INFORME TÉCNICO CSIC "Prestige"

 

Informe N: 12

 

 

TITULO: INVESTIGACION EN OCEANOGRAFIA OPERACIONAL EN EL CSIC: PREDICCION DE LAS TRAYECTORIAS DE LAS MANCHAS DE CRUDO DEL BUQUE PRESTIGE

 

1. Antecedentes generales y presentación

 

El vertido del buque Prestige ha generado desde mediado de noviembre de 2002 una serie de esfuerzos de diferentes grupos y centros de investigación oceanográfica del país con el fin de conocer y analizar la evolución del hidrocarburo. Las líneas de trabajo desarrolladas de forma paralela por los diferentes centros, han ido convergiendo formando finalmente una unidad de actuación en Oceanografía Operacional que se ha coordinado desde el Grupo de Trabajo creado al efecto por el CCA1. A partir de la creación de este Grupo, se han podido acometer los trabajos de predicción de forma más uniforme para todo el litoral afectado, desarrollando e implementando metodologías afines.

 

La multitud de factores implicados en el estudio del vertido del buque Prestige, ha dotado a este Grupo de un carácter multidisciplinar permitiendo distribuir las tareas a los diferentes especialistas en cada una de ellas. En Galicia, las predicciones elaboradas por el Grupo de la Universidad de Santiago/Meteogalicia se envían a la Consellería de Medio Ambiente de la Xunta. En Cantabria, las predicciones y análisis obtenidos, son transmitidos en tiempo real a la vertiente operacional, lo que ha permitido que se puedan coordinar las diferentes actuaciones con la antelación necesaria para optimizar los resultados. El caso piloto de Cantabria es relevante y podría extenderse a otras CCAA. En el CSIC, los datos obtenidos desde distintos centros e institutos (mediante boyas, satélites, vuelos aéreos, etc.) y las predicciones sobre las trayectorias de las manchas están disponibles en internet en la dirección http://www.imedea.uib.es/natural/goi/oceanography/prestige . En este informe se describe el trabajo realizado por el CSIC desde mediados de noviembre de 2002 y se muestran algunos ejemplos de los resultados obtenidos, en particular en relación a las predicciones de las trayectorias de las manchas.

 

1 Grupo de Trabajo creado por el Comité Científico Asesor el 12 de diciembre de 2002- información disponible en http://www.imedea.uib.es/oceanography/comision

 

 

2. Objetivo

 

El objetivo general es determinar y predecir las trayectorias de las manchas de fuel asociadas al vertido del buque Prestige así como determinar las condiciones de oleaje corrientes y viento para que se puedan planificar las actividades de limpieza y protección necesarias.

 

Los objetivos específicos son:

 

1. Proporcionar de forma operacional las posiciones iniciales, tamaño y evolución espacial y temporal de los focos de contaminación, información necesaria para la evaluación en tiempo real de las estrategias correctas de actuación destinadas a minimizar los efectos sobre el litoral.
2. Proporcionar de forma operacional las condiciones meteorológicas y de clima marítimo necesarias para la planificación de las actividades de las embarcaciones que operan en mar abierto.
3. Proporcionar de forma operacional las condiciones de oleaje, corrientes y viento en la costa necesarias para la planificación de las actividades de limpieza en playas y acantilados.
4. Proporcionar la información de oleaje, corrientes y vientos necesarios para la ubicación de medidas mecánicas de protección, tales como barreras, especialmente en la entrada de rías, estuarios y marismas en las zonas afectadas. Con esta información, se podrá elegir: ubicación, disposición y sistema de protección más adecuado (cierre total, barreras flotantes, ..); estudio de sistemas combinados de protección o determinación de zonas de sacrificio si fuera necesario; así como determinar los esfuerzo actuantes sobre las barreras con el fin de mejorar la eficiencia y fiabilidad de las mismos.
3. Contribución y enfoque del CSIC

 

 

A continuación se describe el esquema conceptual seguido en el CSIC así como los participantes principales y la metodología empleada.

 

Para la consecución de los objetivos anteriormente indicados se ha partido de la identificación diaria de la posición de las manchas de fuel desde medios aéreos (coordinado por SASEMAR y con participación también del INTA). En paralelo, se ha coordinado la obtención de datos oceanográficos in situ (campañas oceanográficas que ha llevado a cabo el IEO, boyas a la deriva del CSIC y la UPC, estimas desde satélites desde el CSIC y la ESA, etc.). Estos datos iniciales, junto con los datos de viento, densidad y oleaje, (obtenidos de bases de datos internacionales, de Puertos del Estado y también a través de Meteo-Galicia) permiten realizar una primera simulación del campo de corrientes tridimensionales en la zona afectada, con la que se obtiene una predicción de la trayectoria de las manchas a 12, 24 y 36 horas. A continuación, en un paso que se considera esencial y que ha sido la primera vez que se ejecuta en España, se “asimilan” en tiempo real los datos oceanográficos obtenidos en los modelos numéricos que se corrigen así, obteniéndose nuevos campos de corrientes a 12, 24 y 36 horas con los que se calculan finalmente las trayectorias de las distintas manchas de crudo identificadas para estos mismos tiempos. Estas predicciones vienen siendo comunicadas a los organismos responsables de la lucha contra la contaminación.

 

El esquema conceptual es por tanto:

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Resultados inicialmente obtenidos y metodologías:

 

 

La metodología de trabajo se desarrolla en cuatro fases, obtención de datos, modelos de predicción, asimilación de datos y simulación del vertido:

 

Fase1 : obtención de datos, proceso y archivo en un GIS.

Seguimiento de la posición de las manchas de fuel: SASEMAR proporciona información completa dos veces al día sobre la posición de las manchas principales. Más información disponible en: http://www.imedea.uib.es/natural/goi/oceanography/prestige . Asimismo, tanto el CEDRE como el IHP aportan información de la posición de las manchas obtenida a partir de sus vuelos. Más información disponible en: http://www.le-cedre.fr y en http://www.hidrografico.pt/hidrografico

 

 

Datos oceanográficos en la zona: campaña oceanográfica (IEO): desde el 14 al 22 de diciembre el IEO, mediante el buque oceanográfico B/O Cornide de Saavedra (I. P. Francisco Sánchez) realizó una campaña de medida de las condiciones oceanográficas en la zona comprendida entre Cabo Silleiro en el sur y Cabo Villano en el norte. Los datos de CTD obtenidos se transmitieron por primera vez en España en tiempo real al IMEDEA (CSIC-UIB), donde se han procesado y se han reenviado a los centros de modelización numérica de la Universidad de Harvard y del Instituto Hidrográfico Portugués. Las condiciones meteorológicas se obtienen de los modelos atmosféricos globales o bien a través de la Universidad de Santiago. Más información disponible en: http://www.imedea.uib.es/natural/goi/oceanography/prestige y en http://www.ieo.es/prestige.htm

 

 

Boyas a la deriva (CSIC): el día 19 de diciembre se lanzaron las primeras 4 boyas de deriva lagrangianas con la colaboración de un helicóptero de SASEMAR en los puntos 42º 40'N, 9º35'W; 42º57'N, 9º35'W; 43º05'N, 9º25'W y 42º52'N, 9º25'W. Las trayectorias de las boyas son seguidas mediante satélite y sus posiciones son transmitidas mediante la web del CSIC en el ICM ( http://www.cmima.csic.es ) a los centros de modelización. Más información disponible en http://eddy.uvigo.es/Argos y en: http://www.imedea.uib.es/natural/goi/oceanography/prestige .

 

 

 

Boyas a la deriva (AZTI): desde el hundimiento AZTI ha lanzado boyas de deriva entre Gijón y Cabo Matxitxako. La información relativa a trayectorias está disponible en http://www.azti.es .

 

 

Seguimiento por satélite de las manchas de fuel: el CSIC conjuntamente con el INTA y la ESA realiza un seguimiento diario siempre que existen imágenes disponibles, de los distintos satélites y sensores existentes. Más información disponible en: http://www.imedea.uib.es/natural/goi/oceanography/prestige .

 

 

 

 

Posición a las 14:20 de día 9/1/03 de las 6 boyas lanzadas

 

 

 

Fase2 : modelización numérica de las condiciones oceanográficas y meteorológicas.

 

El Instituto Hidrográfico Portugués (IHP) mediante los modelos de circulación HOPS y de oleaje SWAN obtiene la circulación inducida por viento y el oleaje en las zonas de estudio. Las simulaciones han sido realizadas asimilando las condiciones hidrográficas de dos campañas previas del IHP y asumiendo las mismas como representativas de las condiciones de Noviembre/Diciembre. Asimismo, Puertos del Estado proporciona resultados de los modelos de oleaje WAM. El Naval Research Laboratory (NRL) proporciona la circulación oceánica mediante el Princeton Ocean Model (POM) en toda la zona.

 

• Zonas de Estudio

Los dominios de simulación han sido inicialmente delimitados mediante una malla de baja resolución para las condiciones de contorno y dos de alta resolución para las zonas afectadas.

Dominio de baja resolución para la obtención de las condiciones de contorno en las zonas de alta resolución en la zona atlántica y cantábrica para el SWAN y el HOPS.

Dominio utilizado en la simulación del POM/NRL, WAM e HIRLAM/Puertos del Estado.

 

 

• Condiciones meteorológicas

 

Las condiciones atmosféricas se obtienen mediante la combinación de los modelos atmosféricos ALADIN de 10 Km. de resolución (predicción de 2 días en el área 5-44.8N, 0-12.2W) y el NOGAPS de 120 Km. de resolución (predicción de 6 días en el Atlántico Norte). Puertos del Estado proporciona las condiciones de vientos del modelo HIRLAM sobre la misma malla del WAM y el POM.

 

 

Fase 3: modelización numérica y predicción de trayectorias

 

a) Asimilación numérica, modelización oceánica y predicción trayectoria de manchas en la zona de vertido y en la vertiente Atlántica.

 

Las condiciones oceanográficas proporcionadas por el IEO, las trayectorias de las boyas de deriva proporcionadas por el CSIC, así como los datos meteorológicos proporcionados por los modelos atmosféricos, se asimilan en los centros de modelización, que obtienen las condiciones oceánicas.

 

A partir del día 18 de diciembre, en una experiencia que se realizó por primera vez en España, se asimilaron los campos oceanográficos y se realizaron las predicciones para el 19, 20 y 21. El 21 se asimilaron los datos de la campaña del IEO y se realizaron nuevas predicciones para 22, 23, 24 y 25 de diciembre.

 

Estos campos se introducen posteriormente en los modelos de dispersión del vertido desarrollados por NOAA para poder obtener su evolución. Las predicciones se coordinan desde el CSIC (IMEDEA).

 

Como ejemplo del tipo de información generada las corrientes obtenidas mediante el HOPS para el 18, se muestran a continuación:

 

Predicción 18 DiciembreCorrientes superficiales (Escala: 30 cm/s, arriba izquierda).Temperatura superficial (º C)

 

A continuación se muestran algunos ejemplos de las predicciones para las 12, 24 y 48 horas de los campos de Hs-olas-viento en la zona Atlántica y en la Cantábrica.

 

 

 

b) Modelización y predicción trayectoria de manchas en la vertiente Cántabra

 

Por su interés y relevancia se presenta el sistema establecido en la Universidad de Cantabria, consistente en un sistema de predicción para la zona costera de la vertiente Cántabra coordinado con el sistema Atlántico anteriormente mencionado y que está operativo desde el día 12 de Diciembre con su estructura actual. El sistema de predicción establecido recibe información de la predicción a 48 horas de oleaje, viento y corrientes en la plataforma Cantábrica. Esta información es facilitada por Puertos del Estado, el INM y la NRL americana. Con base a esta información se ejecutan los modelos de detalle de predicción local (referidos a la comunidad de Cantabria) propios de la Universidad de Cantabria.

 

Asimismo, se efectúan simulaciones hidrodinámicas, principalmente, de las zonas de rías y estuarios para la mejor ubicación de barreras y otros medios de protección.

 

Paralelamente se efectúan análisis de las predicciones a medio-largo plazo (3-6 días) de las condiciones oceanográficas y meteorológicas que son puestas en conocimiento de la Delegación de Gobierno y de la Consejería de Medio Ambiente para una mejor planificación de los operativos.

 

 

 

 

 

 

Figura. Sistema de corrientes superficiales facilitado por Puertos del Estado

 

 

Condiciones de oleaje en el Cantábrico facilitadas por INM/Puertos del Estado a partir del modelo WAM

 

 

 

 

 

Sistema de vientos facilitado por INM/Puertos del Estado a partir del modelo HIRLAM

 

 

 

 

Conviene indicar que la Universidad de Santiago/MeteoGalicia conjuntamente con el IST portugués también han puesto en marcha un sistema semejante al descrito anteriormente, sistema que puede seguirse en internet.

 

 

 

 

Fase 4: simulación de la trayectoria del vertido y de las manchas:

 

Los resultados obtenidos en las simulaciones numéricas sobre la circulación oceánica y los campos de viento, se introducen posteriormente en los modelos de dispersión del vertido desarrollados por NOAA (Agencia Nacional de la Atmósfera y el Océano norteamericana) para poder obtener su evolución. Este modelo, se ha convertido en una herramienta habitual en el estudio de vertidos de petróleo y ha sido ampliamente comprobado en situaciones reales.

 

Los investigadores del CSIC, el GIOC de la Universidad de Cantabria, y de la Universidad de Santiago, entre otros (citados en la tabla final), junto con los técnicos de la división de materiales peligrosos (HAZMAT) del Office of Restauration and Response de la NOAA, vienen trabajando de manera estrecha desde finales de diciembre para conseguir que este modelo de predicción de la trayectoria del vertido esté operativo en la zona. Las simulaciones efectuadas junto con las incertidumbres en las trayectorias obtenidas se envían a los centros de coordinación operacional.

 

La siguiente figura, muestra las primeras estimaciones obtenidas para el día 28 de diciembre de 2002, a las 12:00 a partir de las observaciones en las zonas de Asturias y Cantabria.

 

Estimacion de localización de manchas el 28/12/02 a las 12:00 a partir de las observaciones en las zonas de Asturias y Cantabria realizadas el 27.

 

 

En el siguiente gráfico se muestra la evolución en la zona de hundimiento para el día 6/1/03 en base a la observaciones realizadas el 4/1/03.

 

 

 

 

Estimacion de localización de manchas el 6/1/03 a las 12:00 a partir de las observaciones en las zonas de Asturias y Cantabria realizadas el 27.

 

 

Se ha realizado un esfuerzo en la predicción y seguimiento del vertido desde el mismo día del hundimiento. Las simulaciones realizadas pueden obtenerse a través de la web del IMEDEA, http://www.imedea.uib.es/oceanography/prestige

 

 

Vertido el día 23/11/02 a partir de las simulaciones desde el día de hundimiento

 

 

 

Simulación del vertido el día 4/1/03 a partir de las simulaciones desde el día de hundimiento

 

 

 

Asimismo, en el sistema de predicción de la Universidad de Cantabria, una vez procesada la información oceanográfica y verificadas todas las observaciones, se emite un informe de posición de manchas y evolución a 24 y 48 horas basado en un modelo de transporte lagrangiano propio de la UC. Este informe es enviado por la UC a la Delegación de Gobierno y a la Consejería de Medio Ambiente para su posterior distribución a los operativos de limpieza y protección.

 

 

 

 

 

 

Trayectorias calculadas por el sistema de predicción de la Universidad de Cantabria. Comparación con datos de boyas de deriva del CSIC.

 

 

 

 

Predicciones más recientes en el CSIC:

 

En la direccion de internet http://www.imedea.uib.es/natural/goi/oceanography/prestige se encuentran los resultados de las últimas simulaciones realizadas en el CSIC para los días 27, 28, 29 y 30 de enero de 2003.

 

En los últimos días no se visualizaron manchas en los informes de SASEMAR.

 

Las simulaciones realizadas el 16 de enero, en base a las observaciones de manchas visualizadas por SASEMAR ese mismo día en mar abierto, indicaron que esas manchas podrían alcanzar la costa Gallega a partir del 19 por la tarde en la zona de la Ria de Muros y Noya. Observaciones indirectas in situ así lo confirmaron posteriormente. Estos resultados de investigaciones en Oceanografía Operacional se obtuvieron con predicciones de vientos (datos cada hora hasta las 00 del día 20, proporcionados gentilmente por Meteogalicia/Univ. Santiago) y corrientes (predicciones del modelo barotrópico) correspondientes al 16 de enero de 2003. Como la predicción es a varios días vista su fiabilidad disminuye pero es sin embargo un elemento valioso que puede tenerse en cuenta para la coordinación de los sistemas operativos de lucha contra la contaminación. Los resultados obtenidos eran consistentes con los que obtuvo el grupo de la Universidad de Santiago/MeteoGalicia que se los comunicó a la Conselleria de Medio Ambiente de la misma forma que el CSIC se lo comunicó igualmente a SASEMAR.

 

 

 

 

 

CONCLUSIONES GENERALES

 

• El Comité Científico Asesor ha creado de un Grupo de Oceanografía Operacional que agrupa a los principales centros de investigación del país que han realizado predicciones de trayectorias de los vertidos del buque Prestige de forma continua desde finales de diciembre de 2002.
• El CSIC ha coordinado la ejecución de una primera experiencia de Oceanografía Operacional en tiempo real en la que han participado investigadores de universidades, IEO, así como investigadores de otros países (Portugal y EEUU). De forma específica se emplearon los datos proporcionados en tiempo real desde mar abierto, junto con datos de boyas a la deriva, para la asimilación en un modelo de predicción de corrientes (modelo HOPS) que, conjuntamente con un modelo de oleaje y los forzamientos meteorológicos, permitieron disponer de los campos de variables necesarios para la simulación de las trayectorias de las manchas.
• De forma operacional, en el CSIC se realiza el seguimiento de boyas a la deriva en la zona, se coordina el lanzamiento de nuevas boyas y se ha implementado un modelo barotrópico de la zona de hundimiento así como el modelo GNOME de NOAA, lo que permite la simulación de la trayectoria del vertido que se encuentra disponible en http://www.imedea.uib.es/natural/goi/oceanography/prestige .

 

 

Instituciones inicialmente participantes2:

CSIC: Simulación numérica de trayectorias, boyas a la deriva, proceso y asimilación datos de campañas oceanográficas, modelos oceanográficos y del vertido, coordinación general. Institutos del CSIC principalmente involucrados: IIM (Vigo), ICM (Barcelona), IMEDEA (Mallorca).
IEO: campañas oceanográficas (diciembre 2002 asimilada por el CSIC).
Universidad de Cantabria: simulación numérica de trayectorias, predicción de corriente y oleaje en la zona costera, instalación de un sistema de predicción operacional inicial en la primera fase.
SASEMAR: observaciones y situ de manchas 1ª fase, coordinación final.
Xunta de Galicia/Universidad de Santiago, modelos de previsión meteorológica de pequeña escala, modelos oceanográficos y de vertido.
Saclant Undersea Research Centre, NATO: transferencia de datos, modelización 1ª y 2ª fase
NOAA: modelización numérica
Universidad de Harward y NOAA, EEUU: Modelización y asimilaciones,
AZTI: boyas a la deriva, seguimiento
Universidad de Vigo, boyas a la deriva.

 

Informe actualizado el: 29 de enero de 2003

2 más información sobre la iniciativa general; http://www.imedea.uib.es/oceanography/comision