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Una mirada sobre la topografía
La tecnología Wavecams permite reconstruir de manera cronológica el nivel topográfico de la playa en el rango de mareas registrado durante el periodo de adquisición de vídeo. Se trata de un instrumento muy eficaz para cuantificar, no solamente las grandes tendencias de erosión o acreción estacionales, sino que también las evoluciones a una escala temporal mas corta (del orden de 2 a 4 semanas). Permitiendo por ejemplo una medida de la erosión de la playa causada por tormentas y su posterior recuperación. A modo de ejemplo, la evolución topográfica de la parte central de la playa de la bahía de Etretat ha sido calculada a una escala trimestral y mensual. En particular, las tormentas de diciembre de 2019 y enero de 2020 han provocado un gran proceso erosivo. Más allá de este primer enfoque puramente visual, se han desarrollado diagnósticos para caracterizar con precisión los cambios observados en la topografía. ¡Esto será el centro de la próxima publicación relacionada con la topografía!
WaveCams Time-Stack: Construción de time stack
Un sistema de monitoreo costero ofrece múltiples oportunidades para observar en detalle y con alta frecuencia (10 minutos) los procesos físicos que tienen lugar en la costa. En particular la tecnología WaveCams de adquisición de imágenes permite obtener diversos parámetros hidrodinámicos de alto interés en la dinámica de playas. En el ejemplo de este vídeo en la famosa bahía de Etretat en Francia, podemos observar fácilmente como se desarrolla una fuerte corriente longitudinal en condiciones de oleaje medio provenientes del NO (olas entre 1 a 2 metros). Las corrientes longitudinales son uno de los fenómenos más importantes en el transporte de sedimentos costeros, ya que su dirección predominante determina en gran medida cómo y dónde se depositan los sedimentos a lo largo de la bahía. Los vídeos corresponden al elemento de observación mas básico que podemos entregar, pero no nos quedamos ahí!!!. Para poder derivar parámetros mas complejos de oleaje una herramienta muy útil de procesamiento de imágenes es utilizada. El denominado “time stack” que corresponde a un apilamiento de una parte de la imagen de vídeo fija en el tiempo para obtener una imagen espacio-temporal. En este caso corresponde a la linea roja segmentada. De esta imagen múltiples parámetros pueden ser estimados como el periodo de las olas, el tamaño de la zona de rompimiento, la presencia de grupos de olas y el cambio de celeridad debido a la interacción con el fondo. Toda esta información es importante a la hora de evaluar los daños provocados por las tormentas y su posterior recuperación. Para hacer esta información mas valiosa y útil, esta es almacenada y analizada con una frecuencia de 10 minutos en el caso de Etretat. En nuestras próximas publicaciones veremos como WaveCams es capaz de estimar y seguir en el largo plazo la evolución de los parámetros clásicos del oleaje.
WaveCams Time-Stack: La dimensión temporal
Bienvenidos a este nuevo post!. Hoy introduciremos la dimensión temporal de nuestro Time-stack, si aun no has visto el vídeo explicativo sobre esta útil imagen te invito a mirarlo aquí para que puedas entender mejor lo que veremos a continuación. Cuando vamos a la playa y apreciamos las olas nuestro cerebro automáticamente interpreta las diferencias de luz (luz y sombra) como ondas que se dirigen hacia nosotros, es así que logramos identificar patrones en la superficie del mar. Si pensamos en detectar las olas mediante medios remotos este contraste sombra-luz resulta muy útil he interesante de explotar. Como hemos visto en el post anterior, es posible construir una imagen espacio-temporal (Time-stack) a partir de los vídeos registrados mediante WaveCams. Cual es la ventaja de tener la dimensión temporal en una imagen?, veamos este vídeo para tener algunas pistas: Entonces…? Ahora, cada vez que una ola llega a la costa su trayectoria en el tiempo queda registrada por la traza que deja esta diferencia de luz, de ahí que si trazamos una linea horizontal en el Time-stack podamos ver la “historia” de nuestras olas llegando a la costa. En términos mas formales podemos obtener una serie de tiempo, de la cual podemos extraer un valor representativo del periodo del oleaje, o las diferentes componentes de frecuencia del estado de mar. Para ello las técnicas son variadas yendo desde una simple detección de peaks hacia análisis mas complejos como la transformada de Fourier. Así, con la herramienta completamente operacional (WaveCams) es posible obtener para cada Time-Stack registrado un valor representativo del periodo del oleaje generando series de tiempo en el largo plazo. En esta imagen observamos algunos resultados del seguimiento del periodo del oleaje en la playa de Etretat, Francia desde julio de 2018 a fines de 2019 y su comparación con los datos de modelo ww3. En nuestro próximo post veremos como podemos utilizar la dimensión espacial de nuestro Time-stack para obtener un estimación de la altura de la ola.
WaveCams Time-Stack: Altura, energía y algo más.
Bienvenidos nuevamente! Hoy será nuestro ultimo post de la primera trilogía WaveCams Time-stack cuyos post anteriores son recomendables de revisar antes de comenzar (Que es un time-stack? y la “Dimensión temporal”). ¿Cómo sabemos que podemos acercarnos a la playa de manera segura?. Normalmente por intuición solemos observar que el mar no este muy “agitado”, pues resulta simple para nuestros sentidos percibir el ruido ensordecedor de las olas, ver la gran cantidad de espuma y por supuesto grandes olas romper! Todos los fenómenos anteriores no son más que un proceso de conversión de energía, mientras más grande una ola, mas energía transporta y por ello mas ruido y espuma genera. El rompimiento de las olas esta condicionado por una estrecha relación entre su altura y el fondo marino en las proximidades de la costa. Tratando de resumir esta interacción podríamos afirmar lo siguiente: mientras mas altas las olas estas rompen a una profundidad mayor, y lo que controla la distancia del rompimiento relativo a la costa es la pendiente de la playa, mientras mas pronunciada la pendiente mas cerca rompen las olas y viceversa. En la playa de Etretat, Francia la pendiente de la playa es bastante pronunciada y por tanto las olas tienden a romper muy cerca de la costa, los invito a ver estos vídeos correspondientes una tormenta de invierno y una tormenta local de verano a modo de ejemplo: Es así que podemos utilizar esta relación física para estimar la energía y la altura de la olas usando la dimensión espacial de nuestro Time-stack. Para ello necesitamos determinar que tan grande es la zona de rompimiento de las olas, esto lo hacemos mediante un algoritmo automatizado adaptado de Andriolo et al 2019 que permite identificar tres puntos clave, la posición donde las olas comienzan a romper, su punto medio y la linea media de costa (verde, rojo y azul representados en el gif siguiente). Con estos tres puntos es posible asociar la extensión de la zona de rompimiento a la altura de las olas. En las siguientes animaciones es posible observar como esta técnica puede ser utilizada para realizar el seguimiento de la altura de ola para los mismos días que puedes observar en los vídeos. El comportamiento de la medida de la altura es contrastado en este caso con la altura significativa del modelo ww3. Es interesante notar que si bien las tendencias parecen globalmente similares, las alturas pueden diferir debido a condiciones locales. De la misma manera que con el periodo del oleaje, con la herramienta completamente operacional WaveCams es posible monitorear la altura de la ola en el largo plazo. En el siguiente gráfico podemos observar un ejemplo de serie temporal para el primer semestre de 2020 en Etretat, Francia. Por ultimo y no menos interesante, aprovechando la determinación de la linea media de costa, podemos reconstruir el perfil de playa en el rango de mareas. (ver las animaciones mas abajo). Esto resulta interesante ya que existen formulaciones para determinar el riesgo de inundación en función de la pendiente de esta zona, esto sin duda sera unos de nuestros próximos post!, Muchas gracias por llegar hasta aquí, si te parece interesante no dudes en escribirnos y compartir este articulo!
WaveCams: las olas llegaron!, de donde vienen?
Hoy cambiamos de perspectiva. En los post anteriores sobre la utilizacion del timestack para la estimacion del periodo de la olas y su altura, siempre hemos estado mirando nuestra playa en una sola dimensión. Hoy cambiamos la mirada y analizaremos nuestra costa en dos dimensiones. La dirección del oleaje juega un papel importante en múltiples procesos en la costa, esta puede cambiar drásticamente el grado de exposición de nuestra playa a eventos de tormenta, además de cambiar la orientación y magnitud de las corrientes longitudinales modificando en definitiva el transporte de sedimentos. En resumen sin una estimación de la dirección con la que el oleaje llega a la costa los posibles análisis solo contando con la altura y el periodo estarán incompletos. Para ejemplificar esto nuevamente viajaremos a Etretat, Francia una playa con una orientación geográfica de unos 45° respecto al norte en la dirección de las manecillas del reloj. Tomaremos dos escenarios de condiciones energéticas similares pero con direcciones de olas totalmente diferentes. Durante la sesión de Otoño-Invierno las olas que llegan a Etretat lo hacen casi perpendiculares a la playa es decir ellas vienen en su mayoría de la dirección noroeste (imagen superior de la figura a continuación), mientras que durante el verano el viento norte de la mancha produce olas de energía considerable que atacan la playa desde el norte y noreste. (imagen inferior de la primera figura) Lo anterior es lo que nos dice la experiencia y los modelos, pero como utilizamos la herramienta WaveCams para estimar la dirección de la ola en la costa?. El primer paso consiste en proyectar las imágenes oblicuas tomadas por nuestras cámaras en una imagen georeferenciada en un plano cartesiano. Esto quiere decir que cada pixel de la imagen esta proyectado en un mapa. Luego detectamos la dirección principal del oleaje aplicando una herramienta matemática llamada la transformada de Radon, muy utilizada en el campo médico de resonancias magnéticas. En palabras sencillas esta técnica permite tomar ventaja de las diferencias de luz e identificar en que dirección la imagen tiene mayor variabilidad, pudiendo asi reconstruir una nueva imagen a partir de las direcciones predominantes. En las imágenes siguientes se puede apreciar el resultado para los ejemplos descritos anteriormente. Así para cada imagen registrada por nuestra herramienta WaveCams es posible estimar un valor de la dirección del oleaje logrando crear series de tiempo de esta variable. En la figura siguiente es posible apreciar como nuestra estimación de la dirección es capaz de seguir la evolución en el tiempo de la dirección del oleaje en la costa. Por ultimo es importante destacar que la dirección que nuestra herramienta detecta difiere ligeramene en valor a la de la comparación de modelo debido al proceso de refracción del oleaje donde este “gira” intentando alcanzar la costa de la manera mas perpendicular posible (ver imagen) Gracias por llegar hasta aquí!!! si encontraste este contenido interesante no dudes en contactarnos y compartir esta publicación.