una de las necesidades más importantes del proyecto gef/pnud 'protección ambiental del río...

Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera CIMA/CONICET-UBA

‘Protección Ambiental del Río de la Plata y su Frente Marítimo: Prevención y Control de la Contaminación y Restauración de Hábitats’

Proyecto PNUD/GEF RLA/99/G31

Informe CIMA/Oc-03-01 Septiembre 2003

C. Simionato, V. Meccia, W. Dragani y M. Nuñez

MODELO HamSOM/CIMA: CIRCULACION ESTACIONAL Y

PLUMAS DE LOS TRIBUTARIOS PRINCIPALES EN EL RIO DE LA

PLATA

INFORME PRODUCIDO POR: Dra. Claudia G. Simionato Lic. Virna Meccia Dr. Walter Dragani Dr. Mario N. Nuñez

RESUMEN Por la carencia de observaciones directas de corrientes, casi todo lo que se conoce sobre

la circulación forzada por el viento y la descarga en el estuario del Río de la Plata se ha

inferido a partir de la salinidad, de otras variables hidrográficas y de los sedimentos. El

estuario recibe agua de un número de tributarios, de los cuales los más importantes son

los ríos Paraná (en sus dos brazos principales, Guazú-Bravo y Palmas) y Uruguay. A

partir de un análisis de sedimentos de fondo Parker et al. (1987) infirieron que las aguas

de estos ríos circulan en la parte superior y media del estuario en dos ramas distintas. La

del sur, que baña las costas bonaerenses, estaría asociada al Paraná de las Palmas,

mientras que las aguas de los otros brazos del Paraná y las del Uruguay, circularían por

el norte, bañando las costas uruguayas. Jaime et al., (2001) postularon la existencia de

'corredores de flujo'. Según esta hipótesis, las aguas de los tributarios principales

circularían a través de 'corredores' bien diferenciados, con escasa o nula mezcla lateral.

Así, las costas bonaerenses estarían exclusivamente bañadas por aguas provenientes del

Paraná de las Palmas, las costas uruguayas por aguas con origen en el río Uruguay y las

aguas del Paraná Guazú-Bravo ocuparían la porción central del estuario. Aunque la

determinación del camino de las aguas de los afluentes principales del estuario, así

como el efecto de la variabilidad de los vientos y la descarga continental sobre este

camino, es fundamental, la cuestión no ha sido aún profundamente analizada. En este

contexto los modelos numéricos constituyen una alternativa prometedora. Ecuaciones

de advección-difusión para trazadores pasivos fueron acopladas al modelo

HamSOM/CIMA para simular las plumas correspondientes a los diferentes tributarios

principales del estuario. Se realizaron simulaciones para escenarios de caudal medio,

alto y bajo y vientos de invierno y verano y se identificó el área de influencia de la

descarga de cada tributario principal. Se analizó el efecto de eventos de vientos intensos

en la deformación de las plumas y los tiempos de persistencia de la señal introducida

por los mismos. Los campos de corrientes resultantes permitieron determinar las

características fundamentales de la circulación media en el estuario, su relación con la

batimetría y la línea de costa y la variabilidad en la descarga y los vientos. Con los

resultados de estas simulaciones se estimaron los tiempos de permanencia y lavado de

las aguas de los diversos tributarios en el estuario.

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN 1

2. EL MODELO NUMÉRICO Y SU VALIDACIÓN 6

2.1. Características de las simulaciones 6

2.2. Validación de las ecuaciones de advección-difusión para trazadores

pasivos 9

3. CIRCULACIÓN Y CORREDORES DE FLUJO 17

3.1. Patrones de circulación 19

3.2. Plumas de los principales tributarios del Río de la Plata 21

3.3. Sensibilidad de las plumas a situaciones de vientos intensos

(sudestadas y pamperos) 28

3.4. Tiempos de tránsito y lavado de las aguas del Río de la Plata 35

4. RESUMEN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES 85

5. REFERENCIAS 95

i

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1. Mapa del delta del Paraná mostrando los principales tributarios del Río de la

Plata. .......................................................................................................................... 5

Figura 2.1. Dominio y batimetría utilizados en las simulaciones numéricas. Nótese que

los intervalos de contorno no son regulares, sino que van de 2 en 2 m hasta los 10 m

y de 5 en 5 m en adelante. En la figura se indican además todas las referencias

geográficas que se citan en el texto.......................................................................... 13

Figura 2.2. Datos e isolíneas de conductividad en el interior del Río de la Plata

adquiridos entre el 22 y el 23 de noviembre de 1982 (adaptado de Jaime et al.,

2001). Nótese que el intervalo de contornos no es uniforme................................... 14

Figura 2.3. Datos de conductividad costera adquiridos por Aguas Argentinas entre 1994

y 1995 (adaptado de Jaime et al., 2001). ................................................................. 15

Figura 2.4. Soluciones para la conductividad para el 22 de noviembre de 1982. En el

panel superior se muestra la solución cuando sólo se incluyen los tributarios

principales: el Paraná Guazú-Bravo, el Paraná de las Palmas y el Uruguay. En el

panel inferior se muestra la solución cuando se agregan el Riachuelo y el Río

Luján. ....................................................................................................................... 16

Figura 3.1. Vientos medios de invierno y verano para el período 1972-2001 según los

reanálisis de NCEP/NCAR. ..................................................................................... 40

Figura 3.2. Batimetría modificada para los casos de ‘fondo plano’. .............................. 41

Figura 3.3. Transportes residuales (m2s-1) y sus líneas de corriente para las simulaciones

de invierno con los diferentes escenarios de caudal. ............................................... 42

Figura 3.4. Transportes residuales (m2s-1) y sus líneas de corriente para los estudios de

sensibilidad a la batimetría y rotación de la Tierra en invierno............................... 43

ii

Figura 3.5. Transportes residuales (m2s-1) y sus líneas de corriente para las simulaciones

de verano con los diferentes escenarios de caudal................................................... 44

Figura 3.6. Transportes residuales (m2s-1) y sus líneas de corriente para los estudios de

sensibilidad a la batimetría y rotación de la Tierra en verano. ................................ 45

Figura 3.7. Plumas correspondientes a los trazadores que identifican los ríos Uruguay

(paneles superiores), Paraná Guazú-Bravo (paneles centrales) y Paraná de las

Palmas (paneles inferiores) para las simulaciones de invierno (izquierda) y verano

(derecha) con descargas medias............................................................................... 46

Figura 3.8. Imagen MODIS de Río de la Plata correspondiente al día 2 de abril de 2002.

En este día la descarga del los ríos Paraná y Uruguay fue de 19640 m3s-1 y 3821

m3s-1, respectivamente, lo que corresponde a valores aproximadamente medios. .. 47

Figura 3.9. Imagen MODIS de Río de la Plata correspondiente al día 3 de abril de 2002.

En este día la descarga del los ríos Paraná y Uruguay fue de 19636 m3s-1 y 3903

m3s-1, respectivamente, lo que corresponde a valores aproximadamente medios. .. 48

Figura 3.10. Imagen MODIS de Río de la Plata correspondiente al día 13 de abril de

2003. En este día la descarga del los ríos Paraná y Uruguay fue de 25599 m3s-1 y

5245 m3s-1, respectivamente, lo que corresponde a valores aproximadamente

medios. ..................................................................................................................... 49




(derecha) con descargas medias de invierno............................................................ 50



iii

Palmas (paneles inferiores) para las simulaciones de verano (izquierda) e invierno

(derecha) con descargas medias de verano. ............................................................. 51

Figura 3.13. Detalle de las soluciones numéricas correspondiente a dos instantes de

tiempo diferentes separados por 6 horas (paneles superior y medio) y de dos de las

imágenes satelitales (panel inferior) para la zona de descarga de los ríos Uruguay y

Paraná en condiciones medias de caudal. ................................................................ 52




(derecha) con descargas medias y fondo plano........................................................ 53




(derecha) con descargas medias y con el factor de Coriolis llevado a cero (sin

rotación de la Tierra)................................................................................................ 54

Figura 3.16. Distribución de los tipos de sedimentos de fondo en el estuario del Río de

la Plata. El tono rojo, indica influencia textural de los ríos Paraná de las Palmas y

Luján, mientras que el verde indica influencia de los ríos Paraná Guazú-Bravo y

Uruguay. Adaptada de Parker et al. (1987). ............................................................ 55

Figura 3.17. Concentración del trazador asociado al río Paraná de las Palmas al cabo de

12 días de liberación del mismo bajo condiciones de descarga media en invierno

(panel superior) y verano (panel inferior)................................................................ 56



iv


(derecha) con descargas bajas.................................................................................. 57



2200 m3s-1, respectivamente, lo que corresponde a valores bajos, especialmente para

el río Uruguay. ......................................................................................................... 58


tiempo diferentes separados por 6 horas (paneles superior y medio) y la imagen

satelital (panel inferior) para la zona de descarga de los ríos Uruguay y Paraná en

condiciones de caudal bajo. ..................................................................................... 59




(derecha) con descargas altas................................................................................... 60



8973 m3s-1, respectivamente, lo que corresponde a valores altos para el río

Uruguay. .................................................................................................................. 61




Uruguay. .................................................................................................................. 62

Figura 3.24. Imagen MODIS de Río de la Plata correspondiente al día 2 de mayo de


v


Uruguay. .................................................................................................................. 63




Uruguay. .................................................................................................................. 64




Uruguay. .................................................................................................................. 65


tiempo diferentes separados por 6 horas (paneles superior y medio) y de dos de las

imágenes satelitales (panel inferior) para la zona de descarga de los ríos Uruguay y

Paraná en condiciones de caudal alto....................................................................... 66

Figura 3.28. Función del tiempo utilizada para simular el desarrollo y decaimiento de la

sudestada. ................................................................................................................. 67

Figura 3.29. Función del tiempo utilizada para simular el desarrollo y decaimiento del

pampero. .................................................................................................................. 68

Figura 3.30. Campo de anomalías de la elevación de la superficie libre introducido por

la sudestada al cabo de 42 horas de iniciada la misma. ........................................... 69

Figura 3.31. Evolución de las anomalías de la elevación de la superficie libre

introducidas por la sudestada en tres puntos a lo largo de la costa argentina

(izquierda) y tres puntos a lo largo de la costa uruguaya (derecha)......................... 70

Figura 3.32. Campo de anomalía de concentración de los trazadores que identifican a

los ríos Uruguay (panel superior), Paraná Guazú-Bravo (panel central) y Paraná de

vi

las Palmas (panel inferior) introducido por la sudestada al cabo de 42 horas de

iniciada la misma. .................................................................................................... 71

Figura 3.33. Evolución de la anomalía de concentración de los trazadores que

identifican a los ríos Uruguay (rojo), Paraná Guazú-Bravo (verde) y Paraná de las

Palmas (azul) introducido por la sudestada al cabo de 42 horas de iniciada la misma

en puntos a lo largo de las costas argentina (izquierda) y uruguaya (derecha)........ 72

Figura 3.34. Campo de anomalías de la elevación de la superficie libre introducido por

el pampero al cabo de 12 horas de iniciada la tormenta. ......................................... 73

Figura 3.35. Evolución de las anomalías de la elevación de la superficie libre

introducidas por el pampero en tres puntos a lo largo de la costa argentina

(izquierda) y tres puntos a lo largo de la costa uruguaya (derecha)......................... 74

Figura 3.36. Campo de anomalía de concentración de los trazadores que identifican a

los ríos Uruguay (panel superior), Paraná Guazú-Bravo (panel central) y Paraná de

las Palmas (panel inferior) introducido por el pampero al cabo de 12 horas de

iniciada la tormenta.................................................................................................. 75

Figura 3.37. Evolución de la anomalía de concentración de los trazadores que

identifican a los ríos Uruguay (rojo), Paraná Guazú-Bravo (verde) y Paraná de las

Palmas (azul) introducido por el pampero al cabo de 12 horas de iniciada la

tormenta en puntos a lo largo de las costas argentina (izquierda) y uruguaya

(derecha). ................................................................................................................. 76

Figura 3.38. Campos de concentración de los trazadores que identifican a los ríos

Uruguay, Paraná Guazú-Bravo y Paraná de las Palmas para el caso de la sudestada

(izquierda) y del pampero (derecha) en el momento de máxima intensidad de los

vientos para cada uno de los eventos. ...................................................................... 77

vii

Figura 3.39. Evolución de la concentración de los trazadores que identifican a los ríos

Uruguay (rojo), Paraná Guazú-Bravo (verde) y Paraná de las Palmas (azul) para la

simulación en un escenario de descarga y viento medio de invierno. ..................... 78



simulación en un escenario de descarga y viento medio de verano......................... 79



simulación en un escenario de descarga baja y viento medio de invierno............... 80



simulación en un escenario de descarga baja y viento medio de verano. ................ 81



simulación en un escenario de descarga alta y viento medio de invierno. .............. 82



simulación en un escenario de descarga alta y viento medio de verano.................. 83

Figura 3.45. Superficie del estuario cuya agua es completamente renovada al cabo de

10, 20, 30, 40, 50 y 60 días bajo condiciones de caudal y vientos medios de invierno

constantes................................................................................................................. 84

El tiempo de lavado de las aguas en las porciones superior y media del estuario es del

orden de 60 días bajo condiciones medias de caudal. Para caudales altos, este

tiempo puede reducirse a 30 días, mientras que para caudales bajos se incrementa a

un orden de 90 días. ................................................................................................. 94

viii

ÍNDICE DE TABLAS Tabla I. Clasificación de las diferentes simulaciones realizadas, indicando los vientos y

las descargas utilizadas en cada caso. ...................................................................... 18

Tabla II. Tiempo aproximado que tardan las aguas de los tributarios principales del Río

de la Plata en comenzar a llegar a algunas locaciones a lo largo de las costas

argentina y uruguaya................................................................................................ 36

Tabla III. Tiempo aproximado para la estabilización de la concentración de los

trazadores que representan las aguas de los tributarios principales del Río de la Plata

en algunas locaciones a lo largo de las costas argentina y uruguaya....................... 37

Tabla IV. Concentración de los trazadores que representan las aguas de los tributarios

principales del Río de la Plata en algunas locaciones a lo largo de las costas

argentina y uruguaya cuando se alcanza la estabilización bajo condiciones de viento

y caudal constantes. ................................................................................................. 38

ix

Modelo HamSOM/CIMA: Circulación estacional y plumas de los

tributarios principales en el Río de la Plata

1. INTRODUCCIÓN

El Río de la Plata es un área de importancia estratégica por un número de razones.

Algunas de ellas son alojar el Puerto de Buenos Aires, principal puerto argentino cuyo

canal de acceso debe ser dragado, así como el principal puerto uruguayo, ser la fuente

primordial de agua dulce para millones de personas y ser zona de desove y cría para

varias especies costeras. Debido a la presencia a lo largo de sus costas de los principales

centros urbanos, turísticos e industriales de Argentina y Uruguay, concentrando una alta

población, el sistema está sometido a una fuerte presión ambiental. Sin embargo, hasta

el momento no se ha realizado en el estuario ningún estudio observacional de gran

escala que permita la determinación de la circulación media y su variabilidad, que

resulta esencial para una gestión apropiada. Ante la carencia de observaciones directas

de corrientes, la mayor parte de lo que se conoce acerca de la circulación forzada por el

viento y la descarga continental en el estuario se ha inferido a partir de la salinidad, que

controla la densidad del río, de otras variables hidrográficas y de los sedimentos

(Ottman y Urien, 1965; Urien, 1967, 1972; Brandhorst y Castello, 1971; Brabdhorst et

al., 1971; Hubold, 1980; Carreto et al., 1982; Carreto et al., 1986; Lusquiños y

Figueroa, 1982; Nagy et al., 1987; Guerrero et al., 1997). Dos tipos de circulación han

sido reportados en la bibliografía. El patrón más registrado, y también el más aceptado,

es consistente con una pluma de agua dulce moviéndose por el norte del estuario

afectada por la fuerza de Coriolis que, en el Hemisferio Sur, la desvía hacia la izquierda,

que es consistente con lo que puede inferirse de los campos de salinidad (Hubold, 1980;

Carreto et al., 1982; Carreto et al., 1986; Lusquiños y Figueroa, 1982; Nagy et al.,

1987; Guerrero et al., 1997). Una circulación hacia el sur, que se ha sugerido incluso

que puede ser 'periódica' ha sido reportada además (Brandhorst y Castello, 1971;

C. Simionato, V. Meccia, W. Dragani y M. Nuñez 1



Brabdhorst et al., 1971). Sin embargo, tanto las características como la periodicidad de

este patrón no han sido explicados. Los campos de salinidad muestran que, al menos en

su parte exterior, la circulación en el estuario tiene un importante ciclo estacional

(Guerrero et al., 1997). Experimentos numéricos han demostrado que esta

estacionalidad está ligada fundamentalmente a la variabilidad de los vientos en esa

escala temporal, mientras que la variación de las descargas juega un rol menor

(Simionato et al., 2001).

El estuario recibe agua dulce a través de un número de tributarios, de los cuales los

más importantes son los ríos Paraná, en sus dos brazos principales, Paraná Guazú-Bravo

y Paraná de las Palmas, y Uruguay, como se muestra en la Figura 1.1. Estos ríos

descargan en el estuario un promedio del orden de 22500 m3s-1, aunque las descargas

están sujetas a importantes variaciones tanto en la escala estacional como interanual

(Nagy et al., 1997; Jaime et al., 2001). A partir de un análisis de sedimentos de fondo

Parker et al. (1987) infirieron que las aguas de estos ríos circulan, al menos en la parte

superior y media del estuario, en dos ramas distintas. La rama del sur, que baña las

costas bonaerenses, estaría asociada al caudal del Paraná de las Palmas, mientras que las

aguas provenientes de los otros brazos del Paraná y las del río Uruguay, circularían por

el norte, bañando las costas uruguayas. Jaime et al., (2001) postularon la existencia de

'corredores de flujo' en el estuario. Según esta hipótesis, las aguas de los tres tributarios

principales circularían a través de corredores bien diferenciados, cada uno transportando

el caudal correspondiente a uno de ellos, con escasa mezcla lateral. De esta manera, las

costas bonaerenses estarían exclusivamente bañadas por aguas provenientes del Paraná

de las Palmas y las costas uruguayas por aguas con origen en el río Uruguay, mientras

que las aguas del Paraná Guazú-Bravo ocuparían la porción central del estuario. Aunque




en relación con la contaminación, entre otros aspectos importantes, la determinación del

camino de las aguas de los afluentes principales del estuario, así como el efecto de la

variabilidad de los vientos y la descarga continental sobre este camino, es fundamental,

la cuestión no ha sido aún profundamente analizada. En este contexto los modelos

numéricos modernos constituyen una excelente alternativa a la carencia de

observaciones y su complemento. El modelo HamSOM/CIMA (HAMburg Shelf Ocean

Model, versión del CIMA), ha sido implementado para la región y utilizado en varias

aplicaciones (Simionato et al., 2001; Simionato et al., 2002 a, b; Simionato y Nuñez,

2001) demostrando ser una herramienta robusta y confiable para el estudio de la

dinámica estuarial. A fin de simular el transporte de sustancias en el Río de la Plata, las

ecuaciones de advección-difusión para trazadores pasivos fueron acopladas al modelo.

Estas permiten, entre otros aspectos, simular las plumas correspondientes a los

diferentes tributarios principales del estuario. Se buscó identificar el área de influencia

de la descarga de cada tributario principal a través del estudio de la pluma

correspondiente. Se realizaron simulaciones, incluyendo a la marea como forzante, para

todas las combinaciones de escenarios de caudales y vientos medios de invierno y

verano, así como estudios de sensibilidad a la descarga continental, la rotación de la

Tierra y la batimetría del estuario. Asimismo, se analizó el efecto de eventos asociados a

vientos intensos (sudestadas y pamperos o frentes) en la deformación de las plumas y

los tiempos de persistencia de la señal introducida por los mismos. Un análisis de los

campos de corrientes resultantes permitió determinar las características fundamentales

de la circulación media en las distintas partes el estuario, su relación con la batimetría y

la línea de costa y la variabilidad en la descarga y los vientos. Los resultados de estas




simulaciones permitieron asimismo realizar estimaciones de los tiempos de

permanencia y lavado de las aguas de los diversos tributarios en el estuario.




Figura 1.1. Mapa del delta del Paraná mostrando los principales tributarios del Río de la Plata.




2. EL MODELO NUMÉRICO Y SU VALIDACIÓN 2.1. Características de las simulaciones

El modelo utilizado para realizar las simulaciones numéricas que se describen en el

presente informe es el HamSOM/CIMA (Hamburg Shelf Ocean Model – Versión

CIMA), desarrollado por Backhaus (1983,1985) en el Institut für Meereskunde (IfM) de

Hamburgo, Alemania. El modelo ha sido aplicado a diversas cuencas del planeta,

demostrando ser muy robusto para describir la dinámica asociada a las plataformas

continentales (ver, por ejemplo, Backhaus y Hainbucher, 1987; Rodriguez et al., 1991;

Stronach et al., 1993; Simionato et al., 2002b) y particularmente el Río de la Plata

(Simionato et al., 2001; Simionato et al., 2002a; Simionato y Nuñez, 2002). Las

características del modelo, así como sus ecuaciones y parametrizaciones, pueden

encontrarse en la literatura especializada (Backhaus, 1983, 1985; Backhaus y

Hainbucher, 1987; Rodriguez y Alvarez, 1991; Rodriguez et al., 1991; Stronach et al.,

1993; Alvarez et al., 1997; Simionato et al., 2002b).

El modelo HamSOM incluye ecuaciones de advección y difusión vertical para la

temperatura y la salinidad en las cuales el coeficiente de difusión turbulenta es

computado según la aproximación de Pohlmann (1991). Su buen desempeño al

reproducir el frente superficial de salinidad del estuario ha sido mostrado por Simionato

et al. (2001). A fin de simular el transporte de sustancias en el Río de la Plata,

ecuaciones análogas de advección-difusión para trazadores pasivos fueron acopladas al

modelo. Trazadores pasivos son sustancias no influenciadas por reacciones químicas y/o

procesos biológicos, de modo que su concentración está afectada solamente por los

procesos de mezcla del agua. Estas sustancias son, por lo tanto, extremadamente útiles




para caracterizar masas de agua y estudiar procesos de mezcla. Estas ecuaciones tienen,

para cada trazador, la forma:

∂∂

∂∂+

∂∂+

∂∂+

∂∂−=

∂∂

zTK

zzTw

yTv

xTu

tT r

vrrrr

donde Tr es el trazador pasivo, (u,v,w) es el vector velocidad y Kv es el coeficiente de

difusión turbulenta vertical. Debido a que los modelos numéricos tienden a ser muy

difusivos horizontalmente, la difusión horizontal no es incluida en las ecuaciones.

La resolución horizontal elegida para los experimentos numéricos fue de 1.5 Km,

suficiente como para definir adecuadamente el detalle de la batimetría y la línea de costa

en las porciones superior y media del estuario, región de interés en este estudio. En las

simulaciones correspondientes a escenarios de vientos medios se utilizaron 13 niveles

verticales, con fondos en 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 12, 15, 20, 25, 30 y 55 metros. En los casos

en los que se incorporaron vientos observados y tormentas, a fin de evitar el vaciado de

la primera capa, la profundidad de la misma fue llevada a 3 m y se utilizaron, por lo

tanto, 11 niveles verticales. El dominio de simulación, mostrado en la Figura 2.1, es

suficientemente extenso como para que los efectos de los contornos puedan ser

considerados despreciables en la zona de interés, aunque es conveniente evitar el

análisis fuera de ésta. La figura 2.1 muestra además la batimetría utilizada en las

simulaciones. Aquí pueden observarse algunos rasgos relevantes de la topografía del

fondo en el área. La parte superior del estuario está caracterizada por Playa Honda y el

Banco Ortíz, zonas muy someras con profundidades de entre 1 y 4 m, separadas de la

costa por los canales del Norte, Oriental e Intermedio, con profundidades que varían en

general entre 5 y 8 m. Esta porción superior del estuario, está limitada al sur por la

Barra del Indio, con una forma convexa y profundidades de 6.5 a 7 m.




A fin de incorporar el efecto de la marea en las simulaciones, la superficie libre en

los contornos abiertos se hace variar según la amplitud y fase de la componente de

marea M2, la más importante en la región, proporcionada por un modelo de mayor

escala (Simionato et al., 2002b).

Los vientos utilizados en este estudio son los campos cuatridiarios de las

componentes de la velocidad del viento a 10 m de altura de los reanálisis de

NCEP/NCAR en el período 1948-1997 en una grilla de 2.5º x 2.5º en latitud y longitud.

Detalles completos del proyecto NCEP/NCAR y los datos se encuentran en Kalnay et

al. (1996) y discusiones acerca de su calidad en el Hemisferio Sur se pueden hallar en

Simmonds y Keay (2000), entre otros.




2.2. Validación de las ecuaciones de advección-difusión para trazadores

pasivos

Lamentablemente, no existen observaciones de trazadores pasivos en todo el

interior del estuario con las que validar el modelo y su capacidad de representar

adecuadamente los procesos de mezcla y transporte en el mismo. Los datos más

aproximados corresponden a un conjunto de observaciones de conductividad colectadas

por el Servicio de Hidrografía Naval (SHN) de Argentina, durante los días 22 y 23 de

noviembre de 1982 en los que se muestrearon 24 estaciones entre las líneas Colonia –

Buenos Aires y Montevideo - Punta Piedras (Figura 2.2). La conductividad es una

medida de la capacidad de una solución acuosa de transportar la corriente eléctrica.

Depende de la presencia de iones, de su concentración total, de su movilidad y balance

y de la temperatura (Jaime et al., 2001). Los bajos gradientes de esta última variable en

el estuario a lo largo de todo el año (Guerrero et al., 1997) convierten a la conductividad

en un trazador aceptable. Para interpretar la Figura 2.2 es conveniente recordar que en la

parte exterior del estuario, debido a la influencia de agua marina, la conductividad es

alta; esto produce en esta región un patrón de isolíneas en sentido transversal al estuario

con un alto gradiente en sentido longitudinal al mismo. Sin embargo, en la parte

interior, las isolíneas muestran un patrón diferente con una orientación noroeste-sudeste

(a lo largo del estuario) y valores mayores hacia la costa argentina. Por otra parte,

mientras que en la porción sur (costa argentina) del estuario los gradientes son intensos,

la porción norte (costa uruguaya) se encuentra más mezclada con valores de

conductividad característicos de entre 75 y 80 µS/cm (micro-Siemens por centímetro).

Este patrón parece explicarse por la diferencia en la conductividad característica de las

aguas de los diversos tributarios. Aunque la conductividad de estos ríos muestra




bastante variabilidad, se sabe que la del río Paraná de las Palmas, con un valor medio de

137 µS/cm es mayor que la del Uruguay, con valores entre 50 y 60 µS/cm (Jaime et al.,

2001). La conductividad del Paraná Guazú-Bravo no ha sido medida, pero un balance

realizado por Jaime et al. (2001) sugiere que tiene un valor intermedio entre los de los

otros tributarios, de entre 90 y 100 µS/cm. Teniendo en cuenta esta información, la

Figura 2.2 sugiere que la parte sur del estuario se encuentra influenciada por la descarga

del río Paraná de las Palmas, con conductividad más alta, mientras que la parte norte se

encuentra influenciada por la descarga con conductividad baja del río Uruguay (50-60

µS/cm). Sin embargo, los valores de conductividad observados en esta última región

(75-80 µS/cm) son mayores que los que aporta el Uruguay, lo cual sugiere mezcla con

el Paraná Guazú-Bravo. La conductividad en la costa argentina, por otra parte, se

encuentra afectada por la descarga de los tributarios menores, altamente contaminados,

como el Riachuelo y el Luján. A modo de ejemplo, la Figura 2.3, muestra observaciones

de conductividad en la costa bonaerense realizadas entre 1994 y 1995 por Aguas

Argentinas; lamentablemente, no existen observaciones de este tipo simultáneas con las

del interior del estuario.

Un estudio de casos fue realizado con el modelo intentando reproducir la situación

observada durante el período 22-23 de noviembre de 1982, en la cual se consideró a la

conductividad como un trazador pasivo. Durante ese período el caudal del río Uruguay

fue excepcionalmente alto, con un valor de 20000 m3s-1, mientras que las descargas de

los ríos Paraná Guazú-Bravo y Paraná de las Palmas tuvieron valores de 12320 y 3680

m3s-1, respectivamente, más próximos a los valores normales para la estación. Estos

caudales fueron considerados en la simulación a través de tres puntos de descarga

diferentes para cada uno de los tributarios. La conductividad de los tres ríos fue




establecida en 60 µS/cm para el Uruguay, 100 µS/cm para el Paraná Guazú-Bravo y 137

µS/cm para el Paraná de las Palmas. A fin de simular la fuente en el océano asociada a

la salinidad del agua de mar y permitir que el modelo establezca los gradientes por sí

mismo, la conductividad en todo el dominio fue inicializada en un valor de 900 µS/cm y

este valor fue conservado a lo largo de la simulación en los bordes abiertos del modelo.

El modelo se corrió durante un mes incluyendo las descargas de los ríos, los vientos

medios de invierno y la marea (M2) a fin de permitir la estabilización de la circulación y

la conductividad fue liberada a partir del segundo mes de simulación, en el cual se

incorporaron los vientos cuatridiarios provenientes de los reanálisis de NCEP/NCAR

para noviembre de 1982. La solución para el 22 de noviembre de 1982 (52 días de

simulación) se muestra en el panel superior de la Figura 2.4. La comparación de la

solución con las observaciones (Figura 2.2) muestra que el modelo ha capturado buena

parte de las características observadas. Tanto la estructura transversal de las isolíneas en

la parte media del estuario como su estructura longitudinal en la parte interior están bien

representadas. El modelo reproduce la zona mezclada a lo largo de la costa uruguaya

con valores de conductividad menores de 80 µS/cm y el gradiente a través del estuario

observado a la altura de la línea Buenos Aires – Colonia. Sin embargo, la solución

muestra en general valores de conductividad menores que los observados a lo largo de

la costa argentina aguas abajo de La Plata, sugiriendo que las fuente adicionales de

conductividad asociadas a los tributarios menores en esta costa pueden ser

significativas, pese a sus bajas descargas, por causa de su alta conductividad. A fin de

analizar este efecto se realizó una simulación adicional en la que se incluyeron los dos

tributarios menores más importantes: los ríos Luján y Riachuelo. La descarga del Luján

fue considerada de 192 m3s-1 con una conductividad de 256 µS/cm mientras que los




valores para el Riachuelo fueron 72 m3s-1 y 1000 µS/cm, respectivamente (Jaime et al.,

2001). La solución obtenida en este caso para el 22 de noviembre de 1982 (52 días de

simulación) se muestra en el panel inferior de la Figura 2.4. Puede observarse en la

figura que, aunque la solución en la parte norte (costa uruguaya) del estuario no ha

sufrido modificaciones con respecto del caso anterior (panel superior de la Figura 2.4),

la conductividad en la parte sur (costa argentina) ha aumentado aguas abajo de la

posición de La Plata, proporcionando un resultado más similar a las observaciones.

Particularmente, la forma y posición de las isolíneas de 100 y 150 µS/cm están mucho

mejor representadas que en el caso en el que no se incluyen los tributarios menores.

Aunque lamentablemente, la carencia de observaciones aguas arriba de la línea Colonia

– Buenos Aires no permite una verificación exhaustiva en dicha zona, los resultados en

el resto del dominio indican una buena concordancia general entre las observaciones y

la simulación. El modelo muestra ser capaz de reproducir la forma y los valores de las

principales isolíneas de conductividad observadas en el interior del estuario, validando

de esta manera el funcionamiento adecuado del esquema de modelado numérico y, en

particular, de las ecuaciones de advección-difusión para trazadores incorporadas en el

mismo.




Figura 2.1. Dominio y batimetría utilizados en las simulaciones numéricas. Nótese que los intervalos de contorno no son regulares, sino que van de 2 en 2 m hasta los 10 m y de 5 en 5 m en adelante. En la figura se indican además todas las referencias geográficas que se citan en el

texto.




Figura 2.2. Datos e isolíneas de conductividad en el interior del Río de la Plata adquiridos entre el 22 y el 23 de noviembre de 1982 (adaptado de Jaime et al., 2001). Nótese que el intervalo de

contornos no es uniforme.




Figura 2.3. Datos de conductividad costera adquiridos por Aguas Argentinas entre 1994 y 1995

(adaptado de Jaime et al., 2001).




Figura 2.4. Soluciones para la conductividad para el 22 de noviembre de 1982. En el panel superior se muestra la solución cuando sólo se incluyen los tributarios principales: el Paraná

Guazú-Bravo, el Paraná de las Palmas y el Uruguay. En el panel inferior se muestra la solución cuando se agregan el Riachuelo y el Río Luján.




3. CIRCULACIÓN Y CORREDORES DE FLUJO

Un conjunto de simulaciones fue realizado con el objetivo de estudiar la circulación

estacional y las plumas de los tributarios principales en el estuario del Río de la Plata.

Para simular estas plumas, se consideraron trazadores distintos para los ríos Uruguay,

Paraná Guazú-Bravo y Paraná de las Palmas. En los puntos de entrada se consideró una

concentración constante en la vertical, con un valor nominal de 100 para todo el

volumen entrante. Para incluir el efecto de la marea, la superficie libre en los contornos

abiertos se hizo variar según la amplitud y fase de la componente principal semidiurna

M2 proporcionada por un modelo de mayor escala (Simionato et al., 2002b).

Para determinar el patrón característico medio de verano e invierno el modelo fue

forzado en superficie con los vientos medios estacionales derivados de los reanálisis de

NCEP/NCAR para el período 1972-2001. Estos vientos, que se muestran en la Figura

3.1, son automáticamente interpolados a la grilla del modelo durante las simulaciones y

corregidos por intensidad según Simionato et al. (2002a). Puede observarse en la figura

el patrón de variación estacional de los vientos reportado por diversos autores (Guerrero

et al., 1997; Simionato y Vera, 2002), con un cambio del campo medio

predominantemente del este durante el verano al oeste-noroeste durante el invierno.

A fin de evaluar el impacto de la variabilidad en la descarga se realizaron

simulaciones con vientos de invierno y verano para escenarios de caudal medio, alto y

bajo (Jaime et al., 2002). Para complementar la interpretación de los resultados se

realizaron asimismo estudios de sensibilidad a la descarga continental bajo condiciones

medias de viento, a la batimetría de fondo en la parte superior y media del estuario y a

la rotación de la Tierra (efecto de Coriolis). En estos casos el modelo fue forzado con

los vientos y descargas medias de invierno y verano. En el primer caso la batimetría fue




llevada artificialmente a una profundidad de 7 metros en todos los lugares donde es

menor que este valor. La batimetría resultante se muestra en la Figura 3.2. En ella puede

apreciarse que el efecto de este cambio es producir un estuario plano en la región de

estudio, eliminando los efectos sobre la circulación de los canales y bancos presentes en

el mismo. En el caso de sensibilidad a la rotación simplemente el parámetro de Coriolis

fue llevado a cero. Un resumen de las simulaciones efectuadas y los vientos y caudales

utilizados se muestra en la Tabla I.

Simulación (nombre) Viento (NCEP/NCAR)

Descarga Río Uruguay (m3s-1)

Descarga Río Paraná Guazú-Bravo (m3s-1)

Descarga Río Paraná de las Palmas (m3s-1)

Invierno-media Invierno 5200 12400 3700 Verano-media Verano 4100 14800 4400 Invierno-alta Invierno 10400 22800 6800 Verano-alta Verano 10400 22800 6800 Invierno-baja Invierno 1800 10200 3000 Verano-baja Verano 1800 10200 3000 Verano-media invierno Verano 5200 12400 3700 Invierno-media verano Invierno 4100 14800 4400 Invierno-plano-media Invierno 5200 12400 3700 Verano-plano-media Verano 4100 14800 4400 Invierno-Coriolis Invierno 5200 12400 3700 Verano-Coriolis Verano 4100 14800 4400

Tabla I. Clasificación de las diferentes simulaciones realizadas, indicando los vientos y las

descargas utilizadas en cada caso.

En todos los casos el modelo se corrió durante un mes incluyendo las descargas de

los ríos, los vientos y la marea (M2) a fin de permitir la estabilización de la circulación y

los trazadores fueron liberados a partir del segundo mes. Las simulaciones se

continuaron entonces durante tres meses (una estación).




3.1. Patrones de circulación

De las soluciones obtenidas de esta manera se computaron los transportes residuales,

es decir, los transportes medios en un ciclo de marea. Estos transportes, conjuntamente

con sus líneas de corriente para todas los casos de sensibilidad a la descarga continental

realizados se muestran en las Figuras 3.3 (casos de invierno) y 3.5 (casos de verano),

mientras que los resultados de los estudios de sensibilidad a la batimetría y la rotación

de la Tierra se muestran en las Figuras 3.4 (casos de invierno) y 3.6 (casos de verano).

Como el transporte residual es estacionario, las líneas de corriente representan

trayectorias medias de partículas en el estuario.

Una comparación de los resultados obtenidos para los escenarios de invierno y

verano con descargas medias (paneles superiores de las Figuras 3.4 y 3.6) con los

resultados del caso en que se eliminan los detalles de la batimetría en la porción

superior del estuario bajo los mismos escenarios de descarga y viento (paneles inferiores

izquierdos de las Figuras 3.4 y 3.6) permite apreciar el efecto batimétrico en la

circulación del Río de la Plata. En la parte superior y media del estuario en ambas

estaciones el flujo tiende a seguir los canales naturales, con relativamente baja

influencia de la descarga continental. En el Río de la Plata Interior el flujo se vuelca

primero de la costa uruguaya hacia la argentina por la presencia del Canal Intermedio.

En la parte media, favorecido en parte por el efecto de Coriolis (ver paneles inferiores

derechos de las Figuras 3.4 y 3.6), el flujo tiende a retornar a la costa uruguaya. La

comparación de las soluciones correspondientes a una misma estación (vientos iguales)

bajo diferentes escenarios de caudal (Figuras 3.3 y 3.5), muestra que la variación de la

descarga continental no produce cambios importantes en los patrones de circulación,

sino sólo en la intensidad del transporte. Tanto en la parte superior como media del




estuario, la influencia de los vientos es baja. En la zona exterior en cambio, a partir de

aproximadamente Montevideo, el flujo se torna más sensible a los vientos con una

reversión importante en el sentido de circulación de invierno a verano, que es

consistente con lo que se conoce de la distribución de salinidad (Guerrero et al., 1997;

Simionato et al., 2001). En el norte de la Bahía Samborombón se obtiene una celda de

circulación con sentido de giro horario, cuya extensión y forma cambian con la estación

pero poco con las descargas, sugiriendo que se encuentra afectada por los vientos. En la

parte sur de Samborombón, el flujo parece ser mucho más sensible a los vientos, con

cambios importantes de sus características de una a otra estación, aunque las corrientes

medias en la bahía son débiles, sugiriendo que esta región es fundamentalmente

retensiva.




3.2. Plumas de los principales tributarios del Río de la Plata

Los resultados obtenidos, para escenarios de invierno y verano y caudales medios

correspondientes a esas estaciones del año, para los trazadores que identifican las

plumas asociadas a las aguas de los ríos Uruguay, Paraná Guazú-Bravo y Paraná de las

Palmas se muestran en los paneles superior, medio e inferior, respectivamente, de la

Figura 3.7. En las figuras las isolíneas corresponden a concentraciones de cada uno de

los trazadores después de 60 días de iniciada la liberación de los mismos. Los tonos

rojos corresponden a concentraciones más altas y los violetas a más bajas, mientras que

el blanco indica ausencia del trazador en el punto considerado. Por comparación, las

Figuras 3.8, 3.9 y 3.10 muestran imágenes de color tomadas desde el satélite TERRA

con el instrumento MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) del

estuario correspondientes a los días 2 y 3 de abril de 2002 y 13 de abril de 2003,

respectivamente. Aunque las imágenes corresponden todas a una misma época del año

(otoño), son las únicas disponibles en los cuales las condiciones de descarga de los

tributarios fueron comparables con los valores medios considerados en este estudio. En

estas imágenes las aguas más transparentes, como las del océano y el Río Uruguay, se

muestran oscuras, mientras que las aguas cargadas de sedimentos, como las

provenientes del Río Paraná se muestran más claras.

Los resultados de la simulación (Figura 3.7) permiten distinguir claramente dos

corredores de flujo en el estuario. La descarga de los ríos Uruguay y Paraná Guazú-

Bravo (paneles superior y medio de la figura 3.7) ocupa preponderantemente la costa

uruguaya y el centro del estuario con abundante mezcla entre estos dos tributarios,

mientras que el aporte del Paraná de las Palmas (panel inferior de la figura) es

transportado sobre la costa argentina. Aunque se observan diferencias entre las




concentraciones asociadas a los distintos tributarios en verano e invierno en las

porciones superior y media del estuario, la diferencia está asociada a los distintos

caudales entrantes más que a cambios significativos en los patrones de circulación de la

parte superior del estuario de una a otra estación. Esto resulta evidente de la observación

de las Figuras 3.11 y 3.12 que muestran resultados de experimentos de sensibilidad a los

vientos bajo condiciones de descarga de invierno y verano constantes. La Figura 3.11

muestra los resultados al cabo de 60 días de simulación para un escenario de descarga

media de invierno bajo vientos medios de invierno (panel izquierdo) y de verano (panel

derecho). Análogamente, la Figura 3.12 muestra los resultados para un escenario de

descarga media de verano bajo vientos medios de verano (panel izquierdo) y de invierno

(panel derecho). En estas dos figuras puede observarse que, como sugieren además los

campos de corrientes (Figuras 3.3 y 3.5), bajo caudales iguales el efecto de los vientos

sólo se aprecia en la parte exterior del estuario, mientras que en las partes central y

media no se observan cambios significativos.

La Figura 3.13 muestra un detalle de las simulaciones para un escenario de viento y

descarga medios correspondientes a dos instantes de tiempo diferentes separados por 6

horas y de dos de las imágenes satelitales para la zona de descarga de los ríos Uruguay y

Paraná Guazú-Bravo. Aunque la solución numérica mostrada en la figura corresponde a

una situación de invierno, para verano no se observan apartamientos significativos en

esta porción del estuario. Según se observa en la figura, el modelo indica que las aguas

de estos dos ríos se mezclan rápidamente después de la confluencia entre ambos y de un

modo bastante turbulento, a través de la formación de meandros y desprendimiento de

lentes de agua que parecen estar afectados por el ciclo de la marea. Este resultado es

consistente con lo que puede inferirse de las imágenes satelitales, que muestran las




aguas oscuras (más transparentes) del río Uruguay formando meandros y mezclándose

con las aguas más claras (cargadas de sedimentos) del río Paraná Guazú-Bravo.

El estudio de sensibilidad a la batimetría, del cual se muestran los transportes

residuales y las líneas de corriente en las Figura 3.4 y 3.6 y los resultados para los

trazadores en la Figura 3.14, sugiere que el patrón de distribución de las aguas

observado resulta de la geometría y la batimetría del estuario. Aunque sólo una porción

menor del caudal ingresa al estuario a través del Paraná de las Palmas, las aguas de este

último afluente ocupan la región somera correspondiente a Playa Honda (panel inferior

de la Figura 3.7), mientras que el gran caudal asociado a los otros tributarios se mueve

por el norte, con canales más profundos (paneles superior y medio de la Figura 3.7).

Nótese que en el caso en que la batimetría del interior del estuario de considera plana

(Figura 3.14), debido a la mayor profundidad en todo el ancho de la porción superior del

estuario, las aguas de los ríos Uruguay y Paraná Guazú-Bravo tienden a seguir

trayectorias mejor diferenciadas que en el caso con batimetría real (Figura 3.7). A partir

de aproximadamente Colonia, la geometría de la costa del estuario, que toma una

orientación este-oeste, y la presencia del Canal Intermedio, fuerzan al flujo a

concentrarse en la parte central del estuario, favoreciendo la mezcla. La presencia de

intensa mezcla a partir de Colonia en la porción norte del estuario es consistente, por

otra parte, con lo que se observa en el campo de conductividad (Figura 2.2) y parece ser

reafirmado por las imágenes satelitales (ver, por ejemplo, la Figura 3.9).

El efecto de la rotación de la Tierra, o de Coriolis, (ver figuras 3.4, 3.6 y 3.15) se

hace evidente aún en la porción media del estuario en consistencia con el radio de

deformación de Rossby (barotrópico) que para una profundidad media de 10 metros es

del orden de 100 Km. El efecto de esta fuerza deflectora es desviar el flujo hacia la




izquierda (costa uruguaya). Como resultado, las plumas de los ríos Uruguay y Paraná

Guazú-Bravo tienen una estructura más elongada y angosta a lo largo de la costa

uruguaya y la pluma del río Paraná de las Palmas se separa de la costa argentina aguas

abajo de Punta Piedras en lugar de permanecer pegada a la misma (comparar las figuras

3.7 y 3.15).

Los resultados obtenidos son asimismo cualitativamente consistentes con lo que

puede inferirse de la distribución de sedimentos de fondo. En efecto, la Figura 3.16,

adaptada de Parker et al. (1987) muestra que los sedimentos asociados a las aguas del

río Paraná de las Palmas (en rojo en la figura), tienen una distribución y forma muy

similar a la que nuestro modelo asigna a la pluma correspondiente a este tributario (ver

figura 3.7). La consistencia cuantitativa con los resultados de estos autores es asimismo

buena. Parker et al. (1987) muestran que el tiempo de decantación de los sedimentos

característicos del Paraná de las Palmas (en rojo en la Figura 3.16) es del orden de los

12 días. Una comparación de esta figura con nuestra solución para este río al cabo de 12

días (Figura 3.17) muestra que el modelo captura adecuadamente la extensión y la

forma de la pluma.

La solución del modelo para los trazadores bajo escenarios de descarga baja se

muestran en la Figura 3.18. Nuevamente, por comparación, la Figura 3.19 muestra una

imagen MODIS correspondiente al 24 de abril de 2000, la única disponible en un

momento en que las descargas de los tributarios, especialmente del Río Uruguay,

estaban por debajo de las medias y la Figura 3.20 muestra un detalle de la simulación y

de la imagen satelital para la zona de descarga de los tributarios. Según se desprende de

las Figuras 3.18 y 3.20, el modelo predice que bajo condiciones de descarga baja no se

observarán diferencias significativas en la estructura respecto del caso con descarga




media (Figuras 3.7 y 3.13, respectivamente). La principal diferencia radica en cambios

en las concentraciones relativas de cada una de las aguas de los diferentes tributarios por

los cambios relativos en los caudales, y el aumento del tiempo de tránsito de las aguas a

través del estuario debido a la reducción en los transportes que se deriva de la

disminución de la descarga. La Figura 3.20 muestra que en este caso, y como

consecuencia de las menores velocidades de las aguas cuando ingresan al estuario, el

flujo es menos turbulento. Como consecuencia, lo que se espera observar en este caso es

una situación similar a la correspondiente a descargas medias, pero con concentraciones

relativas de aguas del Río Uruguay menores a lo largo de la costa uruguaya. Esto es

consistente con lo que puede observarse en la imagen satelital correspondiente a

descargas bajas (Figura 3.19).

Finalmente, la solución obtenida para los trazadores bajo condiciones de descarga

alta se muestra en la Figura 3.21. Imágenes MODIS para escenarios de alto caudal se

muestran en las Figuras 3.22 a 3.26 y corresponden a los días 27 y 28 de abril de 2002,

2, 4 y 7 de mayo de 2002, respectivamente, épocas en las que la descarga,

particularmente del río Uruguay, estaba por encima de la media. Un detalle de la

solución y de algunas de las imágenes en la región de entrada de los tributarios se

muestra en la Figura 3.27. Esta última figura indica que, según el modelo, en

condiciones de descarga alta más allá de una mayor extensión de las plumas y una

reducción en el tiempo de tránsito de las aguas a lo largo del estuario, se produce un

cambio en la forma en que el agua de los diferentes tributarios ingresa al estuario. En

este caso, debido al enorme volumen de agua descargada por los ríos Uruguay y Paraná

Guazú-Bravo, parte de este último se vuelca al estuario más al sur que en condiciones

medias, pasando por el sur de las islas Oyarvide y Martín García y la zona baja




asociada. Como consecuencia, en este caso, se produce una mayor zonificación de la

mezcla y la parte norte de la porción superior del estuario queda dividida en dos

regiones, una con mayor concentración de aguas del Uruguay al norte de las islas y a lo

largo de la costa uruguaya, y otra con menor concentración de este tributario en la parte

central del estuario y al sur de las islas. Aguas abajo de Colonia las plumas de ambos

tributarios tienden a ensancharse. Nótese que en este caso, debido a la combinación de

la zonificación y del aumento en la descarga del Uruguay, la concentración relativa a lo

largo de la costa uruguaya de las aguas de este último afluente aumente

significativamente, triplicándose con respecto al caso de descarga baja. Esta solución es

consistente con lo que puede inferirse de las imágenes de satélite para condiciones de

descarga alta (Figuras 3.22 a 3.26). Las imágenes permiten apreciar un intenso gradiente

transversal al río del color de las aguas en la porción norte del estuario con la presencia

de remolinos que sugieren áreas de mezcla. Aunque lamentablemente las imágenes no

permiten una cuantificación, la mayor concentración al norte de la porción superior del

estuario de aguas del río Uruguay (más oscuras) es evidente en las imágenes, así como

el ensanchamiento y mezcla de las plumas de los ríos Uruguay y Paraná Guazú-Bravo

aguas abajo de Colonia. Nótese que tanto las soluciones como las imágenes satelitales

son consistentes en este sentido con lo que puede inferirse de los pocos datos de

conductividad disponibles (Figura 2.2) que fueron adquiridos bajo condiciones de

descarga alta.

De la combinación de la información disponible se concluye entonces que la

presencia de dos corredores o plumas diferenciadas en el estuario del Río de la Plata,

una de ellas asociada a aguas del Paraná de las Palmas y la otra a una combinación entre

aguas del Paraná Guazú-Bravo y el Uruguay, parece, por lo tanto, mantenerse para los




diferentes escenarios de caudal, cambiando fundamentalmente el tiempo que las aguas

de cada tributario requieren para circular por el estuario como función del caudal y,

consecuentemente, su extensión. Para caudales elevados este tiempo de tránsito es

menor debido a las mayores velocidades residuales generadas por el mayor aporte

fluvial, mientras que lo recíproco sucede para caudales reducidos. El porcentaje de

aguas correspondiente a los diferentes tributarios en cada región está asociado

fundamentalmente a las descargas de cada uno de ellos. Sobre la parte superior sur del

estuario, en la región correspondiente a la ciudad de Buenos Aires, la concentración de

aguas del Paraná de las Palmas resulta en todos los casos muy elevada, con valores

mayores al 90%, dado que este río invade en forma casi exclusiva la región de Playa

Honda. La influencia de los otros tributarios aumenta lentamente a lo largo de la costa

argentina hacia la parte exterior del estuario. La costa uruguaya, recíprocamente, tiene

casi nula afectación en condiciones medias del Paraná de las Palmas, mientras que se

haya bañada por aguas de los otros tributarios. A lo largo de esta costa, las

concentraciones relativas de aguas de los ríos Uruguay y Paraná Guazú-Bravo depende

de las condiciones de descarga con una triplicación de la concentración relativa de

aguas del primer río en el caso de descarga alta con respecto al de baja. Finalmente es

interesante destacar que en las porciones superior y media del estuario, el régimen se

encuentra fundamentalmente regulado por la descarga continental con poco o nulo

efecto de los vientos medios estacionales.




3.3. Sensibilidad de las plumas a situaciones de vientos intensos

(sudestadas y pamperos)

Si bien en la sección anterior se estudiaron las plumas de los principales tributarios

del Río de la Plata bajo condiciones de viento constantes, una cuestión remanente es

hasta qué punto la existencia e identidad de esas plumas es afectada por la variabilidad

de los vientos que, como es bien conocido, es importante en la región. A fin de hacer

una evaluación de este aspecto, se estudió la respuesta del sistema a situaciones típicas

de vientos intensos y la persistencia de la señal introducida por estos vientos. Las dos

situaciones más frecuentes asociadas a vientos intensos en el Río de la Plata se

producen en relación con las ciclogénesis del litoral y el pasaje de frentes provenientes

del sur. En relación con la primera, cuando se desarrollan ciclones en la zona del litoral

argentino, es frecuente que se produzcan vientos intensos (35-50 Km/h) del sudeste

sobre la región del estuario, que resultan de la combinación de los vientos asociados al

ciclón y la presencia de un anticiclón ubicado más al sudoeste sobre el territorio

argentino. Este tipo de eventos, conocido como ‘sudestada’, tiene una duración típica

del orden de 48 horas. Durante las primeras 36, aproximadamente, los vientos ganan

fuerza, y el fenómeno decae rápidamente durante las siguientes 12 horas. La segunda

situación se produce cuando un frente frío avanza desde el sur. En estos casos, los

vientos pueden llegar a ser también muy intensos, pero su dirección es del sudoeste.

Estos eventos, conocidos como ‘Pamperos’, tienen típicamente una duración, en total,

de 24 horas, entre el desarrollo y el decaimiento de la tormenta.

Para estudiar la señal introducida por este tipo de eventos, se realizaron

simulaciones para escenarios medios de invierno y verano. En cada uno de estos casos,

a partir de la solución estacionaria para un escenario medio de invierno al cabo de 60




días, se introdujo la tormenta en la escala de tiempo correspondiente (48 horas para la

sudestada y 24 para el pampero). Una vez terminada la tormenta se continuó la corrida

bajo vientos medios durante 20 días adicionales a fin de analizar la persistencia de la

señal. La sudestada fue simulada de un modo sencillo y razonablemente realista en la

escala de interés. Se aplicó un viento del sudeste que se incrementa durante las primeras

36 horas hasta alcanzar los 11 m s-1 (unos 40 Km/h) y decae durante las 12

subsiguientes según la función del tiempo mostrada en la Figura 3.28. De la misma

manera, el pampero fue simulado introduciendo un viento del sudoeste de la misma

magnitud, pero que se establece y decae en una escala de tiempo de 24 horas, como

muestra la Figura 3.29. Debe considerarse que, dado que el dominio de simulación se

restringe al estuario, el efecto de las tormentas sobre el océano, que es normalmente

transferido al río aumentando la señal no es percibido en las simulaciones. Como

resultado, nuestras simulaciones tendrían tendencia a subestimar la señal en intensidad,

aunque no en forma y tiempos de establecimiento y decaimiento, representando, de esta

manera, la señal mínima que puede esperarse en estos escenarios.

La anomalía para la superficie libre introducida por la sudestada en el caso de

invierno al cabo de 42 horas puede observarse en la Figura 3.30. Esta figura muestra el

patrón que normalmente se asocia a estas situaciones con un incremento de la elevación

de la superficie libre en todo el interior del estuario que alcanza su máximo sobre la

costa argentina en la región de Playa Honda. La evolución de esta elevación en el

tiempo para localidades ubicadas en las partes superior, media e inferior de la región de

interés a lo largo de las costas argentina y uruguaya se muestran en la Figura 3.31.

Puede observarse que la máxima señal se produce unas 6 horas después de que la

tormenta alcanza su máximo y que toda la señal ha desaparecido del sistema 24 horas




después de la finalización de la misma. La anomalía en los campos de trazadores que

identifican las plumas de los ríos Uruguay, Paraná Guazú-Bravo y Paraná de las Palmas

al cabo de 42 horas de simulación de la tormenta (momento de máxima señal en la

elevación de la superficie libre) se muestra en la Figura 3.32. Nótese que en esta figura,

para mejorar la interpretación, sólo se han coloreado anomalías con valores absolutos

superiores a 5. Se observa que, fuera de la región frontal donde los trazadores alcanzan

el océano, las máximas anomalías se producen a lo largo de la costa argentina entre La

Plata y la cabecera del estuario y sobre el Banco Ortiz, ambas zonas de baja profundidad

y en la porción norte de la Bahía Samborombón, alrededor de Punta Piedras. Las

anomalías son significativas indicando variaciones del orden de ±25 en la concentración

de los trazadores a lo largo de la costa argentina y ±15 sobre el Banco Ortiz. Las

anomalías observadas son consistentes con el patrón de anomalías de la elevación de la

superficie libre. En la porción norte de la Bahía Samborombón se observa una reducción

de la concentración de los trazadores correspondientes a los tres tributarios, que puede

explicarse por un ingreso de agua de mar desde la plataforma forzado por la tormenta. A

lo largo de la costa argentina, entre La Plata y la cabecera del estuario se observa en

general una reducción de la concentración del trazador correspondiente al Paraná de las

Palmas y un aumento de la concentración de los otros trazadores. Este resultado también

es atribuible al apilamiento de agua dentro del río forzado por la tormenta que tiende a

inhibir el avance hacia el exterior del estuario del agua del Paraná de las Palmas sobre la

región y a producir en cambio un ingreso de agua desde una región más exterior con

mayor concentración de los otros trazadores (ver Figura 3.7). Sobre el Banco Ortiz, se

observa un incremento de la concentración de aguas del Paraná de las Palmas con una

reducción de los otros trazadores, que parece indicar que durante estos eventos se




incrementa la mezcla lateral en esta región somera. La evolución en el tiempo de la

concentración de los tres trazadores en diversos puntos significativos de las costas

argentina y uruguaya se muestra en la Figura 3.33. En esta figura resulta evidente que el

mayor efecto costero de la tormenta se produce del lado argentino (paneles de la

izquierda), mientras que a lo largo de la costa uruguaya (paneles de la derecha) éste es

mínimo. Nótese que, dado que las fuentes de agua dulce, y por lo tanto de trazadores, se

encuentran en la cabecera del estuario, aunque la intensidad de la señal debida a la

tormenta aumenta a lo largo de la costa argentina hacia el interior del estuario, la

persistencia de la señal, o, equivalentemente, el tiempo necesario para retornar a los

valores medios, aumenta en dirección opuesta. En Buenos Aires, la señal ha

desaparecido 48 horas después de terminada la tormenta, mientras que persiste algunos

días más en La Plata, debido a que las aguas de los afluentes requieren un tiempo mayor

para alcanzar esta localidad una vez restituidas las condiciones medias de viento. En

general, no obstante, se observa que el sistema retorna a las condiciones medias en

pocos días, en una escala no superior a la semana. Aunque sólo se muestran las figuras

correspondientes al caso de invierno, tanto los patrones como los valores asociados en

el caso de verano son muy similares.

El patrón de anomalías de la superficie libre para el caso del Pampero al cabo de 12

horas de simulación (momento de máxima intensidad de los vientos) para el caso de

invierno se muestra en la Figura 3.34. Los vientos del sudoeste producen, en este caso,

un apilamiento de las aguas sobre la costa uruguaya y una reducción frente a Buenos

Aires, pero con alturas sensiblemente menores a las que introduce la sudestada. La

evolución de la altura en el tiempo (Figura 3.35) muestra que en este caso la señal

alcanza su máximo simultáneamente con los vientos, 12 horas después de iniciada la




tormenta y decae muy rápidamente después. La anomalía para los trazadores a las 12

horas se muestra en la Figura 3.36. En este caso las máximas anomalías alcanzan

valores similares al caso anterior y se distribuyen en la región de Punta Piedras, entre

Montevideo y Punta del Este y en Playa Honda. La reducción de la concentración de los

tres trazadores en el área de Punta Piedras y su incremento entre Montevideo y Punta

del Este es consistente con una mayor extensión hacia el norte de la pluma de agua

dulce del estuario forzada por los vientos del sudoeste. La anomalía observada en la

región de Playa Honda, en la parte superior del estuario, sugiere una mayor extensión

hacia el norte de la influencia del agua del Paraná de las Palmas forzada por los mismos

vientos. La evolución temporal de la anomalía en localidades a lo largo de ambas costas

del estuario se muestra en la Figura 3.37. Puede apreciarse en la figura que la respuesta

es algo diferente en el caso del pampero que en el de la sudestada. Aunque la altura es

máxima a lo largo de la costa uruguaya, el máximo efecto sobre los trazadores se

produce sobre el lado argentino. Esto resulta de la combinación de la batimetría del

estuario con la estructura de mezcla dentro del mismo de las aguas de los diferentes

tributarios. En la región de Playa Honda el estuario es somero, y por lo tanto responde

rápidamente a los vientos. Por lo tanto, en Buenos Aires, la señal aumenta rápidamente

durante el establecimiento de la tormenta. Luego de las primeras 12 horas, aunque la

tormenta cede, la señal en los trazadores persiste, debido a que la región está siendo

reinvadida por el agua que había sido desplazada hacia el norte. Al cabo de

aproximadamente 5 días, en esta localidad ha desaparecido toda señal atribuible a la

tormenta. En La Plata, estas dos escalas temporales se observan con mayor claridad.

Durante el primer día se observa un incremento de la concentración de aguas del Paraná

de las Palmas y una disminución de las aguas de los otros tributarios, como efecto




directo de los vientos del sudoeste, que fuerzan la pluma de agua dulce hacia el norte,

mientras que durante los días subsiguientes se observa el efecto contrario, como

producto de la relajación de las aguas que se habían acumulado del lado uruguayo. En

Punta Piedras, el efecto es nuevamente una reducción de la concentración de los

trazadores de los tres tributarios como producto del ingreso de agua marina que

reemplaza el agua desplazada hacia el norte por la tormenta. A lo largo de la costa

uruguaya, la falta de una anomalía significativa, pese al mayor incremento de la

elevación de la superficie libre, se puede atribuir a que a lo largo de esta costa la

profundidad es en general mayor y las aguas se encuentran mejor mezcladas.

Nuevamente, aunque sólo se muestran las figuras correspondientes al caso de invierno,

tanto los patrones como los valores asociados en el caso de verano son muy similares.

Finalmente, a fin de proporcionar una imagen del efecto de las anomalías

observadas sobre las plumas asociadas a los diferentes trazadores, la figura 3.38 muestra

los campos correspondientes a los mismos para el caso de la sudestada (izquierda) y del

pampero (derecha) en el momento de máxima intensidad de los vientos para cada uno

de los eventos. Esta figura puede compararse con la 3.7, que muestra los campos para el

caso de vientos medios de invierno. Aunque se han producido, como resultado de la

tormenta, deformaciones en los campos, la identidad y características generales de los

‘corredores’ se mantiene. Como conclusión general, entonces, las simulaciones

muestran que los corredores de flujo son relativamente poco sensibles a eventos de

vientos intensos. Aunque el efecto de los mismos altera la composición relativa de las

aguas de los diferentes tributarios especialmente sobre la costa argentina durante la

manifestación del evento, éste pierde al cabo de aproximadamente una semana. No




obstante, desde el punto de vista de contaminantes, durante los eventos la afectación de

la mezcla sobre esa costa podría tener efectos significativos.




3.4. Tiempos de tránsito y lavado de las aguas del Río de la Plata

De las simulaciones realizadas para escenarios de invierno y verano y diferentes

caudales es posible obtener información acerca de los tiempos de tránsito y lavado de

las aguas en el estuario del Río de la Plata. Dado que las simulaciones fueron realizadas

con vientos estacionarios, los resultados no representan ninguna situación en particular,

pero proporcionan una aproximación razonable a lo que puede esperarse en promedio a

lo largo de un tiempo medianamente largo. Las Figuras 3.39 a 3.44 muestran la

evolución en el tiempo de la concentración de los trazadores que representan las aguas

de los ríos Uruguay (rojo), Paraná Guazú-Bravo (verde) y Paraná de las Palmas (azul)

para las simulaciones correspondientes a escenarios de invierno y verano y diferentes

descargas continentales (media, baja y alta) para algunas puntos costeros a lo largo de

ambas márgenes del estuario. Para interpretar las figuras debe considerarse que el

tiempo que tardan los trazadores en los diversos puntos en alcanzar valores diferentes de

cero se corresponden con los tiempos que tarda el agua en comenzar a llegar a ese lugar

desde su fuente (puntos de descarga). Este tiempo puede asociarse, por ejemplo, con el

que tardaría un contaminante en llegar a la locación si fuese derramado en el punto de

descarga de los tributarios. Los valores obtenidos de las simulaciones para este tiempo

se compilan en la Tabla II. Puede observarse en las Figuras y la Tabla II que el tiempo

necesario para que las aguas transiten el estuario depende no sólo de su distancia a las

fuentes sino también de la descarga continental, con una reducción importante en los

tiempos para escenarios de descarga alta y, recíprocamente, un aumento significativo en

los casos de descarga baja. No se observan diferencias notables en los tiempos para

iguales condiciones de caudal para las diferentes estaciones, o diferentes escenarios de

vientos medios, lo que es consistente con lo que se mostró previamente acerca de la




circulación. Es interesante notar, además, que las aguas del Paraná de las Palmas no

alcanzan puntos intermedios de la costa uruguaya excepto en condiciones de caudal

muy bajo. En condiciones medias de viento y caudal, las aguas del Paraná de las Palmas

tardan unos 3 días en llegar a Buenos Aires, mientras que las aguas del Uruguay y

Paraná Guazú-Bravo tardan 7 y 5 días, respectivamente. Para Montevideo y Punta

Piedras los tiempos son del orden de los 25 días.

Tabla II. Tiempo aproximado que tardan las aguas de los tributarios principales del Río de la Plata en comenzar a llegar a algunas locaciones a lo largo de las costas argentina y uruguaya.

Desde el momento en que la señal comienza a llegar a un cierto punto y hasta la

estabilización de su valor, transcurre un cierto tiempo que, evidentemente, se alarga a

medida que la locación se encuentra más lejos de las fuentes y que depende asimismo

de las descargas continentales. Estos tiempos se resumen en la Tabla III, mientras que la




Tabla IV muestra el valor que alcanza la concentración de cada uno de los trazadores al

cabo de ese tiempo. En las Tablas y las Figuras se observa que en algunos puntos, como

Punta Piedras, la concentración no se estabiliza aún en 90 días de simulación bajo

condiciones de viento constante, lo que indica que en esa locación las condiciones de

mezcla serán siempre muy variables. En Montevideo los tiempos son del orden de los

60 días, lo que indica que esta localidad estará también más expuesta a la variabilidad.

Para un escenario típico de descarga media, en Buenos Aires el tiempo de estabilización

sería de unos 20 días.

Tabla III. Tiempo aproximado para la estabilización de la concentración de los trazadores que representan las aguas de los tributarios principales del Río de la Plata en algunas locaciones a lo largo de las costas argentina y uruguaya.




Tabla IV. Concentración de los trazadores que representan las aguas de los tributarios principales del Río de la Plata en algunas locaciones a lo largo de las costas argentina y uruguaya cuando se alcanza la estabilización bajo condiciones de viento y caudal constantes.

El tiempo que transcurre desde que los trazadores son lanzados al estuario desde sus

fuentes hasta que la suma de la concentración de los tres alcanza el valor de 100 (si

acaso ocurre) en una locación determinada sería coincidente con el tiempo de lavado de

las aguas en ese punto. Este tiempo podría asociarse, por ejemplo, al tiempo que tardaría

un contaminante que es lanzado en los puntos de descarga de los tributarios en ser

completamente eliminado del estuario a la altura de esa locación. La superficie del

estuario que alcanza esta condición al cabo de 10, 20, 30, 40, 50 y 60 días de simulación

bajo condiciones medias de invierno se muestra en la Figura 3.45. Para condiciones

medias de verano el resultado es muy similar. De la observación de esta figura y los

valores mostrados en la Tabla III se desprende que el tiempo de lavado de las aguas en




las porciones superior y media del estuario es del orden de 60 días bajo condiciones

medias de caudal. Para caudales altos, este tiempo puede reducirse a 30 días, mientras

que para caudales bajos se incrementa a un orden de 90 días.




Figura 3.1. Vientos medios de invierno y verano para el período 1972-2001 según los reanálisis de NCEP/NCAR.




Figura 3.2. Batimetría modificada para los casos de ‘fondo plano’.




Figura 3.3. Transportes residuales (m2s-1) y sus líneas de corriente para las simulaciones de invierno con los diferentes escenarios de caudal.




Figura 3.4. Transportes residuales (m2s-1) y sus líneas de corriente para los estudios de sensibilidad a la batimetría y rotación de la Tierra en invierno.




Figura 3.5. Transportes residuales (m2s-1) y sus líneas de corriente para las simulaciones de verano con los diferentes escenarios de caudal.




Figura 3.6. Transportes residuales (m2s-1) y sus líneas de corriente para los estudios de sensibilidad a la batimetría y rotación de la Tierra en verano.




Figura 3.7. Plumas correspondientes a los trazadores que identifican los ríos Uruguay (paneles superiores), Paraná Guazú-Bravo (paneles centrales) y Paraná de las Palmas (paneles inferiores)

para las simulaciones de invierno (izquierda) y verano (derecha) con descargas medias.




Figura 3.8. Imagen MODIS de Río de la Plata correspondiente al día 2 de abril de 2002. En este día la descarga del los ríos Paraná y Uruguay fue de 19640 m3s-1 y 3821 m3s-1, respectivamente,

lo que corresponde a valores aproximadamente medios.




Figura 3.9. Imagen MODIS de Río de la Plata correspondiente al día 3 de abril de 2002. En este día la descarga del los ríos Paraná y Uruguay fue de 19636 m3s-1 y 3903 m3s-1, respectivamente,

lo que corresponde a valores aproximadamente medios.




Figura 3.10. Imagen MODIS de Río de la Plata correspondiente al día 13 de abril de 2003. En este día la descarga del los ríos Paraná y Uruguay fue de 25599 m3s-1 y 5245 m3s-1,

respectivamente, lo que corresponde a valores aproximadamente medios.





para las simulaciones de invierno (izquierda) y verano (derecha) con descargas medias de invierno.





para las simulaciones de verano (izquierda) e invierno (derecha) con descargas medias de verano.




Figura 3.13. Detalle de las soluciones numéricas correspondiente a dos instantes de tiempo diferentes separados por 6 horas (paneles superior y medio) y de dos de las imágenes satelitales (panel inferior) para la zona de descarga de los ríos Uruguay y Paraná en condiciones medias de

caudal.




Figura 3.14. Plumas correspondientes a los trazadores que identifican los ríos Uruguay (paneles superiores), Paraná Guazú-Bravo (paneles centrales) y Paraná de las Palmas (paneles inferiores) para las simulaciones de invierno (izquierda) y verano (derecha) con descargas medias y fondo

plano.




Figura 3.15. Plumas correspondientes a los trazadores que identifican los ríos Uruguay (paneles superiores), Paraná Guazú-Bravo (paneles centrales) y Paraná de las Palmas (paneles inferiores) para las simulaciones de invierno (izquierda) y verano (derecha) con descargas medias y con el

factor de Coriolis llevado a cero (sin rotación de la Tierra).




Figura 3.16. Distribución de los tipos de sedimentos de fondo en el estuario del Río de la Plata. El tono rojo, indica influencia textural de los ríos Paraná de las Palmas y Luján, mientras que el verde indica influencia de los ríos Paraná Guazú-Bravo y Uruguay. Adaptada de Parker et al.

(1987).




Figura 3.17. Concentración del trazador asociado al río Paraná de las Palmas al cabo de 12 días de liberación del mismo bajo condiciones de descarga media en invierno (panel superior) y

verano (panel inferior).





para las simulaciones de invierno (izquierda) y verano (derecha) con descargas bajas.





respectivamente, lo que corresponde a valores bajos, especialmente para el río Uruguay.




Figura 3.20. Detalle de las soluciones numéricas correspondiente a dos instantes de tiempo diferentes separados por 6 horas (paneles superior y medio) y la imagen satelital (panel

inferior) para la zona de descarga de los ríos Uruguay y Paraná en condiciones de caudal bajo.





para las simulaciones de invierno (izquierda) y verano (derecha) con descargas altas.





respectivamente, lo que corresponde a valores altos para el río Uruguay.




Figura 3.24. Imagen MODIS de Río de la Plata correspondiente al día 2 de mayo de 2002. En este día la descarga del los ríos Paraná y Uruguay fue de 21514 m3s-1 y 9659 m3s-1,





Figura 3.27. Detalle de las soluciones numéricas correspondiente a dos instantes de tiempo diferentes separados por 6 horas (paneles superior y medio) y de dos de las imágenes satelitales (panel inferior) para la zona de descarga de los ríos Uruguay y Paraná en condiciones de caudal

alto.




Figura 3.28. Función del tiempo utilizada para simular el desarrollo y decaimiento de la sudestada.




Figura 3.29. Función del tiempo utilizada para simular el desarrollo y decaimiento del pampero.




Figura 3.30. Campo de anomalías de la elevación de la superficie libre introducido por la sudestada al cabo de 42 horas de iniciada la misma.




Figura 3.31. Evolución de las anomalías de la elevación de la superficie libre introducidas por la sudestada en tres puntos a lo largo de la costa argentina (izquierda) y tres puntos a lo largo de la

costa uruguaya (derecha).




Figura 3.32. Campo de anomalía de concentración de los trazadores que identifican a los ríos Uruguay (panel superior), Paraná Guazú-Bravo (panel central) y Paraná de las Palmas (panel

inferior) introducido por la sudestada al cabo de 42 horas de iniciada la misma.




Figura 3.33. Evolución de la anomalía de concentración de los trazadores que identifican a los ríos Uruguay (rojo), Paraná Guazú-Bravo (verde) y Paraná de las Palmas (azul) introducido por

la sudestada al cabo de 42 horas de iniciada la misma en puntos a lo largo de las costas argentina (izquierda) y uruguaya (derecha).




Figura 3.34. Campo de anomalías de la elevación de la superficie libre introducido por el pampero al cabo de 12 horas de iniciada la tormenta.




Figura 3.35. Evolución de las anomalías de la elevación de la superficie libre introducidas por el pampero en tres puntos a lo largo de la costa argentina (izquierda) y tres puntos a lo largo de la

costa uruguaya (derecha).




Figura 3.36. Campo de anomalía de concentración de los trazadores que identifican a los ríos Uruguay (panel superior), Paraná Guazú-Bravo (panel central) y Paraná de las Palmas (panel

inferior) introducido por el pampero al cabo de 12 horas de iniciada la tormenta.




Figura 3.37. Evolución de la anomalía de concentración de los trazadores que identifican a los ríos Uruguay (rojo), Paraná Guazú-Bravo (verde) y Paraná de las Palmas (azul) introducido por

el pampero al cabo de 12 horas de iniciada la tormenta en puntos a lo largo de las costas argentina (izquierda) y uruguaya (derecha).




Figura 3.38. Campos de concentración de los trazadores que identifican a los ríos Uruguay, Paraná Guazú-Bravo y Paraná de las Palmas para el caso de la sudestada (izquierda) y del pampero (derecha) en el momento de máxima intensidad de los vientos para cada uno

de los eventos.




Figura 3.39. Evolución de la concentración de los trazadores que identifican a los ríos Uruguay (rojo), Paraná Guazú-Bravo (verde) y Paraná de las Palmas (azul) para la simulación en un

escenario de descarga y viento medio de invierno.





escenario de descarga y viento medio de verano.





escenario de descarga baja y viento medio de invierno.





escenario de descarga baja y viento medio de verano.





escenario de descarga alta y viento medio de invierno.





escenario de descarga alta y viento medio de verano.




Figura 3.45. Superficie del estuario cuya agua es completamente renovada al cabo de 10, 20, 30, 40, 50 y 60 días bajo condiciones de caudal y vientos medios de invierno constantes.




4. RESUMEN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Pese a que el Río de la Plata es un área de importancia estratégica hasta el momento

no se ha realizado en el estuario ningún estudio observacional de gran escala que

permita la determinación de la circulación media y su variabilidad. En la literatura

especializada existen pocas referencias a la circulación en el estuario y se encuentran

discrepancias en relación con el camino de las aguas de los principales tributarios. El

objetivo de este trabajo ha sido contribuir al entendimiento de estos aspectos a través de

la aplicación de un modelo numérico y su comparación con datos e imágenes de satélite

en los casos en que esto que fue posible. El modelo utilizado fue el HamSOM/CIMA,

que ha demostrado ser una herramienta robusta y confiable para el estudio de la

dinámica estuarial. Para simular el transporte de sustancias las ecuaciones de advección-

difusión para trazadores pasivos fueron acopladas al modelo. Estas sustancias pueden

utilizarse para representar tanto las plumas correspondientes a los diferentes tributarios

principales del estuario como trazadores pasivos en general, como la conductividad.

Para validar la capacidad del modelo de transportar sustancias en el estuario de un

modo representativo de la realidad, se realizó un estudio de casos del campo de

conductividad para los días 22 y 23 de noviembre de 1982. Esta variable, cuya

distribución resulta de la acción conjunta de los tributarios en la parte superior del

estuario y la presencia del océano en la parte exterior, fue considerada como un trazador

pasivo. Esta simulación fue comparada con observaciones disponibles entre las líneas

Buenos Aires – Colonia y Punta Piedras – Montevideo para esos días. Los resultados en

esta región indican una buena concordancia general entre las observaciones y la

simulación, siendo el modelo capaz de reproducir la forma y los valores de las

principales isolíneas de conductividad observadas en el interior del estuario. Las




soluciones muestran, además, que los tributarios menores altamente contaminados,

como el Luján y el Riachuelo, contribuyen de manera significativa al patrón de

conductividad observado en el estuario.

Un conjunto de simulaciones fue realizado con el objetivo de estudiar la circulación

estacional y los corredores de flujo de los tributarios principales en el estuario del Río

de la Plata. Para simular las plumas correspondientes a estos tributarios, se consideraron

trazadores distintos para los ríos Uruguay, Paraná Guazú-Bravo y Paraná de las Palmas.

Se buscó identificar el área de influencia de la descarga de cada tributario principal a

través del estudio de la pluma correspondiente. Se realizaron simulaciones, incluyendo a

la marea como forzante, para escenarios de caudal y vientos medios de invierno y

verano. Se realizaron asimismo estudios de sensibilidad a variaciones en los vientos, la

descarga continental (considerando escenarios de alto y bajo caudal), a la batimetría de

fondo en la parte superior y media del estuario y a la rotación de la Tierra (efecto de

Coriolis).

De las soluciones obtenidas de esta manera se computaron los transportes residuales

o medios en un ciclo de marea. Los resultados muestran que la batimetría del fondo

juega un rol central en la circulación del Río de la Plata. En la parte superior y media

del estuario en ambas estaciones el flujo tiende a seguir los canales naturales, con

relativamente baja influencia de la descarga continental. En el Río de la Plata Interior el

flujo se vuelca primero de la costa uruguaya hacia la argentina por la presencia del

Canal Intermedio. En la parte media, favorecido en parte por el efecto de Coriolis, el

flujo tiende a retornar a la costa uruguaya. La variación de la descarga continental no

produce cambios importantes en los patrones de circulación, sino sólo en la intensidad

del transporte. Tanto en la parte superior como media del estuario, la influencia de los




vientos es baja. En la zona exterior en cambio, a partir de aproximadamente

Montevideo, el flujo se torna más sensible a los vientos con una reversión en el sentido

de circulación de invierno a verano, que es consistente con lo que se conoce de la

distribución de salinidad. En el norte de la Bahía Samborombón se obtiene una celda de

circulación con sentido de giro horario, cuya extensión y forma cambian con la estación

pero poco con las descargas, sugiriendo que se encuentra afectada por los vientos. En la

parte sur de Samborombón, el flujo parece ser mucho más sensible a los vientos, con

cambios importantes de sus características de una a otra estación, aunque las corrientes

medias en la bahía son débiles, sugiriendo que esta región es fundamentalmente

retensiva.

Las soluciones numéricas permiten distinguir claramente dos plumas o corredores

de flujo para los tributarios principales del Río de la Plata. La descarga de los ríos

Uruguay y Paraná Guazú-Bravo ocupa preponderantemente la costa uruguaya y el

centro del estuario con abundante mezcla entre estos dos tributarios, mientras que el

aporte del Paraná de las Palmas es transportado sobre la costa argentina. El modelo

indica que las aguas de los ríos Uruguay y Paraná Guazú-Bravo se mezclan rápidamente

después de la confluencia entre ambos y de un modo bastante turbulento, a través de la

formación de meandros y desprendimiento de lentes de agua que parecen estar afectados

por el ciclo de la marea. El patrón de distribución de las aguas observado resulta de la

geometría y la batimetría del estuario. Aunque sólo una porción menor del caudal

ingresa al estuario a través del Paraná de las Palmas, las aguas de este último afluente

ocupan la región somera correspondiente a Playa Honda, mientras que el gran caudal

asociado a los otros tributarios se mueve por el norte, con canales más profundos. A

partir de aproximadamente Colonia, la geometría de la costa del estuario, que toma una




orientación este-oeste, y la presencia del Canal Intermedio, fuerzan al flujo a

concentrarse en la parte central del estuario, favoreciendo la mezcla.

El efecto de la rotación de la Tierra, o de Coriolis, se hace evidente aún en la

porción media del estuario en consistencia con el radio de deformación de Rossby

(barotrópico) que para una profundidad media de 10 metros es del orden de 100 Km.

Como resultado, las plumas de los ríos Uruguay y Paraná Guazú-Bravo tienen una

estructura más elongada y angosta a lo largo de la costa uruguaya y la pluma del río

Paraná de las Palmas se separa de la costa argentina aguas abajo de Punta Piedras en

lugar de permanecer pegada a la misma.

El modelo predice que bajo condiciones de descarga baja no se observarán

diferencias significativas en la estructura respecto del caso con descarga media. La

principal diferencia radica en cambios en las concentraciones relativas de cada una de

las aguas de los diferentes tributarios por los cambios relativos en los caudales, y el

aumento del tiempo de tránsito de las aguas a través del estuario debido a la reducción

en los transportes que se deriva de la disminución de la descarga. En este caso, y como

consecuencia de las menores velocidades de las aguas cuando ingresan al estuario, el

flujo es menos turbulento. Como consecuencia, lo que se espera observar en este caso es

una situación similar a la correspondiente a descargas medias, pero con concentraciones

relativas de aguas del Río Uruguay menores a lo largo de la costa uruguaya.

En condiciones de descarga alta más allá de una mayor extensión de las plumas y

una reducción en el tiempo de tránsito de las aguas a lo largo del estuario, se produce un

cambio en la forma en que el agua de los diferentes tributarios ingresa al estuario. En

este caso, debido al enorme volumen de agua descargada por los ríos Uruguay y Paraná

Guazú-Bravo, parte de este último se vuelca al estuario más al sur que en condiciones




medias, pasando por el sur de las islas Oyarvide y Martín García y la zona baja

asociada. Como consecuencia, en este caso, se produce una mayor zonificación de la

mezcla y la parte norte del estuario queda dividida en dos regiones, una con mayor

concentración de aguas del Uruguay al norte de las islas y a lo largo de la costa

uruguaya, y otra con menor concentración de este tributario en la parte central del

estuario y al sur de las islas. Aguas abajo de Colonia las plumas de ambos tributarios

tienden a ensancharse.

La presencia de dos corredores o plumas diferenciadas en el estuario del Río de la

Plata, una de ellas asociada a aguas del Paraná de las Palmas y la otra a una

combinación entre aguas del Paraná Guazú-Bravo y el Uruguay, se mantiene por lo

tanto para los diferentes escenarios de caudal, cambiando fundamentalmente el tiempo

que las aguas de cada tributario requieren para circular por el estuario como función del

caudal y, consecuentemente, su extensión. Para caudales elevados este tiempo de

tránsito es menor debido a las mayores velocidades residuales generadas por el mayor

aporte fluvial, mientras que lo recíproco sucede para caudales reducidos. El porcentaje

de aguas correspondiente a los diferentes tributarios en cada región está asociado

fundamentalmente a las descargas de cada uno de ellos. Sobre la costa argentina, a la

altura de la ciudad de Buenos Aires, la concentración de aguas del Paraná de las Palmas

resulta en todos los casos muy elevada, con valores mayores al 90%, dado que este río

invade en forma casi exclusiva la región de Playa Honda. La influencia de los otros

tributarios aumenta lentamente a lo largo de la costa argentina hacia la parte exterior del

estuario. La costa uruguaya, recíprocamente, tiene casi nula afectación en condiciones

medias del Paraná de las Palmas, mientras que se haya bañada por aguas de los otros

tributarios. A lo largo de esta costa, las concentraciones relativas de aguas de los ríos




Uruguay y Paraná Guazú-Bravo depende de las condiciones de descarga con una

triplicación de la concentración relativa de aguas del primer río en el caso de descarga

alta con respecto al de baja. En las porciones superior y media del estuario, el régimen

se encuentra fundamentalmente regulado por la descarga continental con poco o nulo

efecto de los vientos medios estacionales.

Todas estas características pronosticadas por el modelo son consistentes con lo que

se observa en el campo de conductividad y con lo que se infiere de la distribución de los

sedimentos de fondo y de las imágenes satelitales para condiciones de descarga media,

baja y alta.

Se estudió la respuesta del sistema a situaciones típicas de vientos intensos

(sudestadas y pamperos) y la persistencia de la señal introducida por estos vientos. Para

el caso de la sudestada se observa que, fuera de la región frontal donde el agua dulce

alcanza el océano, las máximas anomalías de concentración de los trazadores que

identifican las aguas de los diferentes tributarios se producen a lo largo de la costa

argentina entre La Plata y la cabecera del estuario y sobre el Banco Ortiz, ambas zonas

de baja profundidad y en la porción norte de la Bahía Samborombón, alrededor de Punta

Piedras. Las anomalías son significativas indicando variaciones del orden de ±25 en la

concentración de los trazadores a lo largo de la costa argentina y ±15 sobre el Banco

Ortiz. Las anomalías observadas son consistentes con el patrón de anomalías de la

elevación de la superficie libre. En la porción norte de la Bahía Samborombón se

observa una reducción de la concentración de los trazadores correspondientes a los tres

tributarios, que puede explicarse por un ingreso de agua de mar desde la plataforma

forzado por la tormenta. A lo largo de la costa argentina, entre La Plata y la cabecera del

estuario se observa en general una reducción de la concentración del trazador




correspondiente al Paraná de las Palmas y un aumento de la concentración de los otros

trazadores. Este resultado también es atribuible al apilamiento de agua dentro del río

forzado por la tormenta que tenderá a inhibir el avance hacia el exterior del estuario del

agua del Paraná de las Palmas sobre la región y a producir en cambio un ingreso de

agua proveniente desde el exterior, con una mayor concentración de aguas de los otros

ríos. Sobre el Banco Ortiz, se observa un incremento de la concentración de aguas del

Paraná de las Palmas con una reducción de los otros trazadores, que parece indicar que

durante estos eventos se incrementa la mezcla lateral en esta región somera. En Buenos

Aires, la señal ha desaparecido 48 horas después de terminada la tormenta, mientras que

persiste algunos días más en La Plata, debido a que las aguas de los afluentes requieren

un tiempo mayor para alcanzar esta localidad una vez restituidas las condiciones medias

de viento. En general, no obstante, se observa que el sistema retorna a las condiciones

medias en pocos días, en una escala temporal no superior a la semana.

En el caso del pampero las máximas anomalías para los trazadores alcanzan valores

similares al de la sudestada y se distribuyen en la región de Punta Piedras, entre

Montevideo y Punta del Este y en Playa Honda. La reducción de la concentración de los

tres trazadores en el área de Punta Piedras y su incremento entre Montevideo y Punta

del Este es consistente con una mayor extensión hacia el norte de la pluma de agua

dulce del estuario forzada por los vientos del sudoeste. La anomalía observada en la

región de Playa Honda, en la parte superior del estuario, sugiere una mayor extensión

hacia el norte de la influencia del agua del Paraná de las Palmas forzada por los mismos

vientos. Aunque la altura es máxima a lo largo de la costa uruguaya, el máximo efecto

sobre los trazadores se produce sobre el lado argentino. Esto resulta de la combinación

de la batimetría del estuario con la estructura de mezcla dentro del mismo de las aguas




de los diferentes tributarios. En la región de Playa Honda el estuario es somero, y por lo

tanto responde rápidamente a los vientos. Por lo tanto, en Buenos Aires, la señal

aumenta rápidamente durante el establecimiento de la tormenta. Luego de las primeras

12 horas, aunque la tormenta cede, la señal en los trazadores persiste, debido a que la

región está siendo reinvadida por el agua que había sido desplazada hacia el norte

durante el establecimiento de la tormenta. Al cabo de aproximadamente 5 días, en esta

localidad ha desaparecido toda señal atribuible a la misma. En La Plata, estas dos

escalas temporales se observan con mayor claridad. Durante el primer día se observa un

incremento de la concentración de aguas del Paraná de las Palmas y una disminución de

las aguas de los otros tributarios, como efecto directo de los vientos del sudoeste, que

fuerzan la pluma de agua dulce hacia el norte, mientras que durante los días

subsiguientes se observa el efecto contrario, como producto de la relajación de las aguas

que se habían acumulado del lado uruguayo. En Punta Piedras, el efecto es nuevamente

una reducción de la concentración de los trazadores de los tres tributarios como

producto del ingreso de agua marina que reemplaza el agua desplazada hacia el norte

por la tormenta. A lo largo de la costa uruguaya, la falta de una anomalía significativa,

pese al incremento de la elevación de la superficie libre producido por los vientos, se

puede atribuir a que a lo largo de esta costa la profundidad es en general mayor y las

aguas se encuentran mejor mezcladas.

En general para ambos escenarios de vientos intensos se observa que, aunque se

producen como resultado de la tormenta deformaciones en los campos, la identidad y

características generales de las plumas asociadas a los tributarios se mantiene. Aunque

el efecto de los vientos altera la composición relativa de las aguas de los diferentes

tributarios especialmente sobre la costa argentina durante la manifestación de los




eventos, éste pierde al cabo de aproximadamente una semana. No obstante, desde el

punto de vista de contaminantes, durante los eventos la afectación de la mezcla sobre

esa costa podría tener efectos significativos.

De las simulaciones realizadas para escenarios de invierno y verano y diferentes

caudales es posible obtener información acerca de los tiempos de tránsito y lavado de

las aguas en el estuario del Río de la Plata. Dado que las simulaciones fueron realizadas

con vientos estacionarios, los resultados en ese sentido no representan ninguna situación

en particular, pero proporcionan una aproximación válida a lo que puede esperarse en

promedio a lo largo de un tiempo razonablemente largo.

El tiempo necesario para que las aguas transiten el estuario depende no sólo de su

distancia a las fuentes sino también de la descarga continental, con una reducción

importante en los tiempos para escenarios de descarga alta y, recíprocamente, un

aumento significativo en los casos de descarga baja. No se observan diferencias

notables en los tiempos para iguales condiciones de caudal para las diferentes

estaciones, lo que es consistente con lo que se mostró previamente acerca de la

circulación. Es interesante notar además que las aguas del Paraná de las Palmas no

alcanzan puntos intermedios de la costa uruguaya excepto en condiciones de caudal

muy bajo. En condiciones medias de viento y caudal, las aguas del Paraná de las Palmas

tardan unos 3 días en llegar a Buenos Aires, mientras que las aguas del Uruguay y

Paraná Guazú-Bravo tardan 7 y 5 días, respectivamente. Para Montevideo y Punta

Piedras los tiempos son del orden de los 25 días.

La concentración no se estabiliza aún en 90 días de simulación bajo condiciones de

viento constante, lo que indica que en esa locación las condiciones de mezcla serán

siempre muy variables. En Montevideo los tiempos son del orden de los 60 días, lo que




indica que esta localidad estará también más expuesta a la variabilidad. Para un

escenario típico de descarga media, en Buenos Aires el tiempo de estabilización sería de

unos 20 días.

El tiempo de lavado de las aguas en las porciones superior y media del estuario es del

orden de 60 días bajo condiciones medias de caudal. Para caudales altos, este tiempo

puede reducirse a 30 días, mientras que para caudales bajos se incrementa a un orden de

90 días.




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