REPORTE FINAL

“Catálogo de eventos de oleaje y marea de tormenta para ciclones tropicales sintéticos en las costas mexicanas y sistema de búsqueda

para pronóstico de zonas en peligro”

Elaborado por:

Christian M. Appendini Albrechtsen

José Rafael Meza Padilla

Alec Torres Freyermuth

Noviembre 2014

Universidad Nacional Autónoma de México

Instituto de Ingeniería

Laboratorio de Ingeniería y Procesos Costeros, Unidad Académica Sisal

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Contenido

Introducción ............................................................................................................................ 2

Objetivo .................................................................................................................................. 5

Generación de eventos sintéticos .......................................................................................... 6

Generación de campos de viento ......................................................................................... 10

Modelación numérica ........................................................................................................... 12

Mallas computacionales y batimetrías ............................................................................. 12

Modelo de oleaje .............................................................................................................. 15

Modelo de marea de tormenta ........................................................................................ 18

Catálogo de eventos ............................................................................................................. 24

Trayectorias de eventos sintéticos ................................................................................... 24

Resultados de la modelación numérica ............................................................................ 25

Protocolo de búsqueda de eventos ...................................................................................... 26

Referencias ........................................................................................................................... 34

ANEXOS

ANEXO A – Generación de ciclones tropicales sintéticos

ANEXO B – Generación de campos de vientos y presión atmosférica

ANEXO C – Documentación científica de la generación de mallas y batimetrías

ANEXO D – Documentación científica del modelo MIKE 21 SW

ANEXO E – Documentación científica del modelo MIKE 21 HD FM

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Introducción

México está expuesto al embate de ciclones tropicales y tormentas severas debido a su localización geográfica. Es por ello, que la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) requiere contar con herramientas en el corto plazo que le permita determinar zonas de riesgo para la toma de decisiones ante la presencia de dichos eventos. Para atender esta necesidad, la Universidad Nacional Autonóma de México (UNAM), a través del Laboratorio de Ingeniería y Procesos Costeros, perteneciente a la Unidad Académica Sisal del Instituto de Ingeniería (IIUNAM), ha firmado con la CONAGUA el convenio CNA-SGT-GASIR-14/2014 con el propósito de elaborar el “Catálogo de eventos de oleaje y marea de tormenta para ciclones tropicales sintéticos en las costas mexicanas y sistema de búsqueda para pronóstico de zonas en peligro”. Este trabajo tiene el objetivo de proveer a la CONAGUA con una herramienta operacional que le permita emitir boletines de alerta temprana (advertencia y vigilancia) para las costas mexicanas en relación al oleaje y marea de tormenta asociados a la presencia de un evento de ciclón tropical. La generación del cátalogo y sistema de búsqueda en este estudio permite contar con una herramienta que no requiere de un elevado costo computacional, y que permitirá a la CONAGUA contar con la información necesaria para emitir boletines de alerta ante oleaje y marea de tormenta. Esto ayudará a la toma de decisiones, por parte de las autoridades correspondientes, ante eventos de ciclones tropicales que se pronostique que entrarán a tierra en territorio nacional. Por lo tanto, este trabajo contribuirá en el corto plaza a salvaguardar la integridad física de los habitantes en la zona costera y disminuir al máximo la perdida de vidas humanas ante el embate de ciclones tropicales.

La justificación del presente trabajo se debe a que la pérdida de vidas humanas y daños

materiales a nivel mundial por ciclones tropicales está relacionada principalmente a los efectos del oleaje y las inudaciones (pluviales, fluviales y por marea de tormenta), lo que hace evidente la necesidad de contar con un protocolo de alerta que atienda estas dos componentes. Asimismo, el efecto combinado del oleaje y la marea de tormenta aumentan el potencial de crear desastres. Por ejemplo, el oleaje generado por el evento ciclónico tiene mayor poder destructivo con la presencia de la marea de tormenta, ya que esta le permite al oleaje alcanzar zonas tierra adentro, causando estragos en zonas donde el oleaje no llegaría por si solo. Otro ejemplo es el efecto que tiene la marea de tormenta como tapón hidráulico en la desembocadura de los ríos. Específicamente, la marea de tormenta puede disminuir el desfogue de los ríos hacia el mar y por lo tanto tener un efecto sobre el desbordamiento de los mismos e inundación en zonas de tierra. Efectos similares de la marea de tormenta y el desfogue de ríos han sido estudiados por el Instituto de Ingeniería en el sistema Mecocán-Río González (Tabasco) y la cuenca del río Pánuco, determinando que la marea de tormenta incrementa el area de inundación por desbordamiento del río.

Actualmente el National Hurricane Center (NHC), designado como Centro Meteorológico

Especializado Regional para el Atlántico norte y el este del Pacífico (regiones I y II), es el organismo encargado de emitir los boletines de alerta (advertencia y vigilancia) con relación a la intensidad de los eventos de ciclón tropical en las costas mexicanas (e.g. figura 1a). Sin embargo, el NHC no tiene entre sus obligaciones la emisión de boletines sobre el peligro ocasionados por los efectos asociados al ciclón tropical, en especifico, precipitación, oleaje y mareas de tormenta. Por lo tanto, el NHC únicamente emite boletines con este tipo de información para la costa de los EEUU (e.g. figura 1b). Lo anterior deja en evidencia la

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necesidad de que la CONAGUA cuente con un sistema de pronóstico operativo para la generación de este tipo de información para el territorio nacional.

Figura 1. a) Alerta del National Hurricane Center para el huracán Ingrid el 14 de septiembre de

2013 y b) probabilidad de marea de tormenta mayor a 0.6m para la costa de Carolina del Norte a Massachussets (EEUU) en base al alertamiento para el huracán Earl del 1 al 4 de septiembre de 2010.

En la actualidad México no cuenta con modelos operacionales de oleaje y marea de

tormenta para la determinación de zonas de peligro a consecuencia de ciclones tropicales. Si bien existe la tecnología y el desarrollo científico para hacerlo, incluso en EEUU, uno de los paises más desarrollados del mundo, cuentan con sistemas de este tipo aún en fase experimental. Esto nos indica que su aplicación no es sencilla, tanto por la demanda computacional de estos sistemas, como por la demanda de recursos humanos expertos en modelación numérica. En EEUU la determinación del oleaje en zonas costeras es responsabilidad de las oficinas locales del tiempo del National Weather Service, quienes utilizan el sistema llamado Nearshore Wave Prediction System (NWPS). Por otro lado, el NHC es responsable de la determinación de la marea de tormenta a partir del modelo SLOSH (Jelesnianski et al. 1992). El sistema NWPS es un modelo totalmente operacional, mientras que el modelo SLOSH utiliza tanto información basada en eventos históricos, como modelación operacional de la hidrodinámica. A pesar de que existen grupos en la NOAA dedicados exclusivamente a la predicción de cada uno de estos fenómenos, sus productos se hacen públicos señalando que se trata de trabajos experimentales.

La implementación de este tipo de modelos operacionales en México es posible, sin

embargo, es un proyecto de mediano plazo debido a la necesidad de recursos humanos especializados, la necesidad de poder de cómputo para la ejecución de estos modelos, así como su implementación, calibración y validación para las diferentes regiones del país. Por otro lado, otra manera de contar con información que pueda utilizarse de manera operacional es utilizar resultados de una gran cantidad de simulaciones numéricas realizadas a priori y que puedan tomarse de referencia cuando se este presentando un ciclón tropical con características similares. Esta misma aproximación es utilizada por el modelo SLOSH que tiene un módulo, el P-Surge, que se basa en simulaciones realizadas previamente que corresponden a eventos históricos. Sin embargo, la utilización de eventos históricos tiene grandes

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limitaciones debido a que la longitud de los registros no son lo suficientemente largos para incluir todos los eventos probables en esta región. Por ejemplo, en el Atlático el registro es desde 1851 y en el Pacifico sólo se tienen datos desde 1949. Debido a lo anterior, existe poca probabilidad de que un ciclón tropical con características de intensidad y trayectoria sea similar a un evento histórico que pueda ser considerado análogo con el objetivo de predecir sus efectos. En gran parte, esta es una de las razones por las cuales se han desarrollado otros métodos alternativos para la estimación de periodos de retorno de vientos máximos o de marea de tormenta asociada a ciclones tropicales, como es el desarrollo de eventos sintéticos (Emanuel et al. 2006; Vickery et al. 2000).

El objetivo de de este trabajo es desarrollar una herramienta que en el corto plazo permita

el pronóstico del peligro por oleaje y marea de tormentas sin requerir un alto costo computacional. Para ello, se determinaron eventos sintéticos para ser utilizados en la modelación numérica de oleaje e hidrodinámica y conformar un catálogo de eventos. Asimismo, se elaboró un protocolo de búsqueda que permitirá a los pronosticadores de la CONAGUA identificar los eventos sintéticos análogos a un pronóstico en tiempo real y poder emitir los boletines correspondientes. Este documento presenta la metodología empleada para la generación de eventos sintéticos, la generación de campos de viento, generación de campos de oleaje, generación de campos de superficie libre, generación de envolventes máximas de dichos parámetros, y el desarrollo de un protocolo de busqueda de eventos analogos.

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Objetivo

El objetivo de este trabajo es elaborar un catálogo de eventos compuesto por ciclones tropicales sintéticos y sus correspondientes mapas de oleaje y de mareas de tormenta para la costa mexicana, a fin de que puedan ser utilizados para la estimación de zonas de riesgo en la costa utilizando un protocolo de búsqueda para la identificación de eventos análogos. Para ello, se plantean los siguientes objetivos específicos:

1. Generación de un catálogo de eventos de ciclones tropicales sintéticos para el litoral

Mexicano a partir de la metodología de Emanuel (2006) y Emanuel et al. (2006, 2008). El

catálogo está compuesto por información de trayectoria, intensidad, radio de vientos

máximos y presión mínima para cada evento.

2. Generación de un catálogo de campos de vientos a partir de los eventos sintéticos

generados en (1) utilizando la metodología de Emanuel y Rotunno (2011).

3. Generación de un catálogo de mapas de oleaje máximo y de marea de tormenta máxima

para cada uno de los eventos sintéticos.

4. Desarrollo de un protocolo de búsqueda para la predicción de zonas de peligro por oleaje y

marea de tormenta ante eventos reales (pronóstico oficial) a partir del catálogo de datos

sintéticos.

A continuación se da una descripción de los servicios realizados en este trabajo con el fin

de cumplir el objetivo general. Los servicios están desarrollados de manera que cada uno de ellos cumplan con uno de los objetivos especificos de los trabajos. Las especificaciones técnicas de la metodología se encuentran en los anexos a este documento.

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Generación de eventos sintéticos

Este trabajo no pretende generar información para hacer análisis estadísticos, sin embargo, si plantea generar una base de datos de oleaje y marea de tormenta robusta que se pueda utilizar para estimar zonas de peligro. Si consideramos el número de ciclones tropicales que han llegado a tierra a costas mexicanes (según el Servicio Meteorológico Nacional de México entre 1970 y 2011 entrarón a territorio nacional 189 eventos, incluidos depresiones tropicales), tenemos un numero muy limitado de eventos y por lo tanto es muy probable que eventos futuros sean muy distintos a los que ya se han presentado. Esto representa una importante limitación para una base de datos que pretenda ser utilizada de manera operacional, por lo cual los eventos sintéticos representan una importante alternativa. A partir de estos eventos, es posible contar con una base de datos robusta, en el cual se calcule el oleaje y la marea de tormenta a priori, que aumente las posibilidades de encontrar eventos análogos a eventos que esten ocurriendo en tiempo real. El desarrollo de un protocolo de busqueda de eventos análogos permitirá encontrar estos eventos en un muy corto tiempo, y así poder estimar rápidamente zonas de peligro que serán incluidos en boletines de aviso de peligros ante eventos ciclonicos.

Considerando que los eventos sintéticos proveerán un catálogo robusto de eventos

ciclónicos (3100 eventos en total), este podrá utilizarse para la asociación con eventos en tiempo real y con los mapas elaborados a priori de oleaje y mareas de tormenta para cada uno de los eventos sintéticos y de esa manera predecir zonas de riesgo. Así, de los eventos sintéticos se realizará un procesamiento de la información a fin de poderse utilizar para la generación de los campos de viento de cada evento y su eventual uso en la modelación numérica. Por otro lado, se procesará la información de trayectoria e intensidad de vientos que permita la fácil identificación de eventos de acuerdo a dichos parámetros.

Los eventos sintéticos de ciclones tropicales utilizados en este trabajo se obtuvieron a

partir de estadísticas termodinámicas y cinemáticas derivadas de un modelo global y datos de re-análisis. Esta misma metodología ha sido utilizada con éxito para caracterizar climatologías de ciclones tropicales en base al clima global, como se describe en Emanuel et al. (2006, 2008) y se presenta en el Anexo A. En esta sección se da una breve descripción de la metodología de generación de los eventos.

La génesis de los eventos se realiza a través del sembrado de vórtices de manera aleatoria,

que si bien en un principio se basó en las estadísticas históricas de zonas de génesis (Emanuel 2006; Emanuel et al. 2006), posteriormente se decidió hacerlo de manera indiscriminada a fin de poder incluir efectos del cambio climático (Emanuel et al. 2008). Los vórtices se distribuyen en todo momento, sin importar latitud, temporada, temperatura superficial del océano u otros factores. La única condición existente es que las tormentas no se pueden formar si se encuentran dentro de los primeros 2 grados de latitud (Norte y Sur) respecto al ecuador. Los vórtices no se convierten en ciclones tropicales necesariamente, de hecho, la mayoría sucumben a un bajo potencial de intensidad, baja entropía en la tropósfera media y a un alto corte vertical del viento (Emanuel, et al., 2008). Únicamente los vórtices que desarrollan velocidades de al menos 21 m/s son los que se convierten en ciclones tropicales.

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Una vez realizada la ciclogénesis las trayectorias son determinadas por medio del modelo beta y de advección de Marks (1992), en el cual se asume que la tormenta se desplaza con relación a los vientos medios ambientales de la troposfera más una corrección debido al cambio de la fuerza de coriolis por la latitud (efecto beta). La trayectoria de la tormenta se obtiene como el promedio ponderado de los flujos a dos niveles, 250 y 850 hPa, obtenidos de 30 años del reanálisis atmosférico del National Center for Environmental Prediction (NCEP).

La intensidad de los campos de viento se obtiene utilizando un modelo determinístico

acoplado océano-atmósfera conocido como CHIPS en sus siglas en inglés (Coupled Hurricane Intensity Prediction System). Este modelo utiliza como condiciones de frontera información del estado termodinámico y el corte vertical del viento obtenidos de estadísticas de modelos globales, temperatura y humedad relativa de la tropósfera media, asignando la entropía media mensual a 600 hPa del modelo global a la variable de entropía en el modelo CHIPS. También utiliza la temperatura superficial del océano y la estructura térmica de las capas superiores.

Utilizando dicha metodología, se generaron un total de 1550 huracanes para el Golfo de

México y Mar Caribe, y un total de 1550 huracanes para el Pacífico mexicanos, dando un total de 3100 eventos sintéticos utilizados en este estudio. Cabe destacar que los eventos fueron generados y proporcionados para este trabajo por el Dr. Kerry Emanuel del Massachusetts Institute of Technology. En la figura 2 se muestran ejemplos de trayectorias de eventos sintéticos para 100 casos en el Océano Pacífico y 100 en el Golfo de México y Mar Caribe. Con la finalidad de mostrar que los eventos sintéticos no sólo pueden ser utilizados como eventos análogos, sino que pueden ser utilizados para la estimación de periodos de retorno u otros análisis estadísticos que reflejen la climatología de ciclones tropicales en México. En la figura 3 se muestra un ejemplo de la probabilidad de ocurrencia para la latitud y longitud de entrada a tierra de los eventos históricos y los eventos sintéticos, mostrando patrones similares.

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Figura 2. Ejemplos de 100 huracanes sintéticos mostrando su intensidad y trayectoria en el a)

Pacífico (panel superior) Golfo de México y Mar Caribe (panel inferior).

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Figura 3. Probabilidad de ocurrencia de latitud (paneles izquierdos) y longitud (paneles derechos)

para el Golfo de México y Mar Caribe (paneles superiores) y el Pacifico (paneles inferiores) en base a eventos históricos y sintéticos.

Cada uno de los 3100 eventos sintéticos cuenta con la siguiente información:

Fecha

Hora

Longitud

Latitud

Velocidad máxima

Radio de vientos máximos

Presión central

Presión neutral (atmosférica fuera de la región de influencia del ciclón tropical) La fecha y hora se debe a que los eventos sintéticos son generados y controlados con las

características reales de la atmósfera entre 1980 y 2010, según son proporcionadas por el reanálisis de NCAR. Por lo tanto, ésta información de los eventos sintéticos permite conocer la trayectoria de los eventos y generar los campos de viento correspondiente a cada evento utilizando alguna parametrización como se describe en la siguiente sección.

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Generación de campos de viento

Con la información que caracteriza cada uno de los eventos sintéticos es posible la generación de campos de viento con variación espacio-temporal correspondiente a cada evento, utilizando modelos paramétricos. En el Laboratorio de Ingeniería y Procesos Costeros de la Unidad Académica Sisal del Instituto de Ingeniería se han realizado varios estudios relacionados al uso de modelos paramétricos para la generación de campos de viento para eventos de ciclones tropicales para su uso en la modelación de oleaje, entre ellos los trabajos de Robles Díaz (2012) y de Ruiz Salcines (2013) En dichos trabajos se han evaluado los modelos de Young and Sobey (1981), Holland (1980), Emanuel y Rotunno (2011), Depperman (1947), Jelesnianski et al. (1992) y Emanuel (2004). Si bien en el trabajo de Díaz-Robles (2012) solamente se probaron los primeros 3 modelos paramétricos, sin lograr establecer cual modelo da mejores resultados de manera general, en el trabajo de Ruiz-Salcines (2013) se estableció que el modelo paramétrico de Emanuel y Rotunno (2011), es el que provee los mejores resultados. Este modelo se basa en la siguiente ecuación:

Donde: V(r) = Velocidad del viento en un radio r r= Radio existente del centro del vórtice a cada elemento en la malla Rm= Radio de vientos máximos del evento Vm= Intensidad de vientos máximos F= Fuerza de Coriolis

Utilizando la información de los eventos sintéticos en la formulación anterior es posible obtener un campo de vientos para cada paso de tiempo del evento sintético, y así generar mapas espacio-temporales de los vientos que sirven para el forzamiento de los modelos de oleaje e hidrodinámicos. Sin embargo, es necesario también contar con los campos de presión atmosférica para el modelo hidrodinámico. Para obtener la presión atmosférica se utilizó el modelo de Holland (1980) el cual es un modelo analítico que se basa en la siguiente ecuación:

Donde: P(r) = Presión atmosférica en un radio r r = Radio existente del centro del vórtice a cada elemento en la malla pc = Presión atmosférica en el centro del ciclón tropical pn = Presión atmosférica ambiental (fuera de la influencia del ciclón tropical) Rm= Radio de vientos máximos del evento B= Parámetro de forma de Holland En el Anexo B se incluyen los artículos de Emanuel y Rotunno (2011) y de Holland (1980)

para consultar mayor información acerca de las formulaciones. En base a las formulaciones paramétricas se generaron los campos de vientos con

variación espacio-temporal para cada uno de los eventos sintéticos, generando la cantidad de 3100 campos de viento. La resolución espacial de los campos de vientos es de 0.1° en x y y, mientras que la resolución temporal es de 1 hora, cubriendo toda la duración de cada uno de

𝑉(𝑟) =2𝑟 (𝑅𝑚𝑉𝑚 +

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𝑓𝑅𝑚)

𝑅𝑚2 + 𝑟2

−𝑓𝑟

2

𝑃(𝑟) = 𝑝𝑐 + (𝑝𝑛 − 𝑝𝑐)𝑒(−𝑅𝑚

𝑟 )𝐵

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los eventos. Cabe mencionar que cada evento tiene una duración distinta, con lo cual los archivos de resultados de campos de viento no tienen la misma extensión. En la figura 4 se muestran cuatro instantes de campos de viento y presión atmosférica para distintos eventos.

Figura 4. Campos de viento generados por el modelo de Emanuel y Rotunno (2011) para el

huracán Jimena (2009) en el Pacifico (panel superior izquierdo) y el huracán Isidoro (2002) en el Golfo de México (panel superior derecho), así como sus eventos sintéticos homólogos para el Pacífico (panel inferior izquierdo)y el Golfo de México (panel inferior derecho).

Para cada evento sintético se analizó la información en cada nodo para obtener los valores máximos de intensidad de vientos y con ellos generar mapas de envolventes máximas para cada evento sintético. En la figura 5 se muestra la envolvente máxima de intensidad de viento para un evento sintético en el Golfo de México y Mar Caribe, y uno en el Pacífico.

Figura 5. Envolvente de valores máximos de altura de ola significante para un evento sintético en

el Golfo de México (panel izquierdo) y en el Pacífico (panel derecho).

a)

d)

b)

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Modelación numérica

Una vez obtenidos los campos de viento de cada uno de los eventos sintéticos, estos se utilizaron para forzar los modelos de oleaje e hidrodinámico. A continuación se da una descripción de las mallas, batimetrías, y los modelos numéricos empleados.

Mallas computacionales y batimetrías

Las mallas utilizadas en la modelación numérica son mallas flexibles compuestas por elementos triangulares que permiten una mejor resolución en la zona costera de México, sin implicar un aumento considerable en el tiempo de cómputo. Las mallas fueron generadas a partir de la herramienta Mesh Generator del MikeZero de DHI, la cual se presenta en el Anexo C. A fin de contar con mallas lo suficientemente finas que permitan un tiempo razonable de cómputo, se estableció un área máxima de 0.01°, con un espaciamiento en la costa de aproximadamente 10 km tanto para el Pacífico como para el Golfo de México y Mar Caribe. En el caso del modelo hidrodinámico se utilizó una malla con mayor resolución en la zona costera en ciudades con puertos, teniendo un área máxima de 0.0001° en el Golfo de México y Mar Caribe, y 0.0005° en el Pacifico. La figura 6 muestra la malla computacional del Golfo de México y Mar Caribe y la figura 7 muestra la malla computacional del Pacífico.

Figura 6. Malla computacional para el Golfo de México y Mar Caribe.

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Figura 7. Malla computacional para el Pacífico.

La batimetría a emplear está compuesta por distintas fuentes de datos. En primer lugar se

utilizó la batimetría ETOPO1 (Amante and Eakins 2009), la cual fue complementada con información de cartas náuticas, en particular en las zonas donde existen APIs. Además, algunas zonas fueron complementadas con información batimétrica detallada, como en el caso de Yucatán y Veracruz. La batimetría final está conformada por las bases de datos antes mencionadas. La figura 8 muestra la batimetría resultante en la malla computacional para el Golfo de México y Mar Caribe y la figura 9 para el Pacífico. Es importante aclarar que la línea de costa utilizada como límite para la malla computacional es la línea de costa obtenida del World Vector Shoreline de la NOAA con una resolución de 1:250,000. Al generar las mallas, esta resolución fue modificada para tener una resolución de la costa de 10 km y hasta de 1 km en las zona costeras donde se encuentran las Administraciones Portuarias Integrales (APIs), a fin de no tener elementos demasiado pequeños de limiten la velocidad de cómputo de los modelos. A pesar de que la línea de costa del World Vector Shoreline es la mejor información disponible, esta tiene errores de hasta 500 m, con lo cual la malla de cálculo en ocasiones puede cortarse en cotas batimétricas por debajo del nivel cero, así como por encima de éste. Es debido a esto, que al generar la batimetría existen zonas con valores positivos, como la zona del Golfo de Tehuantepec o el Alto Golfo de California.

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Figura 8. Batimetría utilizada para el Golfo de México y Mar Caribe.

Figura 9. Batimetría utilizada para el Pacífico.

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Modelo de oleaje

Para la generación y propagación del oleaje generado por los eventos sintéticos se utilizó el modelo espectral de oleaje de tercera generación, MIKE 21 SW, basado en mallas no estructuradas. El modelo simula el crecimiento, transformación y decaimiento del oleaje generado por viento (sea) y el oleaje de fondo (swell) en zonas costa fuera y en la zona litoral. El modelo MIKE 21 SW incluye los siguientes fenómenos físicos:

Crecimiento del oleaje debido a la acción del viento

Interacción no lineal entre olas

Disipación debido al descrestamiento (white-capping)

Disipación debido a la fricción de fondo

Disipación por asomeramiento induciendo la rotura del oleaje

Refracción y difracción debido a variaciones batimétricas

Interacción oleaje – corriente Este modelo incluye dos tipos de formulaciones, la formulación paramétrica

direccionalmente desacoplada, y una formulación totalmente espectral. El modelo se basa en la ecuación de conservación de acción de oleaje descrita en Komen et al. (1994) y Young (1999). A continuación se presenta una breve descripción de la formulación empleada, la cual es descrita a detalle en Sørensen et al. (2004).Para una descripción detallada, se puede consultar el anexo D.

El MIKE 21 SW esta formulado en términos de dirección de oleaje, θ, y la frecuencia

angular relativa, σ, donde la densidad de acción, 𝑁(σ, θ) está relacionada a la densidad de energía, E(σ, θ) por:

𝑁(σ, θ) =E(σ, θ)

σ

En aplicaciones a gran escala, la ecuación de balance de acción de oleaje se formula en

coordenadas esféricas, donde la evolución del espectro de oleaje en una posición está dada por la latitud ∅, y la longitud 𝜆, en un instante 𝑡, de la siguiente manera:

𝛿𝑁

𝛿𝑡+

𝛿

𝛿∅𝑐∅𝑁 +

𝛿

𝛿𝜆𝑐𝜆𝑁 +

𝛿

𝛿𝜎𝑐𝜎𝑁 +

𝛿

𝛿𝜃𝑐𝜃𝑁 =

𝑆

𝜎

La fuente de energía 𝑆, representa una sobreposición de distintas funciones fuentes que

describen los múltiples fenómenos físicos descritos por:

𝑆 = 𝑆𝑖𝑛 + 𝑆𝑛𝑙 + 𝑆𝑑𝑠 + 𝑆𝑏𝑜𝑡 + 𝑆𝑠𝑢𝑟𝑓

Donde 𝑆𝑖𝑛 representa la energía del viento transferida de manera lineal y no lineal de

acuerdo con Janssen (1989, 1991) y Janssen et al. (1989); 𝑆𝑛𝑙 representa las interacciones no lineales ola-ola definidas por Hasselmann and Hasselmann (1985) y Hasselmann et al. (1985); 𝑆𝑑𝑠 es la disipación de energía debido al descrestamiento (whitecapping) descrito en Komen et al. (1994), 𝑆𝑏𝑜𝑡 es la disipación de energía por fricción de fondo descrita en Johnson y Kofoed-

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Hansen (2000); y 𝑆𝑠𝑢𝑟𝑓 es la disipación de energía por rotura inducida por fondo, descrita por

Battjes y Janssen (1978) y Eldeberky y Battjes (1996). Es importante menciona que este modelo ha sido utilizado de manera satisfactoria en el área de estudio para modelar eventos extremos en el Golfo de México (Appendini et al. 2013), la intensificación del clima marítimo (Appendini et al. 2014) y el potencial energético en el Mar Caribe (Appendini et al. 2015)

La discretización de las ecuaciones de gobierno se realiza utilizando el método de

volúmenes finitos centrado en la celda, tanto para el espacio geográfico como espectral, utilizando una malla no estructurada para el dominio geográfico. La integración en tiempo se basa en una aproximación de paso fraccional aplicando un método de multisecuencia explícito para la propagación de acción de oleaje.

Entre los datos de entrada al modelo están la malla con la batimetría de la zona de

estudio; la fricción del fondo; las condiciones iniciales de nivel de la superficie libre; las condiciones de frontera que puede ser cerrada, condiciones de oleaje (parámetros o espectros), así como las condiciones de viento. En el caso de este estudio, se emplearon fronteras cerradas con condiciones de viento de los campos de viento obtenidos para cada uno de los eventos sintéticos.

Los resultados que arroja el modelo numérico en cada uno de los elementos de la malla y

para cada paso de tiempo consisten en los parámetros de oleaje (altura, periodo, dirección, potencia de oleaje), así como espectros de oleaje para localidades seleccionadas. Además de obtener los resultados en todo el dominio es posible extraer series temporales en puntos determinados, así como secciones transversales de los parámetros de oleaje en zonas de interés. Para este trabajo solamente se guardaron los parámetros de oleaje, que son los que podrán ser utilizados para el pronóstico de zonas de peligro en la costa. La figura 10 muestra el diagrama de flujo del procedimiento utilizado para calcular los resultados del modelo espectral de oleaje para cada evento simulado (un total de 3100 eventos en ambas cuencas)

Figura 10. Diagrama de flujo del procedimiento utilizado para la modelación de oleaje.

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El modelo fue calibrado en tres fases. En primer lugar se estudió la resolución espectral y direccional necesaria para evitar el fenómeno de “manguera de jardín” (garden sprinkler effect, GSE), tratando de mantener un coste computacional aceptable. Posteriormente, el oleaje fue calibrado a través de los parámetros relativos a descrestamiento (whitecapping) en circunstancias de vientos de baja intensidad (calmas y Nortes) empleando el campo de vientos de reanálisis CFSR. Finalmente, se calibró en presencia de vientos intensos (huracanes) a través de la limitación del crecimiento del espectro, estableciendo un límite de saturación en la energía del espectro, en relación con la intensidad del viento. Si bien existen los trabajos de Appendini et al. (2014, 2013), no se utilizó dicho setup, ya que en esos trabajos se establece un valor de descrestamiento bajo para compensar que en reanálisis atmosféricos se subestima los vientos de huracanes. Debido a que en este caso se están utilizando velocidades de vientos establecidas por modelos paramétricos, dicho setup sobreestimaría los valores de oleaje generados por huracanes. De esta manera, se utilizó el setup determinado por Ruiz Salcines (2013). En la tabla 1 se resumen todos los parámetros utilizados y el valor asignado a cada variable en el setup del modelo MIKE 21 SW.

Tabla 1. Especificaciones utilizadas en el modelo de oleaje

Parámetro Valor utilizado

Dominio EPA Batimetría del Pacífico 22,170 nodos y 42,948 elementos

Dominio GOM Batimetría del Golfo de México y Mar Caribe 14,584 nodos y 28,225 elementos

Tiempo Pasos de tiempo: Dependiente del evento Intervalo de tiempo: 1 hora Fecha Inicial: Dependiente del evento

Ecuaciones básicas Formulación Espectral: Completa Formulación del tiempo: No estacionario

Discretización espectral Tipo: Logarítmica Número de frecuencias: 32 Frecuencia mínima: 0.05 Hz Factor de frecuencia: 1.085

Discretización direccional Tipo: Rosa de 360 grados Número de direcciones: 32

Tipo de solución De orden bajo con algoritmo rápido

Viento Dependiente del evento Interacción océano-atmósfera: Acoplado Parámetro de Charnock: 0.01

Transferencia de energía Incluida con interacciones cuádruples

Criterio de Rotura Ruessnik et al. (2003)

Fricción con el fondo Modelo: Rugosidad de Nikuradse Valor: Constante de 0.04

Descrestamiento Modelo: White Capping Coef. de disipación C dis: Constante de 3.5 Coef. de disipación Delta dis: Constante de 0.6

Condiciones iniciales Tipo: Espectro de formula empírica Formulación: JONSWAP fetch growth expression

Condiciones de frontera Cerradas

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Los resultados obtenidos para cada evento fueron analizados con el propósito de generar la información necesaria para el catálogo de eventos. Para cada evento se analizó cada nodo computacional a fin de obtener los valores máximos de altura de ola significante y potencia de oleaje. Con los valores obtenidos se generaron los mapas de envolventes máximas que constituyen el catálogo de eventos. En la figura 11 se muestra la envolvente máxima de altura de ola significante y en la figura 12 de la potencia de oleaje para un evento sintético.

Figura 11. Envolvente de valores máximos de altura de ola significante para un evento sintético

en el Golfo de México y Mar Caribe (panel izquierdo) y en el Pacífico (panel derecho).

Figura 12. Envolvente de valores máximos de altura de ola significante para un evento sintético

en el Golfo de México y Mar Caribe (panel izquierdo) y en el Pacífico (panel derecho).

Modelo de marea de tormenta

Para la determinación de la marea de tormenta se utilizó el modelo hidrodinámico MIKE 21 HD de malla flexible (FM), el cual se basa en la solución numérica de las ecuaciones de Navier-Stokes para flujos incompresibles bajo las suposiciones de Boussinesq y de presión hidrostática. Así, el modelo se conforma por las ecuaciones de continuidad, momento, temperatura, salinidad y densidad (solo en función de temperatura y densidad), bajo un esquema cerrado de turbulencia. Este modelo permite la especificación de una gran variedad de condiciones de frontera, configuraciones topobatimétricas, condiciones iniciales, resistencia

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del fondo y forzamientos de viento. En este caso, se utilizó la información de las mallas del Pacifico y el Golfo de México y Caribe Mexicano y se forzó con cada uno de los campos de viento de eventos sintéticos a fin de obtener la sobreelevación del nivel del mar durante el paso de cada uno de los ciclones tropicales determinados anteriormente. A continuación se da una breve descripción del modelo, mientras que en el Anexo E se encuentra la documentación científica del mismo, para mayor detalle.

Las ecuaciones de gobierno del Mike 21 HD utilizan coordenadas cartesianas y se

presentan a continuación. Ecuación local de continuidad:

Las ecuaciones de momento para las componentes x- e y- son respectivamente:

donde t es el tiempo; x, y, z las coordenadas cartesianas; u, v, w las componentes de velocidad en la dirección x, y, z; ƞ la elevación de superficie libre; d la profundidad; f el parámetro de Coriolis; g la aceleración gravitacional; ρ la densidad del agua; ρo la densidad de referencia del agua; Pa la presión atmosférica; Fu y Fv son los términos horizontales del esfuerzo; S la magnitud de la descarga debido a fuentes puntuales y us,vs es la velocidad de descarga. La discretización espacial de las ecuaciones fundamentales se realiza por el método de celdas centradas de volúmenes finitos, utilizando mallas no estructuradas en el plano horizontal.

Entre los datos de entrada al modelo están la malla con la batimetría de la zona de

estudio; la resistencia del fondo; las condiciones iniciales de nivel de la superficie libre y/o las componentes de velocidad; las condiciones de frontera que puede ser cerrada, nivel de la superficie libre o la descarga; así como otras fuerzas relevantes como pudiera ser la velocidad y dirección del viento obtenida de los eventos sintéticos, fuentes y sumideros de descargas, y en aplicaciones marinas las mareas y los tensores de radiación del oleaje.

Los resultados obtenidos del modelo numérico en cada uno de los elementos de la malla y

para cada paso de tiempo consisten en la elevación de la superficie libre y profundidad, velocidades y flujos en u y v, de los cuales es posible derivar otros parámetros. Además de

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obtener los resultados en todo el dominio es posible extraer series temporales en puntos determinados, así como secciones transversales de los niveles, y flujos en zonas de interés. Para este trabajo solamente se guardó la superficie libre y las velocidades de corrientes. La superficie libre determina la marea de tormenta y es el parámetro a utilizar para el pronóstico de zonas de peligro por inundación en la costa.

La figura 13 muestra el diagrama de flujo del procedimiento utilizado para calcular los

resultados del modelo hidrodinámico para cada evento simulado (un total de 3100 eventos en ambas cuencas).

Figura 13. Diagrama de flujo del procedimiento utilizado para la modelación hidrodinámica

A pesar de que en México se presentan con frecuencia ciclones tropicales en ambas

cuencas en cada temporada, es difícil obtener mediciones en campo del fenómeno al tocar tierra. Como ejemplo, en la temporada de huracanes del presente año se tuvo la entrada a tierra del huracán Odile con categoría 3 a las costas de Baja California Sur. Como se muestra en la figura 14, a 6 horas antes de la entrada a tierra del fenómeno se pierde la señal del mareógrafo en Cabo San Lucas.

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Figura 14. Nivel del mar en la estación mareográfica de Cabo San Lucas

Esto impide considerablemente contar con información para la validación de los modelos

numéricos con los ciclones tropicales que tocan tierra en México. Así como se presentó este caso en el Pacífico, hay una gran cantidad de estaciones alrededor de ambas costas que presentan el mismo problema y conforme se analizan los registros más antiguos, la información es cada vez más escaza. Es por ello que para la calibración del modelo hidrodinámico se utilizó el caso del huracán Ike (2008), el cual tocó tierra en Galveston, EEUU. Si bien pudieran ser utilizadas las mediciones directamente, no se tuvo acceso a la información durante el transcurso del estudio, sin embargo, se realizó una comparación con los valores obtenidos por el modelo SLOSH de la NOAA. Este modelo ha sido evaluado extensivamente en las costas del Golfo de México en EEUU. Por ejemplo, el estudio de Glahn et al. (2009) presenta una evaluación del modelo SLOSH en el cual se comparan 570 mediciones de mareógrafos y marcas de agua (high water marks) para distintos eventos, mostrando resultados satisfactorios. Considerando que el modelo SLOSH considera los mismos factores que el MIKE 21 HD (presión atmosférica, tamaño de la tormenta, velocidad de traslación, trayectoria e intensidad de viento), se consideró adecuado utilizar los resultados obtenidos para el huracán Ike, como base de calibración del MIKE 21 HD FM. En la figura 15 se muestra la comparación de la marea obtenida con el SLOSH y la obtenida con el MIKE 21 HD FM para 3 distintas estaciones durante el paso de Ike. Se puede observar en los tres puntos que ambos modelos coinciden temporalmente con el pico máximo de marea de tormenta.

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Figura 15. Comparación de la marea de tormenta calculada con el SLOSH y el MIKE 21 HD FM En la tabla 2 se resumen todos los parámetros utilizados y el valor asignado a cada variable

en el setup del modelo MIKE 21 HD FM.

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Tabla 2. Especificaciones utilizadas en el modelo hidrodinámico Parámetro Valor utilizado

Dominio EPA Batimetría del Pacífico 24,397 nodos y 47,194 elementos

Dominio GOM Batimetría del Golfo de México y Mar Caribe 15,871 nodos y 30,675 elementos

Tiempo Pasos de tiempo: Dependiente del evento Intervalo de tiempo: 30 minutos Fecha Inicial: Dependiente del evento

Tipo de solución De orden bajo con algoritmo rápido

Profundidad Sin corrección

Inundado y secado de áreas Profundidad de secado: 0.005 m Profundidad de inundado: 0.05 m Profundidad de mojado: 0.1 m

Densidad Barotrópica

Viscosidad de remolino Tipo: Smagorinsky Valor: Constante de 0.28

Resistencia del fondo Tipo: Número de Manning Valor: Constante de 60 𝑚^(1/3)/𝑠

Fuerza de Coriolis Variable en el dominio

Viento Dependiente del evento

Fricción con el viento Tipo: Variación lineal acorde a la velocidad Velocidad: 7.5 m/s con fricción de 0.0012 Velocidad: 27.5 m/s con fricción de 0.0024

Condiciones iniciales Nivel del mar en reposo

Condiciones de frontera Nivel del mar y velocidades en reposo

Los resultados obtenidos para cada evento fueron analizados para generar la información

necesaria para el catálogo de eventos. Para cada evento se analizó cada nodo computacional a fin de obtener los valores máximos de nivel del mar. Con los valores obtenidos se generaron los mapas de envolventes máximas que constituyen el catálogo de eventos.

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Catálogo de eventos

El catálogo de eventos a ser utilizado para el pronóstico de zonas en peligro está conformado por la información generada en los apartados anteriores. Dicha información consiste por un lado en la base de datos de eventos sintéticos (trayectorias y campos de vientos) y por otro lado en la información generada por los modelos numéricos. Las trayectorias del catálogo de eventos serán utilizadas para encontrar los eventos análogos. Por otro lado, las envolventes de valores máximos serán utilizadas para que a través de los mapas de cada parámetro, el pronosticador tenga un panorama de los valores máximos esperados por un evento similar al pronosticado, y pueda establecer zonas de peligro. El catálogo de eventos está compuesto por la siguiente información.

1. Trayectorias de ciclones tropicales sintéticos.

2. Información de los parámetros de cada ciclón tropical (posición, intensidad, extensión,

etc.) durante todo su trayecto.

3. Mapa de vientos máximos obtenidos en cada nodo durante todo el trayecto del

evento.

4. Mapa de altura significante máxima obtenida en cada nodo, durante todo el trayecto

del evento.

5. Mapa de potencia máxima de oleaje generada por el evento durante todo su trayecto.

6. Mapa del nivel del mar máximo obtenido en cada nodo, durante todo el trayecto del

evento.

Este catálogo de eventos está ligado al protocolo de búsqueda de eventos análogos para

permitir que el pronosticador haga uso de los resultados para emitir su pronóstico de zonas de

peligro por oleaje y marea de tormenta. A continuación se da una descripción de las

componentes del catálogo de eventos.

Trayectorias de eventos sintéticos

Los eventos sintéticos se presentan en dos formatos. Por un lado, en el soporte magnético adjunto a este documento se encuentran todos los eventos sintéticos en formato KMZ, con lo cual los eventos pueden ser desplegados en Google Earth. El formato utilizado para su identificación es el siguiente:

&TR####.kmz Donde: & indica la cuenca a la que pertenece, siendo P = Pacifico y G = Golfo de México y Mar Caribe.

TR es un identificador que indica que se trata de la trayectoria del evento. #### es el número de evento, desde 0001 hasta 1500. Por ejemplo, el nombre PTR0739.kmz se refiere a la trayectoria en formato de Google

Earth del evento 739 en el Pacífico.

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Por otro lado, los eventos sintéticos se presentan en formato TXT, donde el formato para su identificación es el siguiente:

&BT####.txt Donde: & indica la cuenca a la que pertenece, siendo P = Pacifico y G = Golfo de México y Mar Caribe.

BT es un identificador que indica que se trata de la información del evento durante toda su trayectoria con datos cada dos horas, similar a la información conocida como Best Track.

#### es el número de evento, desde 0001 hasta 1500. Por ejemplo, el nombre GBT0064.txt se refiere a la información en formato de texto del

evento 64 en el Golfo de México y Mar Caribe. Estos archivos están organizados en columnas, donde los valores están separados por

tabulaciones y las columnas representan la siguiente información: 1. Número de evento 2. Año 3. Mes 4. Día 5. Hora 6. Latitud 7. Longitud 8. Intensidad máxima de vientos 9. Radio de vientos máximos 10. Presión atmosférica en el ojo del ciclón tropical 11. Presión atmosférica fuera de la influencia del evento

Resultados de la modelación numérica

Los resultados de la modelación numérica, tanto oleaje como hidrodinámica, fue procesada para realizar mapas de envolventes máximas. Estos mapas fueron generados y guardados en archivos con formato PNG, donde el formato para su nomenclatura es el siguiente:

&$$####.png Donde: & indica la cuenca a la que pertenece, siendo P = Pacifico y G = Golfo de México y Mar Caribe.

$$ indica el tipo de resultado del cual se trata la imagen, donde WD se refiere a la envolvente máxima de intensidad de viento, HD se refiere a la envolvente máxima del nivel del mar, SW se refiere a la envolvente máxima de altura de ola significante y WP se refiere a la envolvente máxima de potencia de ola.

#### es el número de evento, desde 0001 hasta 1500. Por ejemplo, el nombre PSW1485.png se refiere al mapa de envolvente máxima de altura

de ola significante en formato de imagen del evento 1485 en el Pacífico.

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Protocolo de búsqueda de eventos

Una vez generados los catálogos de eventos de vientos, oleaje, y marea de tormenta, con una nomenclatura que identifica claramente a cada uno de los productos generados, se procedió a la creación de un protocolo de búsqueda de eventos.

Este protocolo de búsqueda de eventos tiene el objetivo de ser empleado por los pronosticadores de la CONAGUA durante la época de huracanes para estimar las posibles zonas de afectación en base a los pronósticos oficiales del NHC. Por ejemplo, la figura 16 muestra eventos históricos (puntos) y el evento sintético análogo (líneas), mostrando la intensidad del evento en la misma escala de colores.

Figura 16. Eventos históricos (puntos) y su evento sintético homólogo para el Pacífico (paneles

izquierdos) y el Mar Caribe (paneles derechos).

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La figura 17 muestra las etapas planteadas para el uso del protocolo, el cual se describe a continuación de manera general.

1. El NHC de la NOAA emite el boletín de alerta ante un ciclón tropical, en el cual se

presenta la posición actual del ciclón, su posible trayectoria, el cono de probabilidad

del ciclón, y la velocidad de vientos máxima estimada. Si la trayectoria del ciclón

predice entrada a tierra, el pronosticador deberá obtener las coordenadas de entrada

a tierra de la trayectoria del pronóstico, el radio del cono de probabilidad en dicho

punto, la velocidad de viento estimada para dicha posición, así como la posición del

evento anterior a la entrada a tierra. Esta información la utilizará el pronosticador para

la búsqueda de eventos en el catálogo.

2. En base al protocolo de búsqueda, usando las coordenadas y el radio se obtendrá el o

los eventos sintéticos que lleguen a tierra dentro del radio del pronóstico.

3. En caso de ser un único evento, el pronosticador obtendrá el código del evento, con lo

cual podrá acceder a los mapas para poder determinar las zonas posibles de afectación

y hacer una evaluación del tamaño de ola y nivel del mar esperados a consecuencia del

evento.

4. En caso de que se encuentren más de un evento, se procederá a identificar los eventos

sintéticos que arriban a tierra en dicha posición dentro del cono de predicción. De

estos se seleccionarán en primer lugar los eventos que presenten velocidades de

viento similares a las estimadas por el pronóstico oficial y en segundo lugar los eventos

que presenten una dirección de avance similar al de la predicción (para lo cual se

tomará la posición anterior a la entrada a tierra). De los eventos seleccionados, el

pronosticador obtendrá el código de eventos para poder analizar los mapas del

catálogo de eventos. A partir de dicha información, el pronosticador podrá estimar las

posibles zonas de afectación y hacer una evaluación del tamaño de ola y nivel del mar

esperados a consecuencia del evento.

5. Cada 6 horas o cada vez que el NHC emita un boletín de pronóstico, se realizará el

mismo procedimiento. Conforme avance hacia tierra el ciclón, el cono de predicción

disminuirá su radio, con lo cual los pronósticos de zonas de afectación, altura de oleaje

y nivel del mar esperados, serán cada vez dados por un número más reducido de

eventos sintéticos.

6. Conforme se aproxime el evento a la costa, es posible que no se encuentren eventos

sintéticos en el cono de predicción. En caso de que esto suceda, se seleccionará el

evento más próximo en la base de datos.

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Figura 17. Diagrama esquemático del protocolo de búsqueda de eventos.

Con este protocolo, los pronosticadores de la CONAGUA podrán acceder de manera rápida

a los mapas de eventos sintéticos homólogos al evento real que esté sucediendo durante la temporada de huracanes, a fin de poder proveer un pronóstico de las zonas posibles de afectación, así como una estimación de la altura de ola y marea de tormenta en la costa. Esta herramienta puede ser utilizada en una computadora de escritorio y no requiere de un alto poder de cómputo.

El protocolo de búsqueda ha sido incorporado en un sistema computacional desarrollado

con el framework de desarrollo web Ruby on Rails junto con la API de Google Maps y una base de datos MySQL. El propósito del sistema es la búsqueda de eventos a partir de sus diferentes características de posición del evento y pronóstico de entrada, utilizando los radios de búsqueda que el usuario podrá especificar; así como la intensidad del evento al entrar a tierra.

La figura 18 muestra la pantalla de inicio de sistema, en la cual se muestra un mapa

(google maps) centrado en la República Mexicana, con un formulario de 6 campos diferentes y dos botones para realizar una búsqueda de eventos de ciclones tropicales sintéticos, en base al boletín oficial emitido por el NHC.

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Figura 18. Pantalla de inicio para la búsqueda de eventos sintéticos análogos.

En esta página el usuario especifica la posición (latitud y longitud) de la posición en la cual

se encuentra un ciclón tropical del cual se pretende emitir un aviso de peligro, así como un radio de búsqueda de eventos sintéticos. También en esta página se especifica la posición (latitud y longitud) pronosticada de entrada a tierra del evento, así como un radio de búsqueda. Los radios de búsqueda son especificados en kilómetros y se recomienda utilizar un radio pequeño (por ejemplo 20 km) para la posición del evento y un radio equivalente al menos al radio del cono de incertidumbre establecido por el boletín oficial del NHC. Estos radios pueden ser modificados, ya sea ampliándolo para encontrar mayor número de eventos, o reduciéndolo, a fin de limitar el número de eventos encontrados. En caso de que el usuario quiera poner más posiciones de la trayectoria del pronóstico oficial del NHC, el usuario puede seleccionar el botón de “Quitar Radios” y se despliega el formulario que se presenta en la figura 19.

Figura 19. Formulario para establecer una secuencia de posiciones según la trayectoria del

pronóstico oficial del NHC.

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Este formulario nos permite hacer una búsqueda filtrada con hasta 8 puntos. Los radios que se utilizan por defecto para esta búsqueda son los otorgados por el NHC para el cono de incertidumbre (Track Forecast Cone), establecidos al inicio de cada temporada de huracanes (la tabla 3 muestra los radios para la temporada 2014).

Tabla 3. Radio del cono de incertidumbre establecido por el NHC para la temporada de huracanes

del 2014.

Estos valores son establecidos previamente por el usuario al inicio de la temporada. En su

defecto, se puede seleccionar el botón de “Agregar radio” y se pueden establecer los valores deseados por el usuario. El sistema se encarga de hacer la busqueda con los radios correspondientes ya sea si los puntos se encuentran Golfo de México y Mar Caribe o en el Pacífico.

Al seleccionar el botón de “Buscar”, el sistema realiza la búsqueda de los eventos que

pasan por cada uno de los puntos y los radios establecidos. La pantalla que se despliega nos muestra el formulario con los datos con los que se realizó la búsqueda y el mapa actualizado con todos los eventos que coinciden con al menos una parte de su trayectoria dentro de los radios establecidos en la búsqueda. La figura 20 muestra un ejemplo de un evento en el Golfo de México, en donde el mapa muestra las líneas blancas que representan las rutas de los eventos sintéticos y los círculos de diferentes diámetros, según los radios utilizados para cada punto que se utilizó para realizar la búsqueda

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Figura 20. Trayectorias de eventos sintéticos localizados por el sistema de búsqueda en base a las especificaciones del usuario.

Una vez realizada la búsqueda y con el mapa mostrando todas las rutas de los eventos

encontrados, se pueden seleccionar los eventos deseados con solo dar click a la línea del evento. La figura 21 muestra en verde los eventos seleccionados que se quieren analizar, al tener trayectorias similares al pronóstico. Una vez seleccionados uno o varios eventos, las líneas de trayectoria se quedan marcadas pasando a un color verde y se despliega en la parte inferior una tabla con el número de los eventos seleccionados (figura 22). La tabla da la opción de filtrar estos eventos seleccionados para solo mostrar las líneas de trayectoria de estos.

Figura 21. Trayectorias de eventos sintéticos seleccionados manualmente por el usuario.

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Figura 22. Listado de eventos sintéticos seleccionados por el usuario, con la opción de filtrado.

Una vez que el usuario está satisfecho con la selección de eventos, podrá fácilmente

encontrar los mapas de envolventes máximas en el catálogo de eventos. Estos mapas deberán ser utilizados por el pronosticador para determinar las zonas en peligro de oleaje y marea de tormenta. En la figura 23 se muestra el pronóstico oficial del NHC en el Aviso 14A para el huracán Alex del 2010, así como las envolventes de altura de ola significante máxima obtenida para los eventos sintéticos seleccionados. Con esta información el pronosticador podrá emitir juicios sobre las zonas en peligro potencial por oleaje y marea de tormenta, para la emisión de boletines.

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Figura 23. Pronóstico del Aviso 14A del NHC para el huracán Alex del 2010 (panel superior) y

envolvente de altura de ola significante máxima de cada uno de los eventos sintéticos análogos identificados por el usuario.

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