La influencia de la descarga del Canal del Dique en los niveles del mar de la Bahía de Cartagena-Colombia

El incremento en los eventos de inundaciones no relacionados con marejadas es frecuente en Cartagena de Indias, Colombia, durante los meses de octubre y noviembre. Esta situación pone en riesgo las inversiones realizadas por la Administración Municipal y por la empresa privada, en torno a la infraestructura turística alrededor de la bahía, pues parte de su economía giran alrededor de actividades turísticas y marítimas. Los eventos de inundación podrían relacionarse con la descarga de agua dulce del Canal del Dique en la Bahía de Cartagena, teniendo en cuenta que el nivel del mar en la bahía muestra una fluctuación anual similar a la del caudal de la descarga del Canal del Dique, el cual está relacionado con el régimen de precipitación en el área. Con el propósito de determinar los efectos de la descarga del Canal en el nivel del mar en la bahía, se aplica el modelo ROMS_AGRIF (Regional Ocean Modelling System), comparando escenarios de años de alta precipitación (1988–Evento ‘La Niña’) con años regulares (1990). Los resultados muestran una anomalía en el nivel del mar en la costa noreste de la bahía en cerca de +2 cm durante la época de lluvias, para los años con lluvias promedio; mientras que éste aumenta (+3 cm) durante años con alta precipitación. Considerando un escenario extremo y asumiendo un caudal de descarga mayor que el presentado en años con descarga extrema (La Niña), se sugiere que no se producen altos impactos en el nivel del mar de la Bahía de Cartagena. Considerando el aumento del nivel del mar en la Bahía de Cartagena reportado por varios autores, entre 4,5 y 5,98 mm/año, las autoridades deberán tomar las decisiones necesarias para proteger la ciudad de la inundación. Los resultados presentados aquí revelan que, aunque el manejo y control de la descarga del Canal del Dique durante la estación de lluvias podría llevar a una pequeña reducción del nivel del mar en la costa noreste de la bahía, esa medida no representa un avance importante y una solución a largo plazo.Peer ReviewedPostprint (published version

Efectos de la descarga estacional del Canal del Dique en el mecanismo de intercambio de aguas de una bahía semicerrada y micromareal : Bahía de Cartagena, Colombia

Las características mareales de la Bahía de Cartagena (Colombia), su morfología y la fluctuación estacional del caudal de descarga del Canal del Dique modifican el mecanismo de intercambio de agua de la bahía con el mar abierto a través de dos entradas: Bocagrande y Bocachica. Con el fin de estudiar el proceso de intercambio de agua, tres escenarios diferentes fueron diseñados y numéricamente modelados, utilizando el Sistema de Modelación Regional del Océano (ROMS_AGRIF). Los resultados mostraron que las fluctuaciones del caudal de descarga del Canal del Dique modifican fuertemente el régimen de corrientes de flujo y reflujo a través de las entradas de la bahía. Considerando el incremento sostenido en la descarga del río (de bajo a alto caudal de descarga) a lo largo del año y la intensidad de la corriente promedio que fluye hacia afuera de la bahía (reflujo) a través de Bocagrande, esta corriente aumentó hasta un 60 %, mientras que las corrientes dirigidas hacia la bahía (flujo) a través de Bocachica, experimentaron variaciones entre el 23 % (en el sector profundo de la entrada-canal de navegación) y 50 % (en la sección de agua someras de esta entrada). Durante la época de alta rata de descarga del Canal del Dique, a través de la entrada de Bocagrande al noroeste de la bahía, el flujo de masas de agua es generalmente dirigida hacia afuera de la bahía. Esto es mayormente debido a la presencia de La Escollera, que se extiende entre la isla Tierrabomba y el continente, la cual actúa como una pared que previene el influjo de las aguas oceánicas densas sobre el fondo. Al mismo tiempo, el agua mezclada y menos densa en la superficie, es empujada fuera de la bahía por la corriente inducida por la descarga del Canal del Dique. Al suroeste de la bahía (Bocachica) se identifican dos regímenes de intercambio de masas. En la sección somera, cercana al continente, el régimen es similar al detectado en Bocagrande, y también al observado en las capas superficiales (0 a 6 m) sobre el canal navegable en Bocachica. En las capas profundas de este canal, el flujo de agua se dirige hacia la bahía.Peer ReviewedPostprint (published version

Disseny d’una marquesina fotovoltaica per l’aparcament de RENFE de Vilanova i la Geltrú

La implantació del vehicle elèctric a Europa és actualment un dels objectius energètics principals a assolir i, mitjançant grans inversions en aquest sector, està previst que augmenti fins al punt d’ocupar més de la meitat del total de l’àmbit automobilístic entre els anys 2030 i 2050. A més, la capacitat de generar energia addicional es fonamenta i dirigeix cada cop més en les instal·lacions d’energies renovables de manera que creen, conjuntament amb el vehicle elèctric, un impacte ambiental positiu en la reducció d’emissions de CO2, les quals suposen a dia d’avui un elevat percentatge en la contaminació de gasos d’efecte hivernacle. Espanya, però, és dels països més endarrerits pel que fa a l’aplicació del vehicle elèctric, motiu pel qual pretén incentivar projectes relacionats amb aquest àmbit. És per aquestes raons esmentades que el present document, presentat per un futur enginyer elèctric i un mecànic de la Universitat Politècnica de Catalunya, exposa un projecte amb el qual pretén crear un sistema d’alimentació autònom en el disseny d’unes marquesines, utilitzant plaques solars fotovoltaiques per subministrar energia de manera sostenible a punts de recàrrega lenta i ràpida per a vehicles elèctrics. A més, també pretén fer una proposta de millora i renovació de l’enllumenat de la zona mitjançant la tecnologia LED. Més concretament, aquest projecte inclou el disseny estructural de marquesines amb plaques fotovoltaiques a la seva coberta, el disseny del sistema fotovoltaic i el disseny del sistema elèctric que han de permetre abastir els punts de recàrrega i l’enllumenat d’un pàrquing obert de la localitat de Vilanova i la Geltrú. L’energia obtinguda de manera sostenible i autònoma a través d’energies renovables s’utilitzaria per alimentar aquests punts de recàrrega, fet que incentivaria i habilitaria l’ús dels vehicles elèctrics a la ciutat, però també s’utilitzaria per l’enllumenat públic, cosa que contribuiria a reduir la despesa en electricitat i a crear un model de ciutat més sostenible i respectuós amb el medi ambient. A part de fer un anàlisi tècnic, també es pretén fer un estudi econòmic del que suposa el fet de realitzar la instal·lació fotovoltaica i d’instal·lar les marquesines, juntament amb l’impacte ambiental que suposa

Analysis of the optimal deployment location for tidal energy converters in the mesotidal Ria de Vigo (NW Spain)

The potential power output expected from the installation of a tidal farm near the mesotidal Ria de Vigo (NW Spain) is assessed using two different tidal stream energy converters (TEC). For this, the results of a previous resource assessment based on a 28-day long hydrodynamic simulation are used. From this data we identify the areas susceptible of hosting the farms, select the optimal location for them, and assess the total available and extractable energy for each turbine type. Finally, using a simple farm design based on standard inter-turbine separation, we estimate the expected power supplied by the farm. Irrespective of the site, the total available tidal power in the areas susceptible of hosting the farms is around 150 MW; at the optimal location, the hourly extractable power is about 22.5 MW, of which only between 10% and 15% can be harnessed by the designed farms, powering between 4411 and 6638 homes. A local analysis of the most energetic subregions within these sites increases this ratio up to 30%. Nevertheless, the power output is sufficient to fulfil the needs of between 1660 and 2213 households, depending on the chosen site and the selected TEC.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Lad_3D: modelo 3D de simulación de la dispersión en campo cercano y lejano de contaminantes en aguas costeras

Los modelos numéricos bidimensionales que resuelven la hidrodinámica y el transporte de contaminantes asociado han sido ampliamente utilizados en el caflpo lejano, pero pueden dar lugar a resultados poco realistas en el campo cercano o en situaciones en las cuales la hidrodinámica es esencialmente tridimensional. Este es el caso por ejemplo de las corrientes inducidas por viento cerca de la costa o inducidas por oleaje en la zona de rompientes. Con el objetivo de resolver la ecuación de convección-difusión en tres dimensiones y simular el transporte de contaminantes eii flujos no uniformes y estratificados se ha desarrollado un inodelo numérico basado en una formulación lagratigiana del problema tridimensional. El modelo es descrito en detalle y se aplica al caso del emisario submarino de Barceloiia en el Mediterráneo español.Two-diineiisional numerical models have been extensively used the far field to solve hydrodynaniics aiid tlie associated pollutant transport; however tlie obtained from these models may not be valid wlien used in the lzear field or in areas where tlie hydrodynanlics is inainly 3D, as in tlie case of wind-induced currents in the nearshore region, or wave-induce currents in tlie surf-zone. A 3D lagrangian numerical model has been developed to solve tlie three-dimensional convection-diffusion equation, aild therefore to simulate pollutant transport in non-uniform and stratified hydrodynamic flows. In this paper the model is described in detail and it is applied to the real case of the Besos sea outfall, near Barcelona city (Spanish Mediterraiiean coast).Peer Reviewe

Wave energy potential along the Atlantic coast of Morocco

This study analyses the wave energy resource along the Atlantic coast of Morocco using a 44-year series of data obtained from numerical modeling (hindcasting). The spatial distribution of wave power is analyzed using data from 23 points along that coast. The estimated resources (average wave power up to 30 kW/m and average annual wave energy up to 262 MW h/m) are considerable and slightly lower than at the neighboring Canary Islands. The central part of this area (between latitudes 29°30'N and 34°N) is the most productive, while in the northern and southern parts the resource is significantly lower due to the shadow effect of the Iberian Peninsula and the Canary Islands, respectively. The study of the temporal variability indicates a considerable seasonal trend, being the wave energy resource over four times greater in winter than in summer. Moreover, the power matrices of two wave energy converters (WECs) are considered to estimate the average power output at all the studied points. Finally, a multi-criteria analysis is carried out considering five different factors in order to select the best places for WEC deployment.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Vulnerability of Catalan (NW Mediterranean) ports to wave overtopping due to different scenarios of sea level rise

The final publication is available at Springer via http://dx.doi.org/10.1007/s10113-015-0879-xThe overtopping of port breakwaters may affect the assets located at the breakwater lee side. If adaptation measures are not taken, the sea level rise will increase the overtopping discharges putting those assets at significant risk. This study compares, at a regional scale, overtopping discharges over port breakwaters for three storm conditions (return periods of 1, 5 and 50 years) under present climate as well as for three scenarios of sea level rise based on recent projections. The results indicate that, for the worst storm and sea level rise conditions, the overtopping discharge would not be negligible (larger than 1 l/s/m) in 35 ports (84 %), in contrast to only 18 ports (42 %) being affected under present conditions. In addition, in 28 ports (65 %) the overtopping would be at least one order of magnitude larger than for present conditions. In the case of large storms, in 2 ports the overtopping discharge exceeds 200 l/s/m (the discharge that can initiate breakwater damage) under present conditions, while in the worst scenario of sea level rise the number of ports exceeding this value would be 7. On the other hand, the vulnerability of each port for which overtopping flow is greater than an acceptable discharge flux is assessed, and regional maps of vulnerability are plotted. For the worst storm conditions, 23 % of the Catalan ports have risks associated with overtopping under present climate conditions. This percentage would increase to 47 % in the worst sea level rise scenario.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Circulación baroclínica e inducida por viento en el puerto de Tarragona (España)

The sustainability of harbour management from an environmental standpoint is a current concern for port authorities. It includes dealing with problems that may affect the quality of in-harbour waters. In semi-enclosed basins, the characteristics of the circulation pattern are one of the main factors influencing the water quality, since they determine the residence time of pollutants inside the basin and govern the interaction between inside waters and the cleaner outside waters. Although harbour hydrodynamics are affected by the constant traffic of vessels and the physical constraints imposed by harbour structures, the water dynamics in ports are generally governed by three mechanisms: tidal forcing, wind surface stress, and baroclinic effects. This study presents the characterisation of winter circulation features in Tarragona harbour (northeast Spain), based on both field data and numerical simulations. Due to the microtidal nature of the Mediterranean Sea, three-dimensional water density distribution and local wind are expected to be the most relevant driving mechanisms. The results obtained suggest that, although wind effects may be important in determining the water flow in and out of the harbour for small time-scales, in the long term the most important water exchange mechanism is related to the waterbody’s baroclinic structure, with wind forcing playing only a second-order role. La gestión sostenible de los puertos desde un punto de vista ambiental es un tema de interés actual y un objetivo para las autoridades portuarias. Este tipo de administración incluye el tratamiento de problemas que pueden afectar a la calidad de las aguas interiores del puerto. En cuerpos de agua semicerrados, uno de los factores que más influye en la calidad del agua son las características del patrón de circulación, puesto que gobiernan la interacción entre aguas interiores y aguas exteriores más limpias, y determinan el tiempo de residencia de contaminantes dentro del recinto. Si bien las corrientes dentro de los puertos se ven afectadas continuamente por el tráfico de buques y por las restricciones físicas impuestas por las propias estructuras portuarias, la hidrodinámica general está dominada por tres mecanismos distintos: mareas, tensión de viento, y efectos baroclínicos. Este estudio presenta la caracterización de la circulación invernal en el Puerto de Tarragona (España), basada en datos de campo y en simulaciones numéricas. Debido al carácter micromareal del Mediterráneo, se espera que los forzamientos más relevantes sean el viento local y la distribución tridimensional de la densidad del agua. Los resultados obtenidos sugieren que, si bien los efectos del viento pueden ser importantes para determinar el flujo de agua hacia el interior del puerto para escalas de tiempo reducidas, a largo plazo el mecanismo más importante de intercambio de agua con el exterior está asociado a la estructura baroclínica del cuerpo de agua, siendo el forzamiento por viento un agente secundario

Analysis of current intensification in the NorthWest Mediterranean Shelf

Flow intensification episodes lasting more than 12 h are observed occasionally at different locations along the Northwestern Mediterranean coast. In the last years, these pulses have hindered ship operations outside the Barcelona harbour, thus attracting the attention of the port authorities. In this paper, the strongest intensification events in the Barcelona coast area are quantified and characterized in order to identify the mechanisms which generate them. For this, current, sea level and meteorological measured and modelled data, at local and regional scale, are analysed. The results show that the flow accelerations are due to the combination of a narrow coastal shelf and the prevalence of a strong and sustained wind from the NE to SE. The synoptic atmospheric conditions that lead to this meteorological scenario are described. For one of the events, the presence and contribution to the current fluctuations of a coastal trapped wave, likely generated at the Eastern edge of the Gulf of Lions shelf, and other factors such as a freshwater discharge are also identified and discussed.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Quantification of the tidal stream exergy in the ría de Vigo (NW Spain)

The exergy of the tidal currents in the ría de Vigo area (NW Spain) is quantified using the results of a 28-day long simulation of the tidal flows. The results show that the northernmost strait connecting the ría with the Atlantic Ocean is a promising site for tidal energy tapping, in contrast with the energetically weaker estuary. On the basis of the average power density (APD), a 7.5 km2 region is identified in this strait as the most advantageous area to install tidal energy converters (TECs), with a total annual exergy of around 3865 MWh/m2. Similar analyses using only 14-day simulations change this value in ±16%, depending on whether the tidal cycle considered is apogean or perigean. The study contributes to enlarge the inventory of sites along the NW Spanish coast at which tidal stream energy can be potentially extracted.Peer ReviewedPostprint (author's final draft