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Marejada ciclónica


Una marejada ciclónica , una inundación por una tormenta , una marejada o una marea de tormenta es una inundación costera o un fenómeno similar a un tsunami de aumento del agua comúnmente asociado con sistemas climáticos de baja presión , como los ciclones . Se mide como el aumento del nivel del agua por encima del nivel de la marea normal y no incluye las olas.

El principal factor meteorológico que contribuye a una marejada ciclónica es el viento a alta velocidad que empuja el agua hacia la costa a lo largo de un tramo largo . [1] Otros factores que afectan la severidad de la marejada ciclónica incluyen la poca profundidad y la orientación del cuerpo de agua en la trayectoria de la tormenta, el momento de las mareas y la caída de presión atmosférica debido a la tormenta.

La mayoría de las víctimas durante los ciclones tropicales ocurren como resultado de las marejadas ciclónicas y las marejadas son una fuente importante de daños a la infraestructura y la propiedad durante las tormentas. [ cita requerida ] A medida que el clima extremo se vuelve más intenso y el nivel del mar aumenta debido al cambio climático , se espera que la marejada ciclónica cause más riesgo a las poblaciones costeras. [2] Las comunidades y los gobiernos pueden adaptarse mediante la construcción de infraestructura sólida, como barreras contra sobretensiones , infraestructura blanda, como dunas costeras o manglares , mejorando las prácticas de construcción costera y desarrollando estrategias sociales como alerta temprana, educación y planes de evacuación. [2]

Mecánica

Al menos cinco procesos pueden estar involucrados en la alteración de los niveles de las mareas durante las tormentas. [3]

Efecto viento directo

Los fuertes vientos en la superficie provocan corrientes en la superficie en un ángulo de 45 ° con la dirección del viento, por un efecto conocido como la espiral de Ekman . Las tensiones del viento provocan un fenómeno conocido como "configuración del viento", que es la tendencia de los niveles de agua a aumentar en la costa a favor del viento y a disminuir en la costa a barlovento. Intuitivamente, esto es causado por la tormenta que empuja el agua hacia un lado de la cuenca en la dirección de sus vientos. Debido a que los efectos de Ekman Spiral se extienden verticalmente a través del agua, el efecto es proporcional a la profundidad. El oleaje será impulsado hacia bahías de la misma manera que la marea astronómica. [3]

Efecto de la presión atmosférica

Los efectos de la presión de un ciclón tropical harán que el nivel del agua en el océano abierto aumente en regiones de baja presión atmosférica y disminuya en regiones de alta presión atmosférica. El aumento del nivel del agua contrarrestará la baja presión atmosférica de modo que la presión total en algún plano debajo de la superficie del agua se mantenga constante. Este efecto se estima en un aumento de 10 mm (0,39 pulgadas) en el nivel del mar por cada milibares (hPa) de caída de la presión atmosférica. [3] Por ejemplo, se esperaría que una tormenta importante con una caída de presión de 100 milibares tuviera un aumento del nivel del agua de 1.0 m (3.3 pies) debido al efecto de la presión.

Efecto de la rotación de la Tierra

La rotación de la Tierra provoca el efecto Coriolis , que dobla las corrientes hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur. Cuando esta curva lleva las corrientes a un contacto más perpendicular con la orilla, puede amplificar la marejada, y cuando desvía la corriente lejos de la costa tiene el efecto de disminuir la marejada. [3]

Efecto de las olas

El efecto de las olas, si bien es impulsado directamente por el viento, es distinto del de las corrientes impulsadas por el viento de una tormenta. El viento poderoso levanta olas grandes y fuertes en la dirección de su movimiento. [3] Aunque estas olas superficiales son responsables de muy poco transporte de agua en aguas abiertas, pueden ser responsables de un transporte significativo cerca de la costa. Cuando las olas rompen en una línea más o menos paralela a la playa, llevan una cantidad considerable de agua hacia la costa. A medida que rompen, el agua que se mueve hacia la orilla tiene un impulso considerable y puede correr por una playa en pendiente hasta una elevación por encima de la línea de flotación media, que puede exceder el doble de la altura de las olas antes de romper. [4]

Efecto lluvia

El efecto de la lluvia se experimenta predominantemente en los estuarios . Los huracanes pueden arrojar hasta 12 pulgadas (300 mm) de lluvia en 24 horas sobre áreas extensas y densidades de lluvia más altas en áreas localizadas. Como resultado, la escorrentía superficial puede inundar rápidamente arroyos y ríos. Esto puede aumentar el nivel del agua cerca de la cabecera de los estuarios de marea a medida que las aguas impulsadas por las tormentas que surgen del océano se encuentran con la lluvia que fluye río abajo hacia el estuario. [3]

Profundidad y topografía del mar

Además de los procesos anteriores, la marejada ciclónica y la altura de las olas en la costa también se ven afectadas por el flujo de agua sobre la topografía subyacente, es decir, la forma y profundidad del fondo del océano y la zona costera. Una plataforma estrecha , con aguas profundas relativamente cerca de la costa, tiende a producir un oleaje más bajo pero olas más altas y poderosas. Una plataforma ancha, con aguas menos profundas, tiende a producir una marejada ciclónica más alta con olas relativamente más pequeñas.

Por ejemplo, en Palm Beach, en la costa sureste de Florida , la profundidad del agua alcanza los 91 metros (299 pies) 3 km (1,9 millas) de la costa y los 180 m (590 pies) 7 km (4,3 millas) hacia afuera. Esto es relativamente empinado y profundo; La marejada ciclónica no es tan grande, pero las olas son más grandes en comparación con la costa oeste de Florida. [5] Por el contrario, en el lado del Golfo de Florida, el borde de la meseta de Florida puede estar a más de 160 kilómetros (99 millas) de la costa. Florida Bay , que se encuentra entre los Cayos de Florida y el continente, es muy poco profunda con profundidades de entre 0,3 m (0,98 pies) y 2 m (6,6 pies). [6] Estas áreas poco profundas están sujetas a marejadas ciclónicas más altas con olas más pequeñas. Otras áreas poco profundas incluyen gran parte de la costa del Golfo de México y la Bahía de Bengala .

La diferencia se debe a la cantidad de área de flujo a la que puede disiparse la marejada ciclónica. En aguas más profundas, hay más área y un oleaje puede dispersarse y alejarse del huracán. En una plataforma poco profunda y de suave pendiente, la marejada tiene menos espacio para dispersarse y es empujada a tierra por las fuerzas del viento del huracán.

La topografía de la superficie terrestre es otro elemento importante en la extensión de la marejada ciclónica. Las áreas donde la tierra se encuentra a menos de unos pocos metros sobre el nivel del mar, corren un riesgo particular de inundaciones por marejadas ciclónicas. [3]

Tamaño de la tormenta

El tamaño de la tormenta también afecta la altura de la marejada; esto se debe a que el área de la tormenta no es proporcional a su perímetro. Si una tormenta duplica su diámetro, su perímetro también se duplica, pero su área se cuadruplica. Como hay proporcionalmente menos perímetro para que la oleada se disipe, la altura de la oleada termina siendo mayor. [7]

Daños por la marejada ciclónica del huracán Ike en Gilchrist, Texas en 2008.

Tormentas extratropicales

Al igual que los ciclones tropicales, los ciclones extratropicales provocan un aumento del agua en alta mar. Sin embargo, a diferencia de la mayoría de las marejadas ciclónicas tropicales, los ciclones extratropicales pueden causar niveles más altos de agua en una gran área durante períodos de tiempo más prolongados, según el sistema.

En América del Norte, pueden ocurrir marejadas ciclónicas extratropicales en las costas del Pacífico y Alaska, y al norte de 31 ° N en la costa atlántica. Las costas con hielo marino pueden experimentar un "tsunami de hielo" que cause daños importantes en el interior. [8] Las marejadas ciclónicas extratropicales pueden ser posibles más al sur de la costa del Golfo, principalmente durante el invierno, cuando los ciclones extratropicales afectan la costa, como en la Tormenta del Siglo de 1993 . [9]

El 9 al 13 de noviembre de 2009 marcó un evento importante de marejada ciclónica extratropical en la costa este de los Estados Unidos cuando los restos del huracán Ida se convirtieron en una tormenta nororiental frente a la costa sureste de los Estados Unidos. Durante el evento, los vientos del este estuvieron presentes a lo largo de la periferia norte del centro de baja presión durante varios días, lo que obligó al agua a ingresar a lugares como la bahía de Chesapeake . Los niveles de agua aumentaron significativamente y se mantuvieron hasta 8 pies (2,4 m) por encima de lo normal en numerosos lugares a lo largo de Chesapeake durante varios días, ya que el agua se acumuló continuamente dentro del estuario debido a los vientos terrestres y las lluvias de agua dulce que fluían hacia la bahía. En muchos lugares, los niveles de agua estuvieron por debajo de los récords por solo 0.1 pies (3 cm). [ cita requerida ]

Medición de sobretensión

El oleaje se puede medir directamente en las estaciones costeras de mareas como la diferencia entre la marea pronosticada y el aumento observado del agua. [10] Otro método para medir el oleaje es mediante el despliegue de transductores de presión a lo largo de la costa justo antes de que se acerque un ciclón tropical. Esto se probó por primera vez para el huracán Rita en 2005. [11] Estos tipos de sensores se pueden colocar en lugares que estarán sumergidos y pueden medir con precisión la altura del agua sobre ellos. [12]

Después de que la oleada de un ciclón ha retrocedido, los equipos de topógrafos mapean las marcas de marea alta (HWM) en tierra, en un proceso riguroso y detallado que incluye fotografías y descripciones escritas de las marcas. Los HWM denotan la ubicación y elevación de las aguas de inundación de un evento de tormenta. Cuando se analizan los HWM, si los diversos componentes de la altura del agua se pueden dividir de modo que se pueda identificar la parte atribuible a la marejada, entonces esa marca se puede clasificar como marejada ciclónica. De lo contrario, se clasifica como marea de tormenta. Los HWM en tierra están referenciados a un datum vertical (un sistema de coordenadas de referencia). Durante la evaluación, los HWM se dividen en cuatro categorías según la confianza en la marca; sólo los HWM evaluados como "excelentes" son utilizados por el Centro Nacional de Huracanes en el análisis posterior a la tormenta del oleaje. [13]

Se utilizan dos medidas diferentes para las mediciones de mareas de tormenta y mareas de tormenta. La marea de tormenta se mide utilizando un datum vertical geodésico ( NGVD 29 o NAVD 88 ). Dado que la marejada ciclónica se define como el aumento del agua más allá de lo que se esperaría por el movimiento normal causado por las mareas, la marejada ciclónica se mide utilizando predicciones de mareas, con el supuesto de que la predicción de mareas es bien conocida y solo varía lentamente en la región en cuestión. a la oleada. Dado que las mareas son un fenómeno localizado, la marejada ciclónica solo se puede medir en relación con una estación de mareas cercana. La información de referencia de mareas en una estación proporciona una traducción del datum vertical geodésico al nivel medio del mar (MSL) en esa ubicación, luego, restando la predicción de mareas, se obtiene una altura de oleaje por encima de la altura normal del agua. [10] [13]

CHAPOTEAR

Ejemplo de ejecución SLOSH

El Centro Nacional de Huracanes pronostica marejadas ciclónicas utilizando el modelo SLOSH, que es una abreviatura de marejadas marinas, lacustres y terrestres de huracanes. El modelo tiene una precisión del 20 por ciento. [14] Las entradas de SLOSH incluyen la presión central de un ciclón tropical, el tamaño de la tormenta, el movimiento hacia adelante del ciclón, su trayectoria y vientos máximos sostenidos. La topografía local, la orientación de la bahía y el río, la profundidad del fondo del mar, las mareas astronómicas, así como otras características físicas, se tienen en cuenta en una cuadrícula predefinida denominada cuenca SLOSH. Se definen cuencas SLOSH superpuestas para la costa sur y este de los Estados Unidos continentales [15] Algunas simulaciones de tormentas utilizan más de una cuenca SLOSH; por ejemplo, las ejecuciones del modelo SLOSH del huracán Katrina utilizaron tanto la cuenca del lago Ponchartrain / Nueva Orleans como la cuenca del estrecho del Mississippi , para la llegada a tierra del norte del Golfo de México. La salida final de la ejecución del modelo mostrará la envolvente máxima de agua, o MEOW, que ocurrió en cada ubicación.

Para permitir las incertidumbres de seguimiento o pronóstico, generalmente se generan varias ejecuciones de modelos con parámetros de entrada variables para crear un mapa de MOM, o Máximo de máximos. [16] Para los estudios de evacuación de huracanes, se modela una familia de tormentas con trayectorias representativas para la región, y variando la intensidad, el diámetro del ojo y la velocidad, para producir alturas de agua en el peor de los casos para cualquier ocurrencia de ciclón tropical. Los resultados de estos estudios se generan normalmente a partir de varios miles de ejecuciones de SLOSH. Estos estudios han sido completados por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos , bajo contrato con la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias , para varios estados y están disponibles en su sitio web de Estudios de Evacuación de Huracanes (HES). [17] Incluyen mapas de los condados costeros, sombreados para identificar la categoría mínima de huracán que provocará inundaciones, en cada área del condado. [18]

Impactos

La marejada ciclónica es responsable de daños importantes a la propiedad y pérdida de vidas como parte de los ciclones. [ cita requerida ] La marejada ciclónica destruye la infraestructura construida, como carreteras, y socava los cimientos y las estructuras de los edificios. [ cita requerida ]

Las inundaciones inesperadas en los estuarios y las zonas costeras pueden atrapar a las poblaciones sin estar preparadas y provocar la pérdida de vidas. [ cita requerida ] La marejada ciclónica más mortífera registrada fue el ciclón de Bhola de 1970 . [ cita requerida ]

Además, la marejada ciclónica puede causar o transformar la tierra utilizada por los humanos a través de otros procesos, dañando la fertilidad del suelo , aumentando la intrusión de agua salada , dañando el hábitat de la vida silvestre y esparciendo químicos u otros contaminantes del almacenamiento humano. [ cita requerida ]

Mitigación

Aunque los estudios meteorológicos alertan sobre huracanes o tormentas severas, en las áreas donde el riesgo de inundaciones costeras es particularmente alto, hay advertencias específicas de marejadas ciclónicas. Estos se han aplicado, por ejemplo, en los Países Bajos , [19] España , [20] [21] los Estados Unidos, [22] [23] y el Reino Unido . [24] De manera similar, educar a las comunidades costeras y desarrollar planes de evacuación locales puede reducir el impacto relativo en las personas. [ cita requerida ]

Un método profiláctico introducido después de la inundación del Mar del Norte de 1953 es la construcción de presas y barreras contra marejadas ciclónicas (barreras contra inundaciones ). [ cita requerida ] Están abiertos y permiten el paso libre, pero se cierran cuando la tierra está bajo amenaza de una marejada ciclónica. Las principales barreras contra las marejadas ciclónicas son Oosterscheldekering y Maeslantkering en los Países Bajos, que forman parte del proyecto Delta Works ; la Barrera del Támesis que protege Londres ; y la presa de San Petersburgo en Rusia .

Otro desarrollo moderno (en uso en los Países Bajos) es la creación de comunidades de viviendas en los bordes de los humedales con estructuras flotantes, restringidas en su posición por pilones verticales. [25] Dichos humedales se pueden utilizar para acomodar la escorrentía y las oleadas sin causar daños a las estructuras, al mismo tiempo que se protegen las estructuras convencionales en elevaciones bajas algo más altas, siempre que los diques eviten la intrusión de las grandes oleadas.

Otros métodos de adaptación suave pueden incluir el cambio de estructuras para que se eleven para evitar inundaciones directamente o aumentar las protecciones naturales como manglares o dunas [ cita requerida ]

Para las áreas continentales, la marejada ciclónica es más una amenaza cuando la tormenta golpea tierra desde el mar, en lugar de acercarse desde tierra. [26]

Marejada ciclónica inversa

El agua también se puede succionar de la costa antes de una marejada ciclónica. Este fue el caso en la costa occidental de Florida en 2017, justo antes de que el huracán Irma tocara tierra, descubriendo tierras generalmente bajo el agua. [27] Este fenómeno se conoce como marejada ciclónica inversa , [28] o marejada ciclónica negativa . [29]

Marejadas ciclónicas históricas

Elementos de una marea de tormenta con marea alta
Destrucción total de la Península de Bolívar (Texas) por la marejada ciclónica del huracán Ike en septiembre de 2008

La marejada ciclónica más mortífera registrada fue el ciclón de Bhola de 1970 , que mató a hasta 500.000 personas en el área de la Bahía de Bengala . La costa baja de la Bahía de Bengala es particularmente vulnerable a las marejadas provocadas por ciclones tropicales. [30] La marejada ciclónica más mortífera del siglo XXI fue causada por el ciclón Nargis , que mató a más de 138.000 personas en Myanmar en mayo de 2008. La siguiente más mortífera en este siglo fue causada por el tifón Haiyan (Yolanda), que mató más de 6.000 personas en el centro de Filipinas en 2013 [31] [32] [33] y resultó en pérdidas económicas estimadas en $ 14 mil millones (USD). [34]

El huracán de Galveston de 1900 , un huracán de categoría 4 que azotó a Galveston, Texas , provocó una devastadora marejada en tierra; se perdieron entre 6.000 y 12.000 vidas, lo que lo convirtió en el desastre natural más mortífero que jamás haya golpeado a los Estados Unidos. [35]

La marea de tormenta más alta observada en los relatos históricos fue producida por el ciclón Mahina de 1899 , estimado en casi 44 pies (13,41 m) en la bahía de Bathurst , Australia , pero una investigación publicada en 2000 concluyó que la mayor parte de esto probablemente se debió a la subida de las olas debido a la escarpada topografía costera. [36] En los Estados Unidos, una de las mayores marejadas ciclónicas registradas fue generada por el huracán Katrina el 29 de agosto de 2005, que produjo una marejada ciclónica máxima de más de 28 pies (8,53 m) en el sur de Mississippi , con una altura de marejada ciclónica. de 27,8 pies (8,47 m) en Pass Christian . [37] [38] Otra marejada ciclónica récord ocurrió en esta misma área por el huracán Camille en 1969, con una marea de tormenta de 24,6 pies (7,50 m), también en Pass Christian. [39] Una marejada ciclónica de 14 pies (4,27 m) ocurrió en la ciudad de Nueva York durante el huracán Sandy en octubre de 2012.

Ver también

  • iconPortal meteorológico
  • Portal de ciclones tropicales
  • Portal de océanos
  • Inundación costera
  • Meteotsunami
  • Edificio a prueba de tsunamis
  • Ola gigante

Notas

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enlaces externos

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  • Datos sobre los desastres de Bangladesh en Wayback Machine (archivados el 29 de septiembre de 2007) de la organización de respuesta a desastres NIRAPAD.
  • Página sobre marejadas ciclónicas del Centro Nacional de Huracanes del NOAA NWS
  • "Las inundaciones de la costa este inglesa de 1953" en la Wayback Machine (archivado el 2 de febrero de 2009)
  • DeltaWorks.Org North Sea Flood de 1953, incluye imágenes, videos y animaciones.
  • Resultados del modelo de marejadas ciclónicas del Reino Unido e información de mareógrafos en tiempo real de la Instalación Nacional de Mareas y Nivel del Mar

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