidas por los flotadores tienen explicación
solamente en la Contracorriente del Perú, por lo menos costa afuera en los
lugares de medición y en el período de medición.
El próximo paso fue establecer las condiciones de contorno en los límites del
dominio de modelación para esta contracorriente. Por un lado, el modelo
OCCAM dispone de valores de corrientes variables en la profundidad
(modelo multicapa) solamente en 3 puntos del dominio de modelación
ubicados sobre el borde oeste del mismo, por lo que no se dispuso de una
distribución de estas corrientes hasta la costa, tanto al sur como al norte del
dominio. Se decidió, en consecuencia, utilizar las mediciones de corrientes en
Tambo de Mora (cercanas al borde norte del dominio) para ajustar los valores
del módulo de la velocidad provista por el OCCAM, respetando las
direcciones del mismo.
Una vez calibrado y corrido el modelo con esta contracorriente, se pudo
observar que no tiene un efecto de significación dentro de las bahías, donde
las corrientes son dominadas por otras fuerzas como las mareas y el viento,
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 62
especialmente este último. Se observó también que la contracorriente influye
en la generación de celdas (fuera de la Bahía de Paracas) de circulación con
determinadas condiciones de viento.
Con respecto a las mareas, las variaciones del nivel del mar modeladas por el
MIKE 21 coinciden con las amplitudes y fases medidas y predichas por la
Tabla de Marea para Pisco. Las bondades del TOPEX para calcular la marea de
El Callao y Pisco fueron presentadas anteriormente.
Se decidió analizar la capacidad del MIKE21 en simular la marea astronómica.
Para ello se forzó al modelo con niveles del mar extraídos del modelo global
TPX0.6 y se simuló el lapso de tiempo correspondiente.
De los resultados obtenidos surge que los niveles del mar son simulados
satisfactoriamente, lográndose un alto grado de ajuste entre los valores de
tablas y los calculados para las vecindades de en Pisco por medio de las
simulaciones numéricas realizadas.
Comparación entre los niveles del mar predichos por la Tabla de Mareas y los calculados por el MIKE21 en base a los resultados del modelo global Topex
Fecha y Hora
Niv
el d
el M
ar (m
)
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
02/5
/16
0:00
02/5
/16
4:01
02/5
/16
7:58
02/5
/16
12:0
002
/5/1
6 16
:01
02/5
/16
19:5
802
/5/1
7 0:
0002
/5/1
7 4:
0102
/5/1
7 7:
5802
/5/1
7 12
:00
02/5
/17
16:0
102
/5/1
7 19
:58
02/5
/18
0:00
02/5
/18
4:01
02/5
/18
7:58
02/5
/18
12:0
002
/5/1
8 16
:01
02/5
/18
19:5
802
/5/1
9 0:
0002
/5/1
9 4:
0102
/5/1
9 7:
5802
/5/1
9 12
:00
02/5
/19
16:0
102
/5/1
9 19
:58
02/5
/20
0:00
02/5
/20
4:01
02/5
/20
7:58
02/5
/20
12:0
002
/5/2
0 16
:01
02/5
/20
19:5
802
/5/2
1 0:
0002
/5/2
1 4:
0102
/5/2
1 7:
5802
/5/2
1 12
:00
02/5
/21
16:0
102
/5/2
1 19
:58
02/5
/22
0:00
02/5
/22
4:01
02/5
/22
7:58
02/5
/22
12:0
002
/5/2
2 16
:01
02/5
/22
19:5
8Niveles de TablaNiveles de MIKE21
Figura 6.12.1. Comparación entre los valores del nivel del mar, predichos por la Tabla deMareas (solamente pleamares y bajamares), y los correspondientes calculados por el MIKE 21
alimentado por los resultados del modelo global TOPEX.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 63
En la Figura 6.12.1. se presentan los resultados del MIKE 21 para el nodo
correspondiente a la zona de Pisco. En dicha figura se comparan los resultados
del modelo con los valores tabulados. Puede apreciarse que el modelo sigue
los valores predichos con una alta concordancia tanto en la fase como así
también en las alturas. Se concluye, en consecuencia, que el MIKE 21
reproduce satisfactoriamente las variaciones del nivel del mar asociadas a la
marea.
Se realizó una prueba comparando los resultados del modelo TOPEX y el
MIKE 21 para Pisco. La Figura 6.12.2. muestra los resultados. Otra prueba para
un punto costa afuera se realizó para el objeto de comparación, como lo indica
la Figura 6.12.3. Los resultados son satisfactorios en ambos casos.
Figura 6.12.2. Comparación entre los valores horarios del nivel del mar calculados por elTOPEX y los correspondientes calculados por el MIKE 21 en las vecindades de Pisco,
alimentado, en sus bordes, por los resultados del modelo global TOPEX.
Comparación entre el nivel del mar calculado por el Modelo Global de Mareas Topex y el correspondiente calculado por el MIKE 21, cerca de Pisco
Fecha y Hora
Niv
el d
el M
ar (m
)
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
03/3
/11
10:0
1
03/3
/12
1:58
03/3
/12
18:0
0
03/3
/13
10:0
1
03/3
/14
1:58
03/3
/14
18:0
0
03/3
/15
10:0
1
03/3
/16
1:58
03/3
/16
18:0
0
03/3
/17
10:0
1
03/3
/18
1:58
03/3
/18
18:0
0
03/3
/19
10:0
1
03/3
/20
1:58
03/3
/20
18:0
0
03/3
/21
10:0
1
03/3
/22
1:58
03/3
/22
18:0
0
03/3
/23
10:0
1
03/3
/24
1:58
03/3
/24
18:0
0
03/3
/25
10:0
1
03/3
/26
1:58
03/3
/26
18:0
0
03/3
/27
10:0
1
03/3
/28
1:58
03/3
/28
18:0
0
MIKE 21TOPEX
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 64
Figura 6.12.3. Comparación entre los valores horarios del nivel del mar calculados por elTOPEX y los correspondientes calculados por el MIKE 21 costa afuera, alimentado, en sus
bordes, por los resultados del modelo global TOPEX
Se realizó una comparación entre las mediciones de corrientes en Transecta A
y B y Tambo de Mora con los resultados del MIKE 21. Dado que los flotadores
dispusieron sus palas de arrastre a unos 6 m de profundidad, las corrientes
medidas por los mismos son mayores que las velocidades medias calculadas
por el MIKE 21. En base a las corridas de flotadores, con palas de arrastre a
distintas profundidades, se redujeron en 10%, para la comparación. Este valor
fue determinado a partir de la estimación de la distribución vertical de
velocidades provistas por las corridas de flotadores. Una de esas
distribuciones más regulares se muestra en la Figura 6.12.4.
Debe aclararse que este método para el cómputo de la distribución de
velocidades no es el más idóneo, pero el único disponible dado las mediciones
realizadas. Los flotadores se mueven permanentemente y por lo tanto el perfil
de velocidades instantáneo en un punto no es posible calcularlo. La Tabla
6.12.1. presenta los resultados de la calibración.
Complementariamente se realizó una comparación entre los resultados de las
corridas de flotadores para ciertas condiciones y se las comparó con los
resultados provistos por el MIKE 21. La Tabla 6.12.2. muestra los resultados.
Comparación entre el nivel del mar calculado por el Modelo Global de Mareas Topex y el correspondiente calculado por el MIKE 21, costa afuera
Fecha y Hora
Niv
el d
el M
ar (m
)
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
03/3
/11
10:0
1
03/3
/12
1:58
03/3
/12
18:0
0
03/3
/13
10:0
1
03/3
/14
1:58
03/3
/14
18:0
0
03/3
/15
10:0
1
03/3
/16
1:58
03/3
/16
18:0
0
03/3
/17
10:0
1
03/3
/18
1:58
03/3
/18
18:0
0
03/3
/19
10:0
1
03/3
/20
1:58
03/3
/20
18:0
0
03/3
/21
10:0
1
03/3
/22
1:58
03/3
/22
18:0
0
03/3
/23
10:0
1
03/3
/24
1:58
03/3
/24
18:0
0
03/3
/25
10:0
1
03/3
/26
1:58
03/3
/26
18:0
0
03/3
/27
10:0
1
03/3
/28
1:58
03/3
/28
18:0
0
MIKE 21TOPEX
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 65
Perfil de velocidades en la isobata de 10 metros. Corrida BH-10.
Velocidad de la Corriente (cm/s)
Prof
undi
dad
Nor
mal
izad
a (z
/h)
-1.0
-0.9
-0.8
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Figura 6.12.4. Distribución de velocidades en la vertical por medio del análisis de las corridasde flotadores. Nota: z es la distancia de la superficie del mar hasta la posición de la pala de
arrastre y h es la profundidad local
Tabla 6.12.1. Comparación de los valores medios de corrientes medidos por los flotadores ylos correspondientes calculados por el MIKE 21 para Transecta A, Transecta B y Tambo de
MoraTransecta A Transecta B Tambo de MoraComponentes
de laVelocidad
MK21 Esperado MK21 Esperado MK21 Esperado
E-W (m/s) -0.05 -0.04 -0.16 -0.22 0.01 *
N-S (m/s) -0.39 -0.38 -0.20 -0.17 -0.11 -0.08
Nota: (*) la calibración se realizó con la componente N-S de la Contracorriente del Perú, sinvientos. Durante la corrida se produjo viento del W que hizo derivar al flotador hacia la costa.
Las velocidades simuladas con el MIKE 21 (forzado con corrientes de borde y
viento) son comparadas con las intensidades de la corrientes medias
estimadas de las corridas de flotadores.
Otras comparaciones con flotadores, en corridas con datos confiables de
vientos, se realizaron a pesar que el MIKE 21 calcula las corrientes para puntos
determinados de la grilla y no sigue partículas como son los flotadores. Los
resultados se presentan en la Tabla 6.12.2.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 66
Tabla 6.12.2. Comparación de las corridas de flotadores para el mes de marzo de 2003 con losresultados del MIKE 21.
Corrida Comentarios Observación (cm/s) MIKE 21 (cm/s)BH-4 Simulación
cualitativamente bien.Subestima la velocidad.
6 6
BH-6 Simula bien. 5-7 8BH-10 No reproduce el
movimiento inicial haciael sur.
El desplazamiento haciael N/NNE es bien
simulado.
7-9 6
BH-12 Simula bien. 5-6 7P-200 Salvo la trayectoria en
superficie (z=0/3m), elresto es bien simulado.Subestima la velocidad.
3 6
P-500 Salvo la trayectoria, elresto es bien simulada.Subestima la velocidad.
3 6
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 67
7. ESCENARIOS DE MODELACIÓN Y RESULTADOS
7.1. Escenarios de Modelación
Los escenarios de modelación fueron seleccionados con el objeto de disponer
de un campo de velocidades realista aun cuando la frecuencia de ocurrencia
de los vientos sea muy baja, dado que estudios posteriores como el
desplazamiento de sedimentos en suspensión, requerirán de todos los
escenarios capaces de comprometer la biota, por más remotos que sean.
Los escenarios seleccionados, habiéndose reducido el número de casos de
magnitud de la velocidad, son los siguientes:
Tabla 7.1.1. Escenarios de modelación seleccionados
Viento
EscenarioDirección Velocidad (m/s)
Ocurrenciapara todos de la
direcciónconsiderada
1 N 4 2.1
2 NE 4 1.1
3 E 4 2.0
4 SE 4 1.9
5 S 4
6 S 813.9
7 SW 4
8 SW 8
9 SW 12
28.0
10 W 5
11 W 1022.3
12 NW 4
13 NW 87.8
14 VARIABLE SEGÚN MEDICIONES
15 SIN MAREA NI VIENTO
16 MAREA SOLAMENTE
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 68
7.2. Resultados
De acuerdo a las mediciones disponibles de vientos, mareas y corrientes,
utilizadas para calibrar el MIKE 21 y los resultados suministrados por el
propio modelo, las corrientes en las Bahías de Pisco y Paracas son producto de
los siguientes factores:
• Los vientos principalmente, tanto aquellos sostenidos en el tiempo como
aquellos periódicos con periodicidad diurna manifiesta;
• Las mareas, que influyen moderadamente en el campo de corrientes con
componentes periódicas semidiurnas y diurnas principalmente.
• La Contracorriente del Perú, con un aporte apenas perceptible en la
región costera pero con influencia en el patrón de circulación cercano a
ese lugar y dominante en aguas más profundas.
• Los accidentes geográficos y batimetría asociada que estimulan patrones
de circulación cerrada o “eddy” manifiestos aisladamente a lo largo de la
costa y especialmente en la Bahía de Paracas, con condiciones particulares
de vientos.
Se ha investigado el campo de corrientes en la zona proyectada para la
Terminal Marítima con una serie de tiempo de vientos medidos, durante
marzo de 2003.
Las corrientes han sido calculadas por el MIKE 21 en presencia de la
Contracorriente del Perú y vientos como se ha mencionado. Los vientos
presentan un comportamiento periódico (marzo 2003, presentados
enteriormente) alrededor de un valor medio en ambas componentes E-W y N-
S. Las corrientes muestran un comportamiento similar, alcanzando un
máximo de velocidad de 0.13 m/s en la componente N-S, con velocidades
máximas del viento de 9 m/s, esto significa que se obtienen valores de
corriente (promediada en la profundidad) de 1.5% del valor de la velocidad
del viento. La componente E-W es de escasa magnitud dada la presencia de la
costa. La Figura 7.2.1. muestra los resultados de la modelación para un punto
sobre la traza del proyecto de Terminal Marima.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 69
Figura 7.2.1. Corrientes generadas por un viento variable en el tiempo, para un punto ubicadosobre la traza proyectada para la Terminal Marítima, entre la costa y el extremo oeste de la
obra. El valor medio de la componente E-W es menor a 0.01 m/s, mientras que elcorrespondiente a la componente N-S es de 0.04 m/s.
Durante el período de medición de vientos, su velocidad media fue de 2.9 m/s
con dirección del SW, aproximadamente. Bajo estas condiciones, la velocidad
media de la componente N-S de la corriente (promediada en la profundidad)
resultó ser de 0.04 m/s, esto es 1.4% de la velocidad del viento. La velocidad
media de la componente E-W de la corriente es apenas perceptible.
Los resultados, para los escenarios seleccionados, se presentan en forma
gráfica en formato de velocidades sobre la batimetría.
A modo de resumen de lo visto en los gráficos anteriores se presenta en la
Tabla 7.2.1. un detalle de los escenarios corridos con comentarios.
Serie de tiempo de corrientes en un lugar equidistante entre la costa y el extremo oeste de la Terminal Marítima
Terminal Marítima. Corrientes forzadas por una serie de tiempo de viento medido.
Fecha y Hora
Velo
cida
d de
las
Com
pone
ntes
N-S
y E
-W (m
/s)
-0.12
-0.08
-0.04
0.00
0.04
0.08
0.12
03/3
/7 0
:00
03/3
/7 4
:01
03/3
/7 7
:58
03/3
/7 1
2:00
03/3
/7 1
6:01
03/3
/7 1
9:58
03/3
/8 0
:00
03/3
/8 4
:01
03/3
/8 7
:58
03/3
/8 1
2:00
03/3
/8 1
6:01
03/3
/8 1
9:58
03/3
/9 0
:00
03/3
/9 4
:01
03/3
/9 7
:58
03/3
/9 1
2:00
03/3
/9 1
6:01
03/3
/9 1
9:58
03/3
/10
0:00
03/3
/10
4:01
03/3
/10
7:58
03/3
/10
12:0
0
03/3
/10
16:0
1
03/3
/10
19:5
8
Compnente E-W, X=91, Y=57Componente N-S, X=91, Y=57
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 70
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 1. Viento del N. Velocidad del viento : 4 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del N de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del N para
todas las intensidades: 2.1%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 71
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 2. Viento del NE. Velocidad del viento : 4 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del NE de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del NE para
todas las intensidades: 1.1%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 72
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 3. Viento del E. Velocidad del viento : 4 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del E de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del E para
todas las intensidades: 2.0%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 73
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 4. Viento del SE. Velocidad del viento : 4 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del SE de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del SE para
todas las intensidades: 1.9%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 74
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 5. Viento del S. Velocidad del viento : 4 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del S de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del S para
todas las intensidades: 13.9%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 75
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 6. Viento del S. Velocidad del viento : 8 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del S de velocidad 8 m/s. Frecuencia de los vientos del S para
todas las intensidades: 13.9%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 76
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 7. Viento del SW. Velocidad del viento : 4 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del SW de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del SW
para todas las intensidades: 28.0%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 77
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 8. Viento del SW. Velocidad del viento : 8 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del SW de velocidad 8 m/s. Frecuencia de los vientos del SW
para todas las intensidades: 28.0%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 78
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 9. Viento del SW. Velocidad del viento : 12 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del SW de velocidad 12 m/s. Frecuencia de los vientos del SW
para todas las intensidades: 28.0%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 79
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 10. Viento del W. Velocidad del viento : 5 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del W de velocidad 5 m/s. Frecuencia de los vientos del W para
todas las intensidades: 22.3%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 80
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 11. Viento del W. Velocidad del viento : 10 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del W de velocidad 10 m/s. Frecuencia de los vientos del W para
todas las intensidades: 22.3%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 81
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 12. Viento del NW. Velocidad del viento : 4 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del NW de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del NW
para todas las intensidades: 7.8%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 82
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 13. Viento del NW. Velocidad del viento : 8 m/s
Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del NW de velocidad 8 m/s. Frecuencia de los vientos del N
W para todas las intensidades: 7.8%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.
Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 83
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 14. Viento variable sobre registro real. Viento medio del SW con variaciónperiódica diurna
Campo de velocidades en términos de partículas seleccionadas. Inicio de la corrida en el S.Los vientos tuvieron una velocidad media de 2.9 m/s, durante el peródo de modelación.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 84
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 15. Contracorriente del Peru. Sin viento ni marea.
Campo de velocidades resultante de la Contracorriente del Perú solamente.Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 85
Resultados de la Modelación Matemática
Escenario 16. Marea solamente.
Corrientes bajo condiciones de marea bajante (Arriba) y creciente (Abajo)
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 86
Tabla 7.1.2. Resumen con los resultados de los escenarios de modelación seleccionadosViento
Escenario Direccióndel
Velocidad(m/s)
Ocurrencia %para todos de la
direcciónconsiderada
ComentariosNota: B.P. Bahía de Paracas, P.P. Penínsulade Paracas. Sitio: extremo W de la Terminal
Marítima
1 N 4 2.1
Corrientes hacia el S disminuyendo hacia laB.P. El agua entra por la margen E de labahía y sale bordeando la P.P. por el W.Dentro de la B.P. se forma una celda de
circulación debido a su batimetría.Velocidades en el Sitio de unos 0.1 m/s y la
mitad de ellas dentro de la B.P.
2 NE 4 1.1
Patrón de circulación semejante al anterior.La aguas empujadas hacia la costa se alineancon esta en dirección a la B.P. Velocidades
en el Sitio de unos 0.1 m/s y la mitad de ellasdentro de la B.P.
3 E 4 2.0
Patrón de circulación semejante al anteriorcon velocidades más bajas. La aguas
empujadas hacia la costa se alinean con estaen dirección a la B.P. Velocidades en el Sitiode unos 0.05 m/s y semejantes dentro de la
B.P.
4 SE 4 1.9
Corrientes hacia el N. dentro de las bahías.El agua entra por la margen W de la bahía ysale bordeando la P.P. por el E. Dentro de laB.P. se forman celdas de circulación debido a
su batimetría. Velocidades en el Sitiomenores de 0.1 m/s y menores de0.05 m/s
dentro de la B.P.5 S 4
6 S 813.9
Con velocidades del viento de 4m/s, lascorrientes van hacia el N con velocidades en
el Sitio menores de 0.1 m/s y menores de0.05 m/s dentro de la B.P. Con velocidades
del viento de 8m/s, las corrientes duplican suintensidad.
7 SW 4
8 SW 8
9 SW 12
28.0
Con velocidades del viento de 4m/s, lascorrientes van hacia el N con velocidades en
el Sitio menores de 0.1 m/s y menores de0.05 m/s dentro de la B.P. Con velocidades
del viento de 8m/s, las corrientes duplican suintensidad. Con velocidades del viento de
12m/s, las corrientes exceden 0.25 m/s fuerade la B.P. y son menores de 0.2 m/s dentro
de la misma.10 W 5
11 W 1022.3
Corrientes hacia el S, débiles. Entran por ellado W de la B.P. y el balance se produce por
la salida hacia en N por el lado E.
12 NW 4
13 NW 87.8
Corrientes hacia el S. Entran por el lado E dela B.P. y el balance se produce por la salida
hacia en N por el lado W.
14 VARIABLE SEGÚN MEDICIONES
Las partículas se desplazan y se separan delmismo modo que lo hacen los flotadores.
Siguen la dirección del viento a velocidadmedia disminuyendo y aumentando su
velocidad según la periodicidad del viento.En las vecindades del borde E de la P.P.
algunas partículas entran a la bahía y otrasse alejan hacia el N, aún habiendo sido
lanzadas a corta distancia entre sí.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 87
Tabla 7.1.2. Continuación. Resumen con los resultados de los escenarios de modelaciónseleccionados
Escenario Viento
ComentariosNota: B.P. Bahía de Paracas, P.P. Penínsulade Paracas. Sitio: extremo W de la Terminal
Marítima
15 SIN MAREA NI VIENTOLa contracorriente, importante fuera de lasbahías, no influye significativamente dentro
de ellas, aún sin vientos ni marea.
16 MAREA SOLAMENTE
Durante las bajantes las corrientes vacian laB.P. y lo contrario ocurre durante las
crecientes. Las velocidades son muy bajasdependiendo de la condición de marea de la
época
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 88
CONCLUSIONES
Dada la complejidad que presenta la Bahía de Paracas desde el punto de vista
ambiental y la necesidad de conocer mejor la circulación para tratar aspectos
vinculados a los sedimentos en suspensión y su desplazamiento y eventuales
derrames, se ha revisado la información disponible relevante a la circulación,
se ha calibrado un modelo matemático y se lo ha utilizado para el cálculo del
campo de corrientes para toda la región de influencia del proyecto.
Sobre los Datos Disponibles y su Análisis
El análisis de los datos disponibles de mareas, vientos y corrientes ha
permitido concluir que:
• En la región estudiada la componente de marea predominante es la
semidiurna principal (M2) siguiéndole en importancia la diurna (K1), en
una relación aproximada de 3 a 1, con una amplitud de la componente M2
de 0.22 m. Esto indica que durante un mes lunar, habrá períodos con
características semidiurnas (dos pleamares y dos bajamares diarias) y
otros con características diurnas (una pleamar y una bajamar diaria). Este
fenómeno tiene influencia sobre las corrientes que, a lo largo de un mes
lunar, pasarán por épocas de baja intensidad (una pleamar por día) y alta
intensidad (dos pleamares por día) , de acuerdo a las características de la
marea. Las mareas en la zona de Pisco son bien conocidas y confiable su
predicción por tabla.
• Se ha utilizado el Modelo Global de Mareas TPXO.6 o TOPEX que es un
modelo teórico que corre sobre batimetría real, calibrado con los datos
satelitales resultantes de la misión TOPEX/Poseidón y estaciones de
marea costera. Las comparaciones de los resultados de este modelo con
datos de las estaciones de marea de El Callao y Pisco es excelente y
recomendable para su uso en otros puntos de la costa peruana, por lo
menos en el segmento costero comprendido entre esos dos lugares. El
sitio de Internet para acceder al modelo se indica en el interior de este
trabajo.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 89
• Estadísticamente, los vientos dominantes son del SW (con frecuencia de
ocurrencia del 28%), W (22.3%), S(13.9%) y NW(7.8%). Las calmas tienen
un porcentaje de ocurrencia de 20.9% y el 7.1% restante se distribuye
entre las otras direcciones en porcentajes semejantes. Las velocidades más
importantes se han registrado con vientos de SW con hasta unos 15 m/s.
Vientos con velocidades de hasta 8 m/s ocupan el 96.1%.
• Los datos muestran que los vientos medidos tienen periodicidad del
orden de las 24 h. Es decir, repiten un comportamiento diurno, al que
eventualmente se le suman valores medios. Durante las mediciones, de
corta duración, se encontraron vientos medios del SW con velocidades
medias de unos 3 m/s y oscilaciones superpuestas con hasta unos 6 m/s.
El análisis espectral de los datos muestra un pico de energía significativo
en una frecuencia algo menor a 0.05 1/h (algo mayor a 20 h de período).
• A partir de la información disponible, las corrientes medidas en
profundidad de 15 m en la zona proyectada para la Terminal Marítima,
alcanzan velocidades máximas de unos 0.30 m/s (del SW). Las
direcciones más frecuentes de las corrientes son hacia el NE y N que
suman un porcentaje de ocurrencia algo menor del 50%. Le siguen en
importancia las corrientes hacia el SW y S que suman un 27%,
aproximadamente.
• En vista de la dificultad presentada para obtener, por inspección, el aporte
de la marea al campo total de corrientes, se realizó el análisis armónico de
las series de velocidades, de una semana de duración cada una.
• El resultado sugiere que el comportamiento de las corrientes sigue a la
época de la marea. Es decir, durante mareas diurnas dominantes, se
observa en las corrientes la componente K1 como la más importante. La
energía de esta componente puede explicar hasta el 11% de la energía
total del registro de corrientes. El resto se asocia al viento principalmente,
dadas las características de los residuos que resultan de restar de las
velocidades totales las velocidades asociadas a la componente K1
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 90
• El otro caso analizado corresponde a una época de la marea donde no
solamente se encuentra presente, con significación¸ la componente K1 sino
también la componente semidiurna M2. El análisis armónico de la serie de
corrientes, muestra a ambas componentes de la velocidad (E-W y N-S)
influenciadas por la armónicas M2 y K1 , que pueden explicar el 8.1% de
toda la energía del registro de corrientes en la componente E-W y el 25.9%
en la componente N-S. Dada la escasa longitud de los registros, es
recomendable considerar estas cifras como una estimación.
• El aporte de las mareas al campo de corrientes de la zona del proyecto no
es despreciable pero es ciertamente menor que el aporte del viento.
• El campo de corrientes costa afuera es desconocido y solo estimables sus
características por medio de las mediciones con flotadores de marzo del
2003, de unas 12 h de duración, entre la Isla San Guillán y la Península de
Paracas, frente al Cerro Talpo y frente a Tambo de Mora, en aguas de 50-
60 m de profundidad, la literatura científica y la utilización del modelo
global OCCAM.
• La corriente prevaleciente costa afuera es la llamada Contracorriente del
Perú, que corre de N a S, con velocidades máximas de unos 0.5 m/s, en la
franja limitada por los 100 y 300 km de las costas peruanas. Más cercana a
la costa corre con velocidades menores.
• Las velocidades obtenidas por medio de las corridas costa afuera, entre la
Isla San Guillán y la Península de Paracas, alcanzaron valores medios,
durante el período de medición, de unos 0.45 m/s, siempre hacia el S, a
pesar de soplar viento en contra del S. Situaciones similares, aunque con
velocidades menores, se registraron en los otros dos lugares. Durante la
época, las corrientes de marea se localizaban en un mínimo, por lo que no
se encontró otra explicación a las corrientes medidas que no fuera la
Contracorriente del Perú.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 91
Sobre la Calibración del Modelo
• La calibración del modelo se realizó considerando datos de alturas de
pleamares y bajamares predichas y medidas en Pisco, mediciones de
corrientes obtenidas con correntógrafo y mediciones de trayectorias de
corrientes medidas con flotadores.
• La comparación entre los niveles del mar calculados por el modelo MIKE
21 -utilizado para la modelación- fue inmediatamente satisfactoria en
todos los casos, con diferencias típicas de la modelación matemática, por
lo que se dio por calibrado respecto al desplazamiento de la superficie del
mar.
• La comparación con las corrientes medidas con flotadores costa afuera –
utilizada para establecer la Contracorriente del Perú en el modelo- resultó
variada según el lugar de medición y las condiciones meteorológicas. Para
el establecimiento de las condiciones de contorno en los límites del
dominio de modelación para esta contracorriente, se utilizó el modelo
OCCAM que dispone de valores de corrientes variables en la
profundidad (modelo multicapa) solamente en 3 puntos del dominio de
modelación ubicados sobre el borde oeste del mismo, por lo que no se
dispuso de una distribución de estas corrientes hasta la costa, tanto al sur
como al norte del dominio. Se decidió, en consecuencia, utilizar las
mediciones de corrientes en Tambo de Mora (cercanas al borde norte del
dominio) para ajustar los valores del módulo de la velocidad provista por
el OCCAM, respetando las direcciones del mismo. Una vez calibrado y
corrido el modelo con esta contracorriente, se pudo observar que el MIKE
21 representaba correctamente el campo de corrientes en los otros dos
puntos costa afuera, entre la Isla San Guillán y la Península de Paracas y
frente al Cerro Talpo, por lo que se lo dio por calibrado en cuanto a la
Contracorriente del Perú.
• La calibración con las corrientes dentro de la bahía, se realizó por medio
de la modelación en condiciones de vientos y las velocidades medias de
los flotadores, que arrojaron resultados aceptables. Se calculó, además, las
magnitudes de las corrientes de marea por medio del MIKE 21 y se
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 92
encontraron comparables con las deducidas por medio del análisis
armónico de los registros de corrientes. Dado que las mareas y las
corrientes de marea requieren de mediciones de por lo menos un mes de
duración para entender completamente su funcionamiento, es
recomendable obtener esa longitud de registro por medio de mediciones
complementarias y revalidar el modelo. En todo caso, esta situación no
representa invalidar los resultados del modelo dado que las corrientes de
marea no son dominantes, como se ha demostrado.
Sobre los Resultados de la Modelación
• Los resultados de la modelación se ordenaron por escenarios
seleccionados por las condiciones de viento, principalmente. Se ha tratado
de disponer de un campo de velocidades realista aun cuando la
frecuencia de ocurrencia de los vientos sea muy baja, dado que estudios
posteriores como el desplazamiento de sedimentos en suspensión,
requerirán de todos los escenarios capaces de comprometer la biota, por
más remotos que sean.
• En líneas generales y con variada intesidad, los vientos de N, NE, E, W y
NW generan corrientes hacia el S y tienen una frecuencia de ocurrencia
sumada de 35%, aproximadamente. Sin embargo, los vientos del W
(22.3%) generan corrientes muy débiles.
• Con viento N las corrientes se dirigen al S disminuyendo hacia la Bahía
de Paracas. El agua entra por la margen E de la bahía y sale bordeando la
Península de Paracas por el W. Dentro de la Bahía de Paracas se forma
una celda de circulación típica disparada por la batimetría. Las
velocidades en el sitio elegido para el proyecto son de unos 0.1 m/s y la
mitad de ellas dentro de la bahía. Con vientos del NE, E y NW el patrón
de circulación es semejante.
• Con vientos del W las corrientes se dirigen hacia el S, pero muy débiles y
modificables por las circunstancias de la marea. Entran por el lado W de
la Bahía de Paracas y el balance se produce por la salida hacia en N por el
lado E de la misma.
ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 93
• Los vientos del S, SE y SW, con una frecuencia de ocurrencia del 44%
aproximadamente, generan corrientes hacia el N. Las corrientes
generadas por los vientos del SW resultaron las más fuertes y del orden
de los 0.25 m/s para velocidades de viento de 12 m/s.
• Con vientos del S, las corrientes van hacia el N con velocidades en el sitio
menores de 0.2 m/s y menores de 0.1 m/s dentro de la Bahía de Paracas.
• Con vientos del SW las corrientes van hacia el N con velocidades en el
sitio que exceden 0.25 m/s fuera de la Bahía de Paracas y son menores de
0.2 m/s dentro de la misma.
• Las velocidades máximas dentro de la Bahía de Paracas, si bien muy
variables por el patrón de circulación, son consistentemente menores que
las calculadas para el sitio del proyecto. El agua circula –a baja velocidad-
dentro de esta bahía, entrando por su margen W y saliendo por su
margen E o viceversa.
Finalmente, se ha generado una importante base de datos de corrientes para la
región, en base a distintos escenarios que representan la relación de fuerzas
entre los fenómenos que generan las corrientes características del lugar.