Surface wave dynamics effects at multiple scales in the mediterranean sea

Resum

L'onatge generat pel vent és cabdal a l'hora de transferir energia i moment des de l'atmosfera a la superfície marina, ja que redistribueix i transporta aquesta energia a zones allunyades. A més a més, afavoreix la ventilació en les capes superficials de l'oceà i millora la mescla de masses d’aigua, el que acaba provocant un transport vertical dels traçadors biogeoquímics. Quan l'onatge arriba a la costa, la seva energia es dissipa per efecte de la viscositat en el fons i pel trencament de les onades. Tot plegat es tradueix en canvis morfològics en la batimetria, així com en el transport de sediments i en l'erosió. L'objectiu general d'aquesta Tesi és caracteritzar la variabilitat de l'onatge i estudiar el seu efecte sobre la dinàmica superficial de l'oceà. En particular, s’analitza el clima marítim extremal a la mar Mediterrània i a l'Atlàntic Nord. S’estudien els valors mensuals d'onatge extrem i s’analitza la seva variabilitat interanual. Després, a escala regional, s'avalua l'impacte regional de la velocitat induïda pel vent i l'onatge en la dinàmica superficial de les diferents subconques de la mar Mediterrània des d'una perspectiva euleriana i lagrangiana. Per acabar, a escala costanera, s’analitza els efectes de l'onatge extrem dels grups de tempestes en el transport de sediments, tot desenvolupant una eina multi-sistema que combina dades remotes i dades in situ amb models numèrics. L'estacionalitat representa un 50% de la variabilitat de l'alçària d’ona de l’onatge extrem al Nord de l'oceà Atlàntic, i fins a un 70% en algunes zones de la mar Mediterrània. Durant l'hivern, l'Oscil·lació de l'Atlàntic Nord i l'Índex Escandinau dominen els for\c ca-ments atmosfèrics a llarga escala que modulen l'onatge extremal a l'Atlàntic Nord; i en menor mesura, l'Oscil·lació de l'Atlàntic Est també controla l'onatge extrem a la part central de la conca. A la mar Mediterrània, la fase negativa de l'Oscil·lació de l'Atlàntic Est domina la variabilitat de l'onatge extrem durant l'hivern. A escala regional, els corrents induïts d'Ekman i Stokes (component ageostròfica) modulen substancialment la dinàmica total de mesoescala mitjançant dos mecanismes no excloents: d’una banda indueixen una gran aportació de moment (per exemple allà on els vents regionals són més forts), i per altra banda, modulen la dinàmica per l’oposició a la direcció principal de moment de la component geostròfica. Per caracteritzar de forma escaient la variabilitat espacial i temporal de la dinàmica a mesoescala, es proposa una regionalització del mar Mediterrània basada en la variabilitat homogènia de l’acoblament de les components geostròfica i ageostròfica de la velocitat, tot combinant mapes auto-organitzats (SOM) i anàlisi de coherència d'ones. S’estudia l'impacte dels moviments induïts pel vent i les onades a les propietats de mescla i transport del flux oceànic superficial. Les línies de transport revelades per les estructures coherents lagrangianes geostròfiques són modificades significativament pels corrents ageostròfics, el que tot sovint condueix a una disminució de la capacitat de retenció dels remolins. La component ageostròfica indueix un augment de l'activitat de mescla de fins el 36% en algunes regions de la conca mediterrània, els valors més alts es donen durant els períodes de tardor i hivern. L'estudi de l’anisotropia en les escales de separació entre parells de trajectòries revela que la component zonal del flux juga un paper important en la determinació de les propietats de la dispersió relativa. L'evolució de les platges de sorrad’arena a diferents escales temporals ha estat un tema de gran interès durant les últimes dècades, ja que aquestes les platges i els sistemes dunars són les primeres línies naturals de defensa costanera contra front ael risc de s perills de lles inundacions i l'erosió. Els resultats d'aquest treball mostren que els sistemes costaners de sorraarenosos presenten responen als forçament de l’onatge en dues escales temporals característiques: el procés d'erosió associat a l'onatge extrem generat per les tempestes està en l'ordre d'horescorrespon a una escala temporal amb un ordre de magnitud horari, mentre que l'escala de la transició a l'equilibri és de l'ordre de mesos. Aquest comportament tan diferent proporciona una base per implementar estratègies més eficients de gestió costanera.