Analysis of fetch-limited wave growth using high-frequency radars in the Gulf of Tehuantepec

• Vladimir G Toro ^[2] ; Francisco J Ocampo-Torres ^[2] ; Pedro Osuna ^[2] ; Héctor García-Nava ^[1] ; Xavier Flores-Vidal ^[1] ; Reginaldo Durazo ^[1]
  1. [1] Universidad Autónoma de Baja California

     Universidad Autónoma de Baja California

     México

     
  2. [2] Departamento de Oceanografía Física, CICESE, Ensenada, Baja California, México.
• Localización: Ciencias marinas, ISSN 0185-3880, ISSN-e 2395-9053, Vol. 40, Nº 2, 2014, págs. 113-132
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Análisis del crecimiento del oleaje limitado por el fetch usando radares de alta frecuencia en el golfo de Tehuantepec
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• Resumen
  • español

    Se analizó el crecimiento del oleaje limitado por el fetch utilizando mediciones de alta resolución espaciotemporal obtenidas con radares de alta frecuencia (HF). Para calcular el espectro del oleaje, el eco de segundo orden (S2N) fue extraído del espectro Doppler y mapeado al dominio de las frecuencias del oleaje. La conversión de S2N al espectro del oleaje se realizó mediante un modelo paramétrico lineal que depende de la velocidad del viento. El crecimiento del oleaje local, representado por la energía y la frecuencia asociada al pico espectral adimensional en función del fetch adimensional, se determinó a partir de los espectros del oleaje calculados para 25 nodos (~400 km²) alrededor del sitio de anclaje de una boya Air-Sea Interaction Spar. Los datos de la boya se utilizaron como referencia y para proveer la información del viento necesaria para el análisis del crecimiento del oleaje. Los datos simultáneos de la boya y los radares HF presentaron una concordancia adecuada con las curvas de crecimiento del oleaje. El análisis en el dominio de los 25 nodos mostró una correlación significativa y cierta dispersión alrededor de las curvas de crecimiento. Las causas probables de esta dispersión están asociadas con errores en el cálculo del espectro del oleaje y del fetch, y a la suposición de condiciones de viento homogéneo. No fue posible determinar la influencia del swell en el crecimiento del oleaje con el set limitado de datos utilizado; sin embargo, es posible que un análisis con mayor variación de la altura del swell podría proveer esta evidencia. No obstante, los resultados sugieren que, con el modelo paramétrico lineal, es posible reproducir el crecimiento del oleaje limitado por el fetch. Este trabajo representa el primer esfuerzo enfocado al análisis del crecimiento del oleaje utilizando mediciones de radares HF.

  • English

    Fetch-limited wave growth was analyzed using high spatial and temporal resolution measurements obtained with high-frequency (HF) radars. To calculate the wave spectrum, the second-order echo (S2N) was extracted from the Doppler spectrum and mapped to the wave frequency domain. The conversion of S2N to the wave frequency spectrum was carried out using a linear parametric model dependent on wind speed. Wave growth, represented by the dimensionless energy and peak frequency as a function of dimensionless fetch, was determined from the spectra calculated for 25 cells (~400 km²) in the vicinity of a moored Air-Sea Interaction Spar buoy. The buoy data were used as reference and to provide the wind information required for the wave growth analysis. The simultaneous data from the buoy and HF radars showed a suitable agreement with the wave growth curves. The analysis of the 25 cells showed an adequate agreement and certain dispersion around the growth curves. Possible causes of this dispersion are related to errors in the estimation of the frequency spectrum and fetch, and the assumption of homogeneous wind conditions. From the limited data set used, it was not possible to prove any impact of swell on wave growth; however, it is possible that analysis over a wider range of swell heights may provide this evidence. Nevertheless, the results suggest that the linear parametric model is able to reproduce fetch-limited wave growth. This work represents the first effort focused on fetch-limited wave growth using HF radars.