Estudio metodológico del efecto oceánico indirecto y desarrollo de modelos de carga oceánica: Aplicaciones geodésicas para la Península Ibérica y Canarias
Resumen Abstract Índice Conclusiones
María Teresa Benavent Merchán
2012-A
Premio Opción A 2012
La marea oceánica origina una serie de efectos sobre la superficie terrestre que se engloban en lo que se conoce como Efecto Oceánico Indirecto (EOI). Este efecto comprende tres contribuciones principales: La primera, la deformación elástica de la Tierra bajo el peso de las masas de agua oceánica. La segunda, la atracción gravitatoria directa que ejercen estas masas de agua. Finalmente, como consecuencia de las dos anteriores, se produce una redistribución de masas en el interior de la Tierra que origina, a su vez, variaciones de gravedad. Sobre la superficie terrestre el EOI se observa periódicamente en forma de deformaciones y variaciones de gravedad y afecta, por tanto, a observaciones geodésicas y geofísicas como puedan ser las realizadas con gravímetros, GPS, etc.
El objetivo principal de esta tesis es investigar el EOI, estudiando la metodología más apropiada que permita mejorar la exactitud en su determinación numérica. Para ello ha sido necesario estudiar con detalle los errores inherentes al propio cálculo con el fin de reducir sus consecuencias sobre los resultados. A partir de estas investigaciones se ha desarrollado un nuevo software, denominado ECOM, que permite determinar el EOI con gran exactitud. Este software se caracteriza por su versatilidad, ya que incorpora múltiples opciones que permiten adecuar la metodología de cálculo utilizada a las necesidades particulares de la zona de estudio, y por su accesibilidad, materializada a través de una interfaz visual. Puesto que los mayores errores en el EOI provienen de los modelos de marea oceánica utilizados en su cálculo, para incrementar la exactitud en su determinación se ha abordado el diseño y construcción de este tipo de modelos a escala regional. La técnica de asimilación de datos constituye una metodología eficaz que ha permitido, mediante la combinación óptima de observaciones con un modelo hidrodinámico, obtener modelos regionales de alta resolución que representan con gran exactitud la marea oceánica y delimitan fielmente los contornos costeros. Las zonas objeto de estudio en esta tesis son la Península Ibérica y el Archipiélago Canario. Ambas regiones presentan características singulares, tanto en lo que respecta a su estructura y propiedades geomorfológicas como en las características de la marea oceánica de las aguas circundantes. De ello, que ambas regiones comportan un gran interés en Geodesia. En este trabajo se han desarrollado dos modelos de carga oceánica de alta resolución específicos para estas regiones, denominados IBER01 y CIAM2, que, junto con el software ECOM, han permitido determinar con gran exactitud el EOI para ocho constituyentes armónicos principales. Finalmente, se han utilizado observaciones de marea terrestre gravimétrica en la Península Ibérica, norte de África y las Islas Canarias para dar respuesta a dos objetivos: Por una parte, validar y constreñir los modelos de carga oceánica desarrollados y, por otra parte, corregir con exactitud estas medidas para que puedan ser utilizadas con rigor en investigaciones posteriores. En particular, se presentan en este trabajo nuevos resultados de marea terrestre gravimétrica en tres estaciones (ALG en Cádiz, MEL en Melilla y AU en El Hierro) y se revisan y mejoran los parámetros de marea observados en cuatro estaciones (V-ABS y P-IAG en Madrid, CV en Lanzarote y TP en Tenerife). Todo ello ha permitido, además, realizar un estudio de las propiedades elásticas/inelásticas de la estructura de la corteza y del manto superior terrestres con una exactitud comprendida entre el 0,1% y el 0,5% en las frecuencias principales de marea gravimétrica.
The response of the Earth’s surface to the ocean tides is known as Ocean Tide Loading (OTL). This loading effect comprises three main contributions: The first one is the elastic deformation of the solid Earth due to the weight of the water load. The second contribution comes from the direct gravitational attraction exerted by the tidal water mass. Besides, is produced a redistribution of mass within the Earth that induced gravity changes. The OTL is periodically observed as deformations and gravity variations along the surface of the Earth. Thus, OTL affects almost all geodetic and geophysical observations, such as those carried out with gravimeters, GPS receivers and so on.
The main goal of this thesis is to investigate the OTL, studying the most appropriate methodology that allows us to improve the accuracy in its numerical evaluation. Then, to reduce the errors in the OTL computation, it has been necessary to study in detail their sources. From these researches new software has been developed, called ECOM, that allows determining accurately the OTL. This software is characterized by its versatility, since it incorporates several computations options to adapt the methodology to the specifics requirements of the area of study. ECOM is also characterized by its accessibility, which is achieved through a visual interface. Since the largest error source comes from the ocean tide models, this thesis addresses the development of regional ocean models with the aim of increasing the accuracy in the loading calculations. The data assimilation technique constitutes an efficient methodology that has allowed, through the optimal combination of observations with a hydrodynamical model, to obtain high resolution regional models, which represent accurately the ocean tides and coastlines. The areas of study in this thesis are the Iberian Peninsula and the Canary Archipelago. Both regions show singular features, with regard their structure and geomorphological properties and, also, concerning the characteristics of the ocean tides in the surrounding waters. For this reason, both regions experience a great interest in Geodesy. In this work, two high resolution ocean tidal loading models have been developed for these areas, called IBER01 y CIAM2. The two models, together with the software ECOM, have allowed determining with accuracy the OTL for eight main harmonic constituents. Finally, observations of gravimetric tides have been used in the Iberian Peninsula, north of Africa and the Canary Archipelago, to raise two objectives: On the one hand, to validate and to constraint the ocean tidal loading models developed and, on the other hand, to correct accurately these measurements such as they can be used in further researches. Particularly, in this work new results of gravimetric tides are showed in three stations (ALG in Cádiz, MEL in Melilla and AU in El Hierro). Also, the tidal parameters observed in four stations (V-ABS and P-IAG in Madrid, CV in Lanzarote and TP in Tenerife) have been revised and improved their estimates. All these works have allowed us to carry out a study of the elastic/anelastic properties of the Earth’s crust and upper mantle with an accuracy ranging between 0.1% and 0.5% for the main gravimetric tidal frequencies.
INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS1
CAPÍTULO 1. La Respuesta de la Tierra Sólida y los Océanos a las Fuerzas de Marea5
1.1 Introducción5
1.2 La Marea Terrestre y la Deformación de la Tierra Sólida6
1.2.1 Estructura Radial del Interior de la Tierra6
1.2.2 Deformaciones Elásticas Originadas por la Marea de la Tierra Sólida8
1.2.2.1 Los Números de Love Elásticos14
1.2.2.2 Componentes de la Respuesta de la Tierra a las Fuerzas Derivadas del Potencial Generador de Marea15
1.2.2.3 Modelos de Tierra Elástica16
1.2.3 Modificaciones al Modelo de Tierra SNREI17
1.2.3.1 Rotación de la Tierra e Inercia18
1.2.3.2 Esfuerzos Iniciales Desviatorios y Heterogeneidades Laterales21
1.2.3.3 Anelasticidad de la Tierra22
1.2.3.4 Visco-Elasticidad de la Tierra25
1.3 La Marea Oceánica26
1.3.1 El Método de Análisis Armónico26
1.3.2 El Método de Análisis de Respuesta29
1.4 Conclusiones32
CAPÍTULO 2. El Efecto de Carga Causado por la Marea Oceánica33
2.1 Introducción33
2.2 El Efecto de Carga Oceánica de Marea: Observables y Ámbito de Aplicación35
2.3 Cálculo de los Desplazamientos y las Variaciones de Gravedad Originadas sobre la Superficie Terrestre por la Carga Oceánica de Marea40
2.3.1 Ecuaciones Básicas y Condiciones de Frontera41
2.3.2 Los Números de Love de Carga Elásticos46
2.3.2.1 Cálculo de los Números de Love de Carga para un Modelo de Tierra Esférica y Elástica47
2.3.2.2 Convergencia de los Números de Love de Carga47
2.3.2.3 Comparación de los Números de Love de Carga para Modelos de Tierra SNREI48
2.4 Las Funciones de Green de Carga50
2.4.1 Función de Green para la Variación del Potencial Gravitatorio51
2.4.2 Función de Green para el Desplazamiento Radial53
2.4.3 Función de Green para el Desplazamiento Tangencial54
2.4.4 Función de Green para las Variaciones de Gravedad56
2.4.4.1 Componente Newtoniana de la Función de Green para Variaciones de Gravedad57
2.4.4.2 Componente Elástica de la Función de Green para Variaciones de Gravedad58
2.4.4.3 Función de Green para Variaciones de Gravedad y el Factor Gravimétrico59
2.4.5 Comparación de las Funciones de Green de Carga para Modelos de Tierra SNREI60
2.5 Cálculo del Efecto de Carga Oceánica de Marea63
2.5.1 El Formalismo de Convolución de las Funciones de Green con la Distribución de la Masa de la Carga63
2.5.1.1 Estudio de Errores en el Cálculo Numérico del Efecto Oceánico Indirecto66
2.5.1.2 Comparación de Resultados para Modelos de Tierra SNREI71
2.5.1.3 Comparación de Resultados para Modelos de Tierra Realistas72
2.5.2 La Técnica de las Funciones de Green Integradas y el Método de Plantilla74
2.5.3 El Formalismo del Desarrollo en Armónicos Esféricos76
2.5.4 Programas de Cálculo de la Carga Oceánica de Marea79
2.6 Programa para el Cálculo del EOI: ECOM Versión 1.080
2.7 Conclusiones87
CAPÍTULO 3. Metodología para el Desarrollo de un Modelo de Carga Oceánica de Marea88
3.1 Introducción88
3.2 Desarrollo Histórico de los Modelos de Marea Oceánica89
3.3 Clasificación de los Modelos de Marea Oceánica93
3.3.1 La Altimetría por Satélite Aplicada a las Investigaciones de Marea Oceánica94
3.3.1.1 Principios Básicos de la Altimetría por Satélite94
3.3.1.2 El Problema del Enmascaramiento o Aliasing de la Señal de Marea99
3.3.1.3 Las Misión TOPEX/Poseidón100
3.3.2 La Técnica de Asimilación de Datos en el Desarrollo de Modelos de Marea Oceánica101
3.3.3 Modelos Globales de Marea Oceánica104
3.4 Desarrollo de un Modelo de Marea Oceánica Mediante la Técnica de Asimilación de Datos 109
3.4.1 Desarrollo del Modelo Hidrodinámico Numérico110
3.4.1.1 El Sistema de Ecuaciones de Aguas Poco Profundas110
3.4.1.2 La Topografía del Fondo Marino123
3.4.1.3 Condiciones de Frontera y de Contorno123
3.4.1.4 Esquemas Numéricos para la Resolución del Sistema de Ecuaciones126
3.4.2 Construcción del Modelo Inverso o Solución Final143
3.4.2.1 Especificación del Espacio Modelo, el Conjunto de Datos y la Función Coste144
3.4.2.2 Minimización de la Función Coste Mediante el Método de los Representantes145
3.4.3. Asignación de Errores en la Dinámica y en los Datos Observados150
3.4.3.1 Errores en la Modelo Hidrodinámico151
3.4.3.2 Errores en los Datos155
3.5. Conclusiones156
CAPÍTULO 4. Modelo de Carga Oceánica de Marea para la Región de la Península Ibérica158
4.1 Introducción158
4.2 Descripción de la Zona de Estudio160
4.2.1 Dominio del Modelo160
4.2.2 Ámbito Geográfico y Descripción General del Régimen de Marea162
4.2.2.1 Golfo de Vizcaya, Mar Cantábrico y Litoral Gallego162
4.2.2.2 Región Atlántico Noreste, Golfo de Cádiz y Estrecho de Gibraltar164
4.2.2.3 Mar de Alborán y Mar Mediterráneo167
4.3 Estudios Previos en la Región170
4.3.1 Región Atlántica: Costas Norte y Oeste de la Península Ibérica170
4.3.2 Estrecho de Gibraltar172
4.3.3 Mar Mediterráneo174
4.4 Datos Asimilados en el Modelo IBER01176
4.4.1 Observaciones Mareográficas Costeras y de Profundidad176
4.4.1.1 Procedencia de los Datos: Fuentes de Información y Organismos Distribuidores177
4.4.1.2 Descripción de los Datos181
4.4.1.3 Análisis de las Series Temporales Mareográficas183
4.4.2 Observaciones Altimétricas por Satélite187
4.4.2.1 Datos Altimétricos187
4.4.2.2 Correcciones Aplicadas a los Datos del Satélite188
4.4.2.3 Obtención del Residual del Nivel del Mar y de la Marea Oceánica190
4.5 El Modelo de Carga Oceánica IBER01190
4.5.1 Construcción de la Cuadrícula Oceánica190
4.5.2 Modelo Hidrodinámico193
4.5.2.1 Modelo Digital de la Topografía del Fondo Oceánico193
4.5.2.2 Condiciones de Frontera195
4.5.2.3 Términos de Disipación198
4.5.2.4 Términos de Atracción y Carga201
4.5.2.5 Esquema Numérico de Resolución de las Ecuaciones Hidrodinámicas201
4.5.3 Errores Asignados al Modelo Hidrodinámico y a los Datos Observados202
4.5.4 La Solución Inversa: El Modelo IBER01203
4.6 Resultados204
4.6.1 Descripción General de IBER01 y Comparación con Modelos Globales206
4.6.2 Descripción Específica de IBER01 y Comparación con Modelos Locales y Observaciones214
4.6.3 Estadísticas de los Errores en el modelo IBER01231
4.7 Conclusiones233
CAPÍTULO 5. Modelo de Carga Oceánica de Marea para la Región de las Islas Canarias235
5.1 Introducción235
5.2 Descripción de la Zona de Estudio237
5.2.1 Dominio del Modelo237
5.2.2 Ámbito Geográfico y Descripción General del Régimen de Marea237
5.3 Estudios Previos en la Región240
5.4 Datos Asimilados en el Modelo CIAM2242
5.4.1 Observaciones Mareográficas Costeras. Descripción de los Datos y Análisis de las Series Temporales242
5.4.2 Observaciones Altimétricas por Satélite244
5.5 El Modelo de Carga Oceánica CIAM2244
5.5.1 Construcción de la Cuadrícula Oceánica244
5.5.2 Modelo Hidrodinámico247
5.5.2.1 Modelo Digital de la Topografía del Fondo Oceánico247
5.5.2.2 Condiciones de Frontera248
5.5.2.3 Términos de Disipación250
5.5.2.4 Fuerzas Generadoras de Marea250
5.5.2.5 Esquema Numérico de Resolución de las Ecuaciones Hidrodinámicas250
5.5.3 Errores Asignados al Modelo Hidrodinámico y a los Datos Observados251
5.5.4 La Solución Inversa: El Modelo CIAM2252
5.6 Resultados252
5.6.1 Descripción General de CIAM2252
5.6.2 Comparación de CIAM2 con Modelos Globales, Regionales/Locales y con Observaciones257
5.6.3 Estadísticas de los Errores en el Modelo CIAM2270
5.7 Conclusiones272
CAPÍTULO 6. Cálculo del EOI en la Península y Canarias. Validación de los Modelos de Carga Oceánica IBER01 y CIAM2273
6.1 Introducción273
6.2 Antecedentes276
6.3 Variaciones de Gravedad y Desplazamientos Originados por el Efecto Oceánico Indirecto en la Península Ibérica y el Norte de África277
6.3.1 Cálculo de las Variaciones de la Gravedad Originadas por el EOI en la Península Ibérica282
6.3.2 Cálculos del Desplazamiento Radial Originado por el EOI en la Península Ibérica292
6.4 Variaciones de Gravedad y Desplazamientos Originados por el Efecto Oceánico Indirecto en el Archipiélago Canario293
6.4.1 Cálculo de las Variaciones de Gravedad Originadas por el EOI en las Islas de El Hierro, Tenerife y Lanzarote294
6.4.2 Cálculos de los Desplazamientos Originados por el EOI en las Islas de El Hierro, Tenerife y Lanzarote301
6.5 Comparación entre la Marea Gravimétrica de Carga Observada y la Calculada305
6.6 Comparación entre la Marea Gravimétrica de Carga Observada y la Calculada en Estaciones Situadas en la Península Ibérica y Melilla308
6.6.1 Descripción General de la Marea Gravimétrica en la Península Ibérica308
6.6.2 Validación del Modelo Oceánico IBER01308
6.6.2.1 Las Observaciones de Marea Gravimétrica309
6.6.2.2 Las Series Temporales Observadas y el Análisis de Marea Gravimétrica313
6.6.2.3 Comparación de la Marea Gravimétrica de Carga Observada con la Calculada319
6.7 La Marea Gravimétrica de Carga Observada en el Archipiélago Canario y Comparación con la Calculada324
6.7.1 Descripción General de la Marea Gravimétrica en Lanzarote, Tenerife y El Hierro324
6.7.2 Validación del Modelo Oceánico CIAM2324
6.7.2.1 Las Observaciones de Marea Gravimétrica325
6.7.2.2 Las Series Temporales Observadas y el Análisis de Marea Gravimétrica328
6.7.2.3 Comparación de la Marea Gravimétrica de Carga Observada con la Calculada334
6.8 Conclusiones336
CONCLUSIONES/CONCLUSIONS337/342
REFERENCIAS346
APÉNDICES (CD-ROM)
Apéndice 1
Apéndice 2
El estudio del Efecto Oceánico Indirecto (EOI) y su evaluación exacta permiten corregir su contribución sobre las medidas geodésicas y geofísicas de precisión (como pueden ser la gravedad y los desplazamientos sobre la superficie terrestre). Con ello se consigue que dichas medidas puedan utilizarse para investigar otros fenómenos y procesos relacionados con la geodesia, la geofísica y la geodinámica. En esta memoria se ha desarrollado todo el procedimiento a seguir para determinar el EOI con gran exactitud, desde la consideración del propio método de cálculo, de los modelos y parámetros involucrados en el mismo y de su implementación numérica. Por el papel relevante que desempeñan en estos estudios los modelos de carga oceánica, se ha establecido una metodología para su diseño y construcción a escala regional, basada en la técnica de asimilación de datos en un modelo hidrodinámico. Esto engloba el análisis de observaciones de marea oceánica, la construcción de un modelo teórico y la aplicación de un método de inversión para conjugar ambos tipos de información.
A lo largo de esta memoria se han realizado aplicaciones en dos zonas de estudio, en las que es de gran relevancia este tipo de investigaciones geodésicas: las regiones de la Península Ibérica y Canarias. Los resultados obtenidos se han investigado en dos vertientes fundamentales. Por un lado, la propia contrastación de los modelos de carga oceánica a través del análisis de los residuales y anomalías de la marea gravimétrica. Por otro lado, la marea terrestre permite introducir constreñimientos en la propia modelización oceánica, lo cual redunda en la mejora de los modelos desarrollados.
A continuación se destacan las conclusiones más relevantes y las aportaciones personales más significativas, que son consecuencia de estas investigaciones:
1) Se ha realizado un estudio en profundidad del formalismo empleado en el cálculo del EOI, analizando su adecuación al ámbito de aplicación en que se enmarca la investigación propuesta y las regiones objeto de estudio en esta memoria. Se han examinado los distintos errores que afectan al cálculo del EOI, con el fin de reducir el efecto de aquellos que son susceptibles de ser mejorados.
2) Se ha desarrollado un nuevo software para el cálculo práctico del EOI, denominado ECOM, basado en el método de Farrell (1972) de convolución de las funciones de Green de carga (gravedad y desplazamientos de la superficie terrestre) con una representación de la marea oceánica. Como principal novedad, ECOM incorpora la combinación de múltiples opciones de cálculo, que abarcan:
– La elección de diversos algoritmos numéricos para el cálculo (p. ej., técnicas de interpolación).
– El uso de funciones de Green reales o complejas. Éstas últimas permiten introducir el carácter anelástico y visco-elástico del modelo terrestre.
– La combinación de modelos de carga oceánica globales y regionales/locales de mayor resolución y, asimismo, el refinamiento automático de la cuadrícula oceánica en torno al punto de cálculo. Dada la gran relevancia que tienen estos factores sobre el resultado, es una de las cualidades más destacables de este nuevo software.
Además de su versatilidad, ECOM se caracteriza por su accesibilidad, ya que presenta una interfaz visual y asistencia al usuario.
3) Se ha establecido una metodología eficaz para el desarrollo de modelos regionales/locales de carga oceánica, basada en la técnica de asimilación de datos en un modelo hidrodinámico.
– Para los datos involucrados, medidas mareográficas y de altimetría procedentes del satélite TOPEX/Poseidón (T/P), se han especificado las técnicas de análisis de las series temporales observados y las correcciones necesarias para la obtención de las constantes armónicas de marea.
– Se ha deducido y justificado teóricamente el sistema de ecuaciones de aguas someras (SWE), cuya solución es el modelo hidrodinámico, detallando las hipótesis, simplificaciones y parametrizaciones consideradas. Asimismo, se ha estudiado en detalle su idoneidad en función de la zona de aplicación. La formulación y procedimiento para la resolución de las SWE, por una parte, mediante la discretización de las ecuaciones no lineales en el espacio y el tiempo y, por otra parte, mediante su factorización directa en el dominio de la frecuencia, ha sido establecida con rigor.
– Se han dispuesto los principios fundamentales y justificaciones teóricas esenciales del esquema de asimilación de datos seguido, basado en el método de los representantes (Egbert y Erofeeva, 2002; Egbert et al, 1994), para la obtención del modelo final.
Respecto al objetivo de obtener una evaluación más precisa del Efecto Oceánico Indirecto en la Península Ibérica, norte de África y el Archipiélago Canario, cabe destacar:
4) La realización de un estudio exhaustivo de las medidas mareográficos y de altimetría T/P disponibles en las zonas de estudio. Las series de datos procedentes de mareógrafos se han analizado armónicamente con el programa VAV (Venedikov et al., 2001, 2002). Los datos T/P, con las correcciones aplicadas, se han recopilado de la base de datos del Altimeter Ocean Pathfinder Project (NASA/GSFC).
5) El diseño y construcción de dos nuevos modelos de carga oceánica para el entorno de la Península Ibérica y Canarias, IBER01 y CIAM2 respectivamente. Para ello:
– Se delimitó el dominio del modelo estudiando el área de mayor influencia del EOI y optimizando las condiciones impuestas sobre la frontera.
– Se seleccionó la metodología de construcción y de resolución del modelo hidrodinámico (lineal o no lineal) en función de las características de cada zona de estudio. Además, se seleccionaron las batimetrías, condiciones de frontera, valores para los coeficientes de arrastre con el fondo oceánico y de viscosidad turbulenta basándose en estudios de adecuación a la zona y test de comparación.
Por vez primera en las dos áreas de estudio, los modelos de carga se han desarrollado con una resolución de 5’×5′, para ocho armónicos de marea Q1, O1, P1, K1, N2, M2, S2 y K2. Fruto de estas investigaciones, se concluye que
– En el océano abierto, las diferencias de IBER01 con respecto a los modelos globales de marea son del orden de 1 cm. En aguas someras y de plataforma continental (donde las diferencias alcanzan 10-30 cm), se ha demostrado que IBER01 reproduce con mayor exactitud la variabilidad de la marea (amplitud y patrón de propagación) que los modelos globales y, casi en general, que los modelos locales. Se detectan zonas aisladas, principalmente en la región Mediterránea y el Estrecho de Gibraltar, donde la resolución del modelo debe incrementarse para investigar efectos singulares. Un estudio estadístico de los errores en IBER01 muestra que, para la onda M2, las desviaciones estándar obtenidas son inferiores a 1 cm (excepcionalmente, representan un 2% de la amplitud de la marea en el Golfo de Vizcaya).
– El estudio estadístico de los errores en CIAM2 muestra, para M2, un valor medio en el dominio del modelo de las desviaciones estándar de 2 cm. La comparación con observaciones mareográficas y con modelos locales pone de manifiesto la buena representación de la marea oceánica por parte de este modelo.
Con el programa ECOM y los nuevos modelos de carga oceánica IBER01 y CIAM2:
6) Se han construido de forma rigurosa mapas de carga oceánica, para la componente vertical de gravedad y para los desplazamientos sobre la superficie terrestre, en la Península Ibérica, el norte de África y las islas de Lanzarote, Tenerife y El Hierro, para 8 constituyentes de marea (Q1, O1, P1, K1, N2, M2, S2 y K2). Debe destacarse que se detectaron errores en la representación de contornos costeros de las islas Canarias proporcionados por la base de datos World Vector Shoreline Data (Wessel y Smith, 1996), utilizados habitualmente por otros programas de cálculo del EOI. Estos errores originan variaciones que alcanzan hasta el 50% en el cálculo de la carga para el constituyente armónico M2 en El Hierro. Por esta razón, en las islas Canarias se ha utilizado una representación precisa de las líneas de costa obtenida a partir de modelos digitales del terreno y batimétricas de alta resolución.
7) Se han proporcionado los valores del EOI (gravedad y desplazamientos) en las estaciones de la Red Española de Marea Gravimétrica (Instituto de Astronomía y Geodesia, CSIC-UCM). Con estos valores se podrán obtener correcciones a medidas geodésicas y geofísicas de precisión (gravimetría, GPS, VLBI) al nivel del 1-1,5%. Como novedad de esta investigación, se presentan resultados de marea terrestre en nuevos emplazamientos, ALG, MEL y AU. Las observaciones realizadas en estas estaciones y los parámetros de marea obtenidos, con las correcciones aplicadas, podrán utilizarse en otras investigaciones geodésicas de interés y, asimismo, pueden formar parte de la Red de Mareas del IAG.
8) Se ha realizado la validación de los modelos IBER01 y CIAM2 mediante la comparación entre los valores de carga oceánica calculados con el nuevo software ECOM y los valores observados en diversas estaciones gravimétricas: Tres estaciones en la Península, V-ABS y P-IAG en Madrid y ALG en Cádiz, una en Melilla, MEL, y tres estaciones en el Archipiélago Canario, CV (en Lanzarote), TP (en Tenerife) y AU (en El Hierro). Consecuencia de ello ha sido:
– La revisión y mejora de los parámetros de marea terrestre obtenidos en las estaciones de P-IAG, V-ABS, CV y TP, teniendo en cuenta, a su vez, la corrección de errores en la normalización de los gravímetros del IAG.
– La verificación de los modelos terrestres DDW, para O1 y M2, con una exactitud comprendida entre 0,1% – 0,5%, dependiendo de la estación considerada en este estudio.
– En general, los armónicos K1 y S2 presentan las discrepancias más destacables, dada la longitud de las series de datos utilizadas en los análisis.
9) De los modelo globales de marea oceánica utilizados en esta memoria se desprende que, cuando se suplementan con los modelos regionales IBER01 y CIAM2, ninguno de ellos presenta un mejor resultado que otro en las zonas de estudio, con excepción del modelo CSR4.0. Por el contrario, cuando únicamente se consideran para el cálculo del EOI modelos globales, las diferencias obtenidas son muy significativas (p. ej., hasta 1,1 microGal en la estación ALG para la onda M2).
Trabajos Futuros
Las investigaciones llevadas a cabo en esta tesis permiten abrir, como aplicación directa, otras líneas de investigación. Por ejemplo, los nuevos modelos de carga oceánica y la evaluación más exacta del EOI en las nuevas estaciones de marea gravimétrica propician el inicio de otras investigaciones geodésicas dedicadas al estudio de la respuesta elástica de la corteza terrestre en la zona sur de la Península Ibérica y norte de África mediante observaciones de marea terrestre gravimétrica.
Asimismo, se pueden considerar las siguientes líneas futuras de investigación:
– Introducir nuevas opciones de cálculo en el software ECOM. Entre ellas, por ejemplo, el cálculo de las variaciones en inclinación y extensión originadas por el EOI.
– Mejora sucesiva de los modelos de carga oceánica, mediante la incorporación de nuevas observaciones o el incremento en la resolución. En la Península Ibérica deben realizarse estudios locales en regiones como el Estrecho de Gibraltar y el Mediterráneo. Su mejora debe integrarse en el contexto regional.
– En la validación de los modelos de carga oceánica con observaciones de marea terrestre, considerando el nivel de exactitud alcanzado en el cálculo del efecto de carga, debe mejorarse la calibración de los gravímetros (por ejemplo, mediante su intercomparación con superconductores y absolutos).
– La acumulación de medidas de marea terrestre en el tiempo permitirá, además, mejorar la precisión en la separación de los armónicos de marea, lo cual favorece el estudio de otros efectos perturbadores.
– Lo anterior, abriría la posibilidad de estudiar con más exactitud los modelos terrestres, a través del propio cálculo de la carga y de la respuesta elástica en zonas de interés geodinámico.
– Dada la precisión que se está consiguiendo hoy en día en el GPS se puede estudiar la carga oceánica, bien para mejorar su corrección e investigar la respuesta a los desplazamientos medidos, o bien, para validar y establecer la exactitud de los modelo de marea oceánica.
– Recientemente, se ha establecido, por parte del IGN, en España el primer gravímetro superconductor GWR. Además, en Tenerife está operativo un gravímetro LCR de tipo G-Phone, de un orden de magnitud más preciso que los clásicos modelos G. En ambos casos, las investigaciones llevadas a cabo en esta memoria pueden servir, por un lado, como corrección a las medidas realizadas por estos gravímetros y, por otro lado, para otros estudios de carga oceánica fundamentados en la alta precisión que se espera obtener con estos gravímetros.