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Primer reporte de un meteotsunami en la costa caribeña de Puerto Rico

Por

Edwin Alfonso-Sosa, Ph. D. 20 de abril de 2012

Resumen Este estudio presenta la primera observación de un tsunami inducido por un disturbio atmosférico, a este fenómeno se le conoce en la literatura como un meteotsunami. El meteotsunami fue de pequeña escala y no se reportaron daños en los puertos. El 16 de agosto del 2011 entre las 12:24 y las 21:18 AST, los mareógrafos de NOAA registraron un marcado incremento en la altura de los seiches costeros en varios puertos y bahías a lo largo de 120 millas de la costa caribeña en Puerto Rico; en las siguientes localidades: Puerto de Yabucoa, Santa Isabel, Isla Magueyes, Bahía Salinas, Puerto Real, Puerto de Mayagüez y en el oeste de la Isla de Mona. Los seiches con mayor altura se registraron en Bahía Salinas y en Puerto Real con alturas de 0.61 ft (18.5 cm) y 0.48 ft (14.6 cm), respectivamente. Las amplitudes del meteotsunami en estos dos lugares fueron 0.305 ft (9.3 cm) y 0.24 ft (7.3 cm), superando por unas 9 y 11 veces la amplitud RMS de esas localidades. Incluso, en Bahía Salinas la altura de la ola superó el rango vertical de la marea. El meteotsunami fue excitado por un pulso en la presión atmosférica de 0.7 mb y 2 ½ horas más tarde por un segundo pulso de 1.4 mb. Los incrementos en la presión atmosférica fueron seguidos inmediatamente por una línea de fuertes vientos en ráfagas, que alcanzaron hasta los 37 nudos (42.6 MPH). Estos eventos están asociados al paso de una extensa onda tropical sobre las aguas al sur de Puerto Rico. De acuerdo al Centro Nacional de Huracanes en Miami, la onda tropical se desplazaba hacia el Oeste a cerca de unas 20 MPH. Estaciones meteorológicas a lo largo de la costa registraron el paso de los pulsos, que se desplazaban hacia el Oeste a una velocidad promedio de 35.5 MPH (15.8 m s-1). Los mareógrafos registraron la excitación de los seiches después del paso del primer pulso en la presión barométrica sobre cada una de las localidades. Los pulsos excitaron seiches progresivamente a lo largo de cada estación, haciendo posible calcular la velocidad de propagación entre 28.6 MPH (12.7 m s-1) y 35.3 MPH (15.7 m s-1), equivalente a las velocidades locales de una onda larga propagándose en aguas con profundidades entre 16.5 m y 25.1 m. Asumiendo que la velocidad de onda larga local es en promedio 32 MPH (14.2 m s-1), la razón matemática entre la velocidad del pulso atmosférico (0.7 mb) y la velocidad de la onda larga equivale a un número de Froude (Fr) igual a 1.11. Este valor sugiere resonancia de Proudman entre el disturbio atmosférico y la onda larga cuando viajan sobre las aguas de la plataforma insular, amplificando unos 3 cm la primera onda y 6 cm la segunda onda. La amplitud final del meteotsunami sugiere que hubo amplificación debido a resonancia en el puerto o bahía. Inmediatamente después del paso del segundo pulso, las corrientes incrementaron su magnitud en 20 cm s-1 hacia el Oeste a una profundidad de 1m y de 4 m.

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Introducción

El término meteotsunami se usa para designar una serie de ondas en un puerto o bahía que tienen frecuencia y amplitud similar a la de un tsunami generado por terremotos, deslizamientos o erupción volcánica, pero a diferencia de estos, su origen se asocia a un disturbio atmosférico tales como: ondas gravitacionales atmosféricas, un pulso en la presión barométrica, el paso de un frente, o de una línea de fuertes vientos (squall); capaces de generar una onda larga barotrópica en mar abierto, entrar en resonancia con ella y amplificarla a medida que se acerca a la costa. Una vez alcanza la entrada del puerto o bahía es capaz de forzar una serie de ondas, que entran en una segunda resonancia con el puerto (o bahía) que las amplifica aun más. El meteotsunami solamente ocurre en ciertos puertos y bahías donde es posible esta doble resonancia. Una excelente defensa de la controversia si esto es o no es un tsunami es presentada por S. Monserrat et al. (2006). Las ondas forzadas por el meteotsunami dentro del puerto (bahía) tienen un periodo muy cercano al periodo natural (o fundamental) de oscilación del puerto (bahía). Por lo anterior, el meteotsunami se manifiesta en el registro del nivel de agua de ese puerto como un seiche extremo y de exagerada amplitud. De acuerdo a Monserrat et al. (2006) para un evento ser considerado como meteotsunami debe cumplir con los siguientes dos criterios: primero, la amplitud debe superar por cuatro veces el valor root mean square (RMS) del registro; segundo la amplitud debe superar un valor absoluto definido previamente. En ausencia de un valor predefinido, ya que no hay otro reporte previo de meteotsunami en Puerto Rico, nos limitamos a usar el primer criterio. Dado que los seiches en Puerto Real y Bahía Salinas superan por más de ocho veces el valor RMS, reconocemos la ocurrencia de un meteotsunami. Seiches extremos excitados por olas internas han sido reportados en el pasado, pero generalmente ocurren 7-8 días después del syzygy, o sea en cuarto creciente o menguante, durante las mareas muertas (Giese et al., 1982; Giese et al., 1990). En cambio, el 16 de agosto del 2011 habían pasado solamente 3 días desde la luna llena y faltaban 5 días para llegar a cuarto menguante. Inicialmente este fue el hecho que capturó mi atención y me hizo sospechar que no eran seiches forzados principalmente por olas internas. Mas bien, los seiches parecen responder principalmente a dos eventos de vientos fuertes, asociado a dos pulsos en la presión barométrica, durante el paso de una extensa onda tropical por el sur de Puerto Rico. Los resultados que mostramos a continuación describen en detalle el meteotsunami en 3 puertos y 3 bahías en la costa caribeña de Puerto Rico.

3

Métodos Los datos preliminares de nivel de altura del agua fueron registrados por la red de mareógrafos acústicos localizados alrededor de Puerto Rico y que son operados por el National Ocean Service (NOS), una dependencia de NOAA. El sensor acústico (4 Hz) hace 181 medidas de un segundo para calcular una media aritmética de 3 minutos y repite eso a intervalos de 6 minutos. Para el control de calidad de los datos se calcula la desviación estándar cada 3 minutos. Los datos están disponibles en la página electrónica de NOAA/NOS/CO-OPS: http://tidesandcurrents.noaa.gov/

Estaciones Primarias Estaciones Secundarias

9759110 Magueyes Island, PR 9756639 Santa Isabel, PR

9758053 Peñuelas (Punta Guayanilla), PR 9759189 Puerto Real, PR

9759394 Mayagüez, PR 9759197 Bahía Salinas, PR

9759938 Mona Island, PR

9754228 Yabucoa Harbor, PR

Las estaciones primarias están acompañadas de una estación meteorológica capaces de medir presión barométrica, velocidad del viento incluyendo ráfagas, humedad relativa y temperatura. Para nuestro análisis del nivel de altura de agua, usamos una versión shareware del programa WinHhtP Application (Version 1: October 25, 1997) desarrollado por el Dr. Norden E. Huang. Los datos son analizados usando el método de descomposición en modos empíricos (empirical mode decomposition, EMD) desarrollado por Huang et al. (1998) y aplicado a las olas (Huang et al. 1999). Este método ya había sido aplicado a un registro de altura de agua de 5 días de septiembre del 1994 en Isla Magueyes (Huang et al. 2000). El método EMD se explica detalladamente en los artículos ya citados. Brevemente, consiste en descomponer una serie de tiempo complicada en un número finito y usualmente pequeño de funciones de modo intrínseco (Intrinsic Mode Functions, IMF). La descomposición se basa en la escala de tiempo local característica de los datos, permitiendo así el análisis de señales no-estacionarias y no-lineales. Una ventaja del EMD sobre el tradicional análisis armónico de la marea que usualmente genera unas decenas de constituyentes para recrear la señal original, es que con tan sólo 5 IMFs se puede representar la misma señal mareal. Lo anterior se debe a que el IMF es flexible y puede cambiar su frecuencia y amplitud, en cambio cada constituyente armónico tiene siempre la misma frecuencia y amplitud, por lo tanto necesitamos más número de ellos. Además, EMD permite separar la señal de los seiches y de la marea barotrópica fácilmente. En este reporte solamente mostramos el IMF asociado al seiche, ya que es la señal relevante. Casi siempre es el primer o segundo IMF del análisis EMD. Existe documentación adicional que muestra la metodología utilizada para el análisis completo del registro mareal de Isla Magueyes (Alfonso-Sosa, 2010). Para determinar la distancia lineal entre cada estación de NOS/NOAA, usamos la aplicación Google Earth

5.1.3533.1731. Para determinar la distancia recorrida por la onda larga a lo largo de la plataforma insular, trazamos un trayecto entre cada estación a lo largo de la periferia de la plataforma insular (veril). La excepción a esta regla fue el trayecto entre Bahía-Salinas-Puerto Real-Mayagüez, que estaba a 1.5 millas náuticas de la costa. Para calcular la velocidad de propagación de la onda larga, usamos dos aproximaciones: La primera es calcular la distancia entre Isla Magueyes y las otras estaciones; también el intervalo de tiempo entre la primera excitación de seiches (por el meteotsunami) en I. Magueyes y las otras estaciones. La segunda aproximación es calcular la distancia entre cada estación y el intervalo de tiempo entre la primera excitación de cada una de las dos estaciones.

4

Las corrientes se midieron con un corrientómetro acústico Nortek Aquadopp en 2.5 m de profundidad, instalado en una boya oceanográfica anclada a 18m (59 ft) de profundidad cerca del veril y al SE de Caja de Muertos. La operación de la boya es por Caribbean Coastal Ocean Observing Systems (CariCOOS) y los datos están disponibles al público a través de su sitio en la red de internet: http://www.caricoos.org

Resultados A eso de las 10:00 AM del 16 de agosto del 2011, la imagen proveniente del sensor satelital ASCAT revelaba una concentración de fuertes vientos del ESE, que superaban los 20 nudos (Kt), aproximándose al SE de Puerto Rico (Figura 2). La franja de vientos fuertes se extendía alrededor de unas 100 millas náuticas de la costa sur de Puerto Rico. Los fuertes vientos están asociados al paso de una extensa onda tropical sobre las aguas al sur de Puerto Rico. De acuerdo al Centro Nacional de Huracanes en Miami, la onda tropical se desplazaba hacia el Oeste a cerca de unas 20 MPH. Una subsecuente imagen (Figura 3) muestra que la franja de vientos ya se encontraba a las 21:34 AST al sur de La Española. A partir del mediodía del 16 de agosto, los vientos de cerca de 30 Kt eran registrados al SE de Caja de Muertos (Figura 4 Arriba). En P. Guayanilla a las 12:18 AST hubo una ráfaga de 37.3 Kt del SSO y en Isla Magueyes se detectó una ráfaga de viento del SSE de 32.8 Kt a las 12:48 AST. En cada una de las anteriores localidades, los vientos fuertes eran precedidos por un pulso o salto en la presión atmosférica. La Figura 4 Abajo, la Figura 7 Arriba, y la Figura 8 Arriba, muestran cada una 2 pulsos en presión barométrica que preceden a los vientos fuertes. Ambos pulsos están separados entre si por cerca de 2 horas. En las tres estaciones, el primer pulso tiene una amplitud que varía entre 0.7 a 0.9 mb y la amplitud del segundo pulso varía entre 0.9 a 1.4 mb. El intervalo de tiempo entre la presión baja inicial y la presión alta final varía entre 30 a 48 minutos para el primer pulso (Vea la Tabla 2). El intervalo de tiempo se acorta a 18 minutos en el segundo pulso. Conociendo el intervalo de tiempo que separa la ocurrencia del primer pulso entre cada estación meteorológica, junto a que sabemos la distancia que las separa, nos permitió calcular la velocidad de propagación del pulso de presión atmosférica (Vea Tabla 5). Las velocidades varían entre 19.5 a 45.8 MPH. La velocidad promedio es 35.5 MPH (15.8 m s-1). Los mareógrafos registraron la excitación de los seiches inmediatamente después del paso del primer pulso en la presión barométrica sobre cada una de las localidades (Compare Fig. 6 contra Fig. 7, Fig. 9 contra Fig. 7, Fig. 10 contra Fig. 7 y Fig. 12 contra Fig. 13). Los pulsos excitaron seiches progresivamente a lo largo de cada estación, haciendo posible calcular la velocidad de propagación entre 28.6 MPH (12.7 m s-1) (Vea Tabla 3) y 35.3 MPH (15.7 m s-1) (Vea Tabla 4), equivalente a las velocidades locales de una onda larga propagándose en aguas con profundidades entre 16.5 m y 25.1 m. Si promediamos los dos valores de velocidad anteriores, obtenemos que la velocidad de onda larga local es 32 MPH (14.2 m s-1). Esta onda se estaría propagando en aguas de 20 m de profundidad. La razón matemática entre la velocidad del pulso atmosférico de 0.7 mb y la velocidad de la onda larga equivale a un número de Froude (Fr) igual a:

Este valor se aproxima a 1 y sugiere resonancia de (Proudman, 1929) entre el disturbio atmosférico y la onda larga cuando viajan sobre las aguas de la plataforma insular. Este tipo de resonancia ocurre cuando la magnitud de la velocidad de traslación del disturbio atmosférico (U) iguala la magnitud de la

velocidad de fase de onda larga ( √ ) de la ola generada por el pulso de presión atmosférico. Para

calcular la amplificación de la ola forzada por esta resonancia recurrimos a la expresión de Proudman:

5

, dado que

es la amplitud de la ola inducido solamente por el

efecto de barómetro invertido, cuando el pulso en la presión atmosférica es . Las variables ρ y g representan el valor de la densidad del agua (1024 kg m-3) y la aceleración de la gravedad (9.81 m s-2), respectivamente. Para el primer pulso , la resonancia de Proudman amplifica unos 3 cm la primera onda y 6 cm la segunda onda (Tabla 7). Estos valores cambiarían drásticamente en la medida que el valor de Froude se aproxima a 1. Por lo tanto, si asignáramos un nuevo valor a la velocidad de la onda larga o del pulso, obtendríamos un valor de amplificación mucho mayor. La amplitud final del meteotsunami en Bahía Salinas y en Puerto Real sugiere que hubo amplificación debido a resonancia en el puerto o bahía, o una mejor orientación de la ola respecto a la entrada de los mismos. Inmediatamente después del paso del segundo pulso, las corrientes al SE de Caja de Muertos incrementaron su magnitud en 20 cm s-1 hacia el Oeste a una profundidad de 1m y de 4 m (Vea Figura 5); a 14 m de profundidad incrementó unos 30 cm s-1. Si el vector de propagación de la onda larga apunta hacia el Oeste, la orientación de las entradas de Bahía Salinas y Puerto Real son las únicas que permitirían una incidencia normal (perpendicular) de la ola. El seiche en Bahía Salinas y en Puerto Real son diferentes, en la primera localidad, los seiches de 30 minutos incrementan paulatinamente hasta las 16:30 AST, cuando alcanza su mayor altura, 0.61 ft (18.5 cm), luego su altura decae súbitamente a los valores previos al meteotsunami, esto ocurre en tan solo 36 minutos (Figura 9 Abajo). En Puerto Real, los seiches de 72-78 minutos (C2) incrementan y decrecen simétricamente dentro de un intervalo de tiempo de 6 horas (Figura 10 Abajo); pero los seiches de 24-36 minutos (C1) mantienen sin cambiar su altura, de alrededor de 0.4 ft (12.2 cm), por un periodo de 2 horas (Figura 11 Arriba). La respuesta de la plataforma en Puerto Real ante el forzamiento por una onda larga se muestra en la Figura 11 Abajo y responde con un periodo natural de oscilación de 76.6 minutos y la primera harmónica con un periodo de 25.7 minutos. La geometría de Puerto Real parece favorecer que la energía del seiche de 24-36 minutos no se disipe rápidamente. La Tabla 6 compara la amplitud del meteotsunami versus la amplitud root mean square (RMS) de 10 horas del registro (00:00 a 10:00 AST), dos horas previo al arribo de la primera ola. La amplitud máxima de la oscilación con escala de tiempo de 72-78 minutos (C2) es de 0.24 ft, superando 11.4 veces el valor RMS igual a 0.0211 ft. En Bahía Salinas el meteotsunami supera 8.8 veces el valor RMS. En el Puerto de Yabucoa y en Santa Isabel los seiches se amplificaron a partir de las 14:12 y 15:00 AST, respectivamente (Figura 14 Arriba y Figura 15 Arriba). Esto sugiere, que el segundo pulso en presión barométrica fue el responsable en forzar las oscilaciones. En el Puerto de Yabucoa, los vientos fuertes fueron registrados a las 14:12 (Figura 15 Abajo). A diferencia de las estaciones de la costa sur, suroeste y oeste de Puerto Rico, en la costa sureste sólo se observó un evento de vientos fuertes asociados al segundo pulso. Aparentemente el primer pulso no pasó cerca del sureste de Puerto Rico. También es posible que el primer pulso atmosférico se haya generado luego de pasar Santa Isabel. El mareógrafo ubicado en la costa oeste de la Isla de Mona registra un leve aumento en la altura de los seiches a partir de las 15:42 AST del 08/16/2011, alcanzando su mayor altura, 0.15 ft (4.6 cm), a las 15:54 AST y terminando a las 18:00 AST. Lamentablemente, no hay datos meteorológicos y no podemos asociarlo directamente a los pulsos registrados en la Isla Grande. La Tabla 2 hace una descripción completa de los pulsos en presión atmosférica y la Tabla 1 resume las propiedades del meteotsunami en cada localidad.

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Referencias Alfonso-Sosa, E., 2010. Análisis de la marea barotrópica en Isla Magueyes usando el método de descomposición en modos empíricos. Contribución a la Colección de Ciencias Marinas, UPRM, Mayagüez, Puerto Rico. 11 pp. Giese, G. S., Hollander, R.B., Francher, J.E., Giese, B.S., 1982. Evidence of coastal seiche excitation by tide-generated internal solitary waves, Geophysical Research Letters 9, 1305-1308 Giese, G.S., Chapman, D.C., Black, P.G., Fornshell, J.A., 1990. Causation of large-amplitude coastal seiches on the Caribbean coast of Puerto Rico. Journal of Physical Oceanography 20, 1449-1458 Huang, N. E., Shen, Z., and S. R. Long, M. C. Wu, H. H. Shih, Q. Zheng, N-C. Yen, C. C. Tung, and H. H. Liu. 1998. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis, Proc. R. Soc. London Series A 454: 903-995. Huang, N. E., Shen Z. and S. R. Long. 1999. A new view of nonlinear water waves: the Hilbert Spectrum, Annual Review of Fluid Dynamics 31:417-457. Huang, N. E., Shih, H. H., Shen Z., Long, S. R., Fan, K. L., 2000. Journal of Physical Oceanography 30, 2001-2012. S. Monserrat, I. Vilibi´c, y A. B. Rabinovich, 2006. Meteotsunamis: atmospherically induced destructive ocean waves in the tsunami frequency band. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 6, 1035–1051. http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/6/1035/2006/

Proudman, J.: The effects on the sea of changes in atmospheric pressure, Geophys. Suppl. Mon. Notices R. Astr. Soc., 2(4), 197–209, 1929 Referencias Electrónicas: CariCOOS Web Site: http://www.caricoos.org NOAA/NOS/CO-OPS Web site: http://tidesandcurrents.noaa.gov/

7

Figura 1. Localización de los mareógrafos de NOAA/NOS y de la boya de CariCOOS.

8

Figura 2. Magnitud y dirección de los vientos el día 8/16/2011 a las 14:25 GMT (10:00 AST) en el Caribe Oriental. Sensor satelital ASCAT a resolución de 25 km. Cortesía de NOAA/NESDIS/Office of Research and Applications.

9

Figura 3. Magnitud y dirección de los vientos el día 8/17/2011 a las 1:34 GMT (8/16/2011 21:34 AST) en el Caribe Oriental. Sensor satelital ASCAT a resolución de 25 km. Cortesía de NOAA/NESDIS/Office of Research and Applications.

10

Figura 4. Velocidad del viento y presión barométrica en la boya de CarICOOS al sureste de Caja de Muertos. Se destacan dos eventos de fuertes vientos, el primero a las 12:10 AST con una magnitud de 15 m/s (29.2 Kt) y dirección SE (135 grados) y el

segundo a las 14:20 AST con magnitud de 20.1 m/s (39.1 kt) y dirección ESE (110 grados). Los eventos de vientos fueron precedidos por dos pulsos en la presión barométrica, el primero alcanzo su valor máximo de 1014.4 mb a las 12:10 AST y el

segundo alcanzo los 1013.3 mb a las 14:20 AST. Datos cortesía de CarICOOS.

0

45

90

135

180

225

270

315

360

0

5

10

15

20

25

Dir

ect

ion

(d

egr

ee

s)

Win

d s

pe

ed

(m

/s)

CarICOOS Buoy Winds

wind_2_gust[m/s](-4m) wind_2_direction[degrees_true](-4m)

1011.5

1012

1012.5

1013

1013.5

1014

1014.5

1015

CarICOOS Buoy Barometric Pressure

barometric_pressure[millibars](-3m)

11

Figura 5. Magnitud de la velocidad zonal (u) y meridional (v) a 1 m y 4 m de profundidad en la boya de CariCOOS al sureste de

Caja de Muertos durante el día 8/16/2011. Entre las 14:00 y 15:00 AST la magnitud de la corriente zonal (Este-Oeste) aumentó unos 20 cm s

-1 (0.39 Kt), durante el segundo evento de fuertes vientos del ESE, cuando soplaba entre 15 a 20 m s

-1.

Datos cortesía de CariCOOS.

-40-35-30-25-20-15-10

-505

10

CariCOOS Buoy Currents Z= -1.0 m

current_u[cm/s](-1m) current_v[cm/s](-1m)

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

CariCOOS Buoy Currents Z= -4.0 m

current_u[cm/s](-4m) current_v[cm/s](-4m)

12

Figura 6. Registro mareal de Isla Magueyes muestra incremento en la amplitud de los seiches a partir de las 12:24 AST

08/16/2011. La altura de los seiches es comparable con el rango vertical de la marea diurna de ese día. Componente C2 del análisis EMD del registro mareal muestra el seiche en I. Magueyes. El seiche tiene una altura máxima de 0.3 ft (9.0 cm) y una

escala de tiempo entre 54 y 60 minutos.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Isla Magueyes

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

48-60 min. Seiche at Magueyes Island

C2

13

Figura 7. Presión barométrica y velocidad del viento en I. Magueyes durante el día 08/16/2011. Dos pulsos en la presión

barométrica se observan a las 12:30 y 15:06 AST, alcanzando un presión máxima de 1015.3 y 1015.2 mb, respectivamente. Los dos pulsos son seguidos inmediatamente por fuertes vientos del SSE (161 grados) y ESE (124 grados), con magnitudes de

32.8 Kt y 22.2 Kt, respectivamente.

1012.5

1013

1013.5

1014

1014.5

1015

1015.5

1016

1016.5

I. Magueyes Barometric Pressure

Barometric Pressure

0

45

90

135

180

225

270

315

360

0

5

10

15

20

25

30

35

Dir

ect

ion

(d

egr

ee

s)

Spe

ed

(kn

ots

)

I. Magueyes Winds

Wspeed Wgust Wdir

14

Figura 8. Presión barométrica y velocidad del viento en Punta Guayanilla (Peñuelas) durante el día 08/16/2011. La presión

barométrica muestra 3 oscilaciones a partir de las 08:00 AST que incrementan hasta alcanzar la ultima onda las 1019 mb a las 12:00 AST. A las 12:18 sopla un fuerte viento de 37.3 Kt del SSO (189 grados). No se puede precisar la hora exacta del

segundo evento de vientos debido a perdida de datos en la estación meteorológica, pero podemos inferir que fue cerca de las 14:36 AST con vientos cercanos a los 44.5 Kt (51.2 MPH).

1016.5

1017

1017.5

1018

1018.5

1019

1019.5

1020

1020.5

Barometric Pressure at P. Guayanilla

Barometric Pressure

0

45

90

135

180

225

270

315

360

0

10

20

30

40

50

Dir

ect

ion

(d

egr

ee

s)

Win

d s

pe

ed

(kn

ots

)

Punta Guayanilla Winds

Wspeed Wgust Wdir

15

Figura 9. Registro mareal en Bahía Salinas revela un súbito aumento en la actividad de seiches a partir del 13:24 AST del

08/16/2011. Abajo se muestra el componente C1 del análisis EMD del registro mareal y que muestra un seiche con escala de tiempo de 30 min. La altura aumenta paulatinamente hasta alcanzar su valor máximo, (0.61 ft) a las 16:30 AST. Una vez el

seiche alcanza su mayor altura, esta se reduce rápidamente en 36 minutos y finaliza a las 17:06 AST.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Bahía Salinas

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

30 min. Seiche at Bahia Salinas

C1

16

Figura 10. Registro mareal de Puerto Real durante el día 08/16/2011 revela seiches con alturas que superan el rango mareal de ese día. Abajo se muestra el componente C2 del análisis EMD del registro mareal, este muestra seiches con amplitud de 0.24 ft (7.3 cm). La actividad incrementa a partir de las 13:36 AST. La escala de tiempo del seiche oscila aproximadamente

entre 72-78 min.

-0.10

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

Puerto Real

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

72-78 min. Seiche at Puerto Real

C2

17

Figura 11. Arriba se muestra el componente C1 del análisis EMD del registro mareal, éste muestra seiches con amplitud de

0.21 ft (6.4 cm). La actividad incrementa a partir de las 13:42 AST. El periodo del seiche oscila aproximadamente entre 24-36 min. Abajo, se muestra la respuesta de la plataforma en Puerto Real cuando las aguas son forzadas por el paso de una onda larga. Las frecuencia resonantes no-dimensionales son 0.297 y 0.885 que equivalen a 0.78 CPH y 2.33 CPH, respectivamente. La tabla abajo indica que estas frecuencias corresponden a un periodo de 76.6 min y 25.7 min., respectivamente; estos son

valores similares a la escala de tiempo de los componentes C1 y C2.

ω scaled ω (rad/s) freq. (CPH) Period (min)

0.296852603 1.367E-03 0.78 76.6

0.885 4.074E-03 2.33 25.7

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

24-36 min. Seiche at Puerto Real

C1

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

She

lf R

esp

on

se |

A|

Frequency, ω

|A|, r = 0.0087

|A|, r= 0

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Figura 12. Registro de la altura del agua en el Puerto de Mayagüez durante el día 08/16/2011. Abajo se muestra un

incremento en la amplitud del seiche a partir de 13:06 AST y finaliza a las 18:06 AST.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Puerto de Mayagüez

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

Seiche at Mayaguez Harbor

C2

19

Figura 13. Presión barométrica y velocidad del viento en el Puerto de Mayagüez durante el día 08/16/2011. Tres pulsos en la

presión barométrica se observan a las 13:12, 13:54 y 15:24 AST, alcanzando un presión máxima de 1018.7, 1018.1 y 1018.8 mb, respectivamente. Debajo se distinguen tres eventos de fuertes vientos del S (184 grados), ENE (63 grados) y S (181

grados), con magnitudes de 19.8 Kt, 16.9 Kt y 21.6 Kt, respectivamente.

1016

1016.5

1017

1017.5

1018

1018.5

1019

1019.5

1020

Barometric Pressure at Mayaguez

Barometric Pressure

0

45

90

135

180

225

270

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360

0

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10

15

20

25

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)

Mayagüez Winds

Wspeed Wgust Wdir

20

Figura 14. Registro de la altura del agua en el Puerto de Yabucoa durante el dia 08/16/2011 y muestra un aumento en la

altura de los seiches a partir de las 14:12 AST y termina a las 15:36 AST. Debajo se muestra la velocidad del viento en el P. de Yabucoa, se registraron fuertes vientos del SE (127 grados) hasta alcanzar 36.2 Kt a las 14:12 AST.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Puerto de Yabucoa

0

45

90

135

180

225

270

315

360

0

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10

15

20

25

30

35

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ect

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Win

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(kn

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)

Yabucoa Harbor Winds

Wspeed Wgust Wdir

21

Figura 15. Registro mareal de la Santa Isabel (arriba) y de Isla de Mona (abajo) durante el día 08/16/2011, revela incremento

en la altura de los seiches a partir de las 15:00 y 15:42 AST, respectivamente.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Santa Isabel

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Isla de Mona

22

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6/2

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23

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Tab

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24

Localidad

Amplitud

RMS

(ft)

Amplitud Max.

Meteotsunami

(ft)

Amplitud Max.

Meteotsunami

(cm)

X RMS

Bahia Salinas 0.0346 0.305 9.30 8.8

Puerto Real C1 0.0453 0.21 6.40 4.6

Puerto Real C2 0.0211 0.24 7.32 11.4

pulso en presión

barométrica (hPa ó mb)

pulso en presión

barométrica (Pa)

densidad del agua

kg m-3

Efecto del barómetro invertido

(m)

Froude Number

(U/C)

Amplificación de la ola debido a

resonancia de Proudman

(m)

Amplificación de la ola debido a

resonancia de Proudman

(ft)

0.7 70 1024 -0.007 1.11 0.03 0.10

Tabla 6. Amplitud RMS (Root Mean Square) versus Meteotsunami

Tabla 7. Valores de Entrada para calcular amplificación por Resonancia de Proudman