Modelización y evaluación de efectos indirectos sobre las mareas terrestres en el área de las islas Canarias

      En el capítulo primero, hacemos una introducción de las condiciones locales en que realizamos estas observaciones e introducimos los objetivos fundamentales que se plantean en esta memoria.

      En el segundo capítulo, después de un breve repaso por la instrumentación que hoy en día se utiliza en la observación de mareas, describimos la metodología empleada en las etapas de pre-proceso, proceso y análisis de las observaciones de marea terrestre que realizamos.

      El capítulo tercero está dedicado al estudio del efecto oceánico indirecto y a la metodología de cálculo que hemos empleado y elaborado para su determinación en las tres componentes de la marea terrestre. Asimismo, describimos el modelo oceánico local que hemos desarrollado para obtener con más precisión, en nuestra zona de estudio, dicho efecto.

      En el capítulo cuarto, hacemos un estudio de los efectos de origen atmosférico que perturban las señales de marea, teniendo en cuenta la variación de estos fenómenos en las diferentes frecuencias de marea.

      Finalmente, en el capítulo cinco, discutimos los resultados que hemos obtenido y las conclusiones principales a que hemos llegado, después de aplicar la metodología desarrollada en los capítulos precedentes. Por último, se hace un breve resumen de las nuevas expectativas de investigación a las que ha dado lugar este trabajo.

2. OBSERVACIÓN Y ANÁLISIS DE MAREAS TERRESTRES
2.1 Introducción. 7
2.2 Observación de mareas terrestres. 8
2.2.1 Gravímetros. 9
2.2.2 Clinómetros. 11
2.2.2.1 Clinómetros de corta base. 11
2.2.2.1 Clinómetros de larga base. 13
2.2.3 Extensómetros. 15
2.2.3.1 Extensómetros de barra. 15
2.2.3.2 Extensómetros de hilo. 16
2.2.3.3 Extensómetros ópticos. 16
2.3 Preproceso de datos en las observaciones de mareas terrestres. 17
2.4 Análisis de las observaciones de marea terrestre. 20
2.4.1 Análisis armónico. 23
2.4.2 Filtrado. 25
2.4.3 Modelo general en el análisis de marea 28
2.4.3.1 Modelo de deriva. 31
2.4.3.2 Método de análisis de Venedlkov. 33
2.4.3.3 Otros métodos de análisis. 36
2.5 Modelos de Tierra. 38
2.5.1 Modelo de Molodensky. 39
2.5.2 Modelo de Wahr. 39
2.5.3 Modelo experimental de Melchior. 39
2.5.4 Modelo de Wahr-Dehant. 39
2.6 Desarrollos del potencial generador de marea. 40
2.6.1 Desarrollo de Doodson. 40
2.6.2 Desarrollo de Cartwright, Tayler y Edden. 41
2.6.3 Desarrollos recientes. 41
2.6.4 Formulación básica para cálculo del potencial de marea. 42
2.7 Vector residuo final de marea. 46

3. EFECTO OCEÁNICO INDIRECTO
3.1 Introducción. 49
3.2 Efecto de atracción Newtoniana. 50
3.3 Efecto de carga oceánica. 53
3.3.1 Variaciones de gravedad e inclinación. 54
3.3.2 Desplazamientos radial y tangencial. 56
3.3.3 Extensión. 57
3.4 Efecto de redistribución de masa. 59
3.5 Cartas oceánicas de marea. 59
3.5.1 Carta local Malpaís M2. 60
3.5.1.1 Digitalización y cálculo de la superficie de los polígonos. 61
3.5.1.2 Determinación de amplitudes y desfasajes de marea. 67

4. EFECTOS PERTURBADORES DE ORIGEN ATMOSFÉRICO
4.1 Introducción. 79
4.2 Modelos para perturbaciones de la presión atmosférica. 79
4.2.1 Una aproximación previa. 81
4.2.2 Modelos globales, regionales y locales. 82
4.2.3 Corrección local del efecto de la presión atmosférica. 82
4.2.3.1 Dominio simple temporal. 83
4.2.3.2 Dominio simple de las frecuencias. 84
4.2.3.3 Dominio de las frecuencias. .. 84
4.2.3.4 Dominio temporal. 85
4.2.3.5 Modelo MISO. 85
4.2.3.6 Modelo empírico para el estudio del efecto de ondas meteorológicas en las observaciones de marea. 87
4.3 Influencia de la temperatura y la humedad del aire. 89

5. RESULTADOS Y CONCLUSIONES
5.1 Introducción. 92
5.2 Observaciones realizadas en la Estación Geodinámica de Lanzarote. 93
5.3 Resultados del análisis armónico de las observaciones de marea. 95
5.4 Resultados del cálculo del efecto oceánico indirecto. 108
5.4.1 Gravedad. 108
5.4.1.1 Vector residuo final. 114
5.4.2 Desviaciones periódicas de la vertical. 116
5.4.3 Desplazamientos radial y tangencial. 117
5.4.4 Extensión. 117
5.5 Correlación entre parámetros atmosféricos y la marea. 125
5.5.1 Correlación en frecuencias diurnas de marea. 125
5.5.1.1 Variaciones temporales. 128
5.5.2 Correlación en los largos periodos de marea. 130
5.5.3 Estudio de los residuales de marea. 132
5.6 Conclusiones finales y líneas de trabajo futuras. 137
5.6.1 Conclusiones finales. 137
5.6.2 Líneas de trabajo futuras. 138

REFERENCIAS 140

      
A partir de estos resultados podemos afirmar que cualquier fenómeno capaz de producir variaciones de gravedad del orden del microgal, desviaciones de la vertical de magnitud de milésima de segundo de arco, deformaciones lineales superficiales del orden de 10^-9 m/m ó variaciones milimétricas del nivel del mar, puede detectarse prácticamente en tiempo real.

      En lo que respecta al efecto oceánico indirecto, hemos verificado la fuerte dependencia de la distancia angular entre el punto que provoca la carga oceánica y la estación de observación, según pudimos comprobar con los resultados obtenidos en el cálculo de este efecto sobre las componentes de inclinación y extensión que realizamos en la Cueva de los Verdes. En (Melchior, 1983) ya se especificaba que, para distancias lineales inferiores a 150 km, entre el punto de carga y la estación, las inclinaciones son muy sensibles a la estructura superficial de la corteza terrestre. En la Cueva de los Verdes, sobre el malpaís de La Corona, la corteza es muy anómala como nos confirman los resultados que obtenemos. Por lo tanto, nos podemos plantear el estudio de un problema inverso consistente en, a partir de los valores de observación y disponiendo de un modelo estructural gravimétrico en la zona, llegar a determinar los valores reales de los parámetros de elasticidad de esta corteza superior. De esta manera, obtendríamos una mejor corrección del efecto indirecto en esta componente horizontal de la marea.

      La componente de período anual que observamos en la marea gravimétrica, con una amplitud de unos 350 μGal, cuyo origen no es astronómico, se debe probablemente a causas instrumentales.

      Las amplitudes de marea gravimétrica observadas en la estación de Timanfaya son bastante inferiores (en un 1.4%) a las observadas en la Cueva de los Verdes, distantes entre sí unos 30 km. Esta diferencia podemos atribuirla a características de corteza diferentes en ambos lugares.

      Para finalizar, diremos que la Estación Geodinámica de Lanzarote no es el lugar ideal para el estudio en sí de la marea terrestre. Sin embargo, es un buen laboratorio para estudiar los efectos indirectos que hemos considerado en este trabajo y, sobre todo, una vez corregidos éstos de las señales de marea, investigar otro tipo de anomalías no modeladas que pudiéramos detectar con el nivel de precisión que hemos indicado.