Una marejada ciclónica , inundación ciclónica , marejada o marea ciclónica es una inundación costera o un fenómeno similar a un tsunami de aumento del agua comúnmente asociado con sistemas climáticos de baja presión , como los ciclones . Se mide como el aumento del nivel del agua por encima del nivel normal de la marea y no incluye las olas. [1]
El principal factor meteorológico que contribuye a una marejada ciclónica es el viento de alta velocidad que empuja el agua hacia la costa en un tramo largo . [2] Otros factores que afectan la gravedad de las marejadas ciclónicas incluyen la poca profundidad y la orientación de la masa de agua en la trayectoria de la tormenta, el momento de las mareas y la caída de presión atmosférica debido a la tormenta. Existe una sugerencia de que el cambio climático puede estar aumentando el peligro de marejadas ciclónicas. [3]
Algunos teorizan que a medida que el clima extremo se vuelve más intenso y el nivel del mar aumenta debido al cambio climático , se espera que las marejadas ciclónicas causen más riesgos a las poblaciones costeras. [4] Las comunidades y los gobiernos pueden adaptarse construyendo infraestructura física, como barreras contra oleadas , infraestructura blanda, como dunas costeras o manglares , mejorando las prácticas de construcción costera y desarrollando estrategias sociales como alerta temprana, educación y planes de evacuación. [4]
Al menos cinco procesos pueden estar involucrados en la alteración de los niveles de marea durante las tormentas. [5]
Las tensiones del viento provocan un fenómeno conocido como configuración del viento , que es la tendencia de los niveles de agua a aumentar en la costa a favor del viento y a disminuir en la costa a favor del viento. Intuitivamente, esto se debe a que la tormenta empuja el agua hacia un lado de la cuenca en la dirección de sus vientos. Los fuertes vientos superficiales provocan corrientes superficiales en un ángulo de 45° con respecto a la dirección del viento, mediante un efecto conocido como espiral de Ekman . Debido a que los efectos de la Espiral de Ekman se extienden verticalmente a través del agua, el efecto es proporcional a la profundidad. El oleaje llegará a las bahías de la misma manera que la marea astronómica. [5]
Los efectos de la presión de un ciclón tropical harán que el nivel del agua en el océano abierto aumente en regiones de baja presión atmosférica y baje en regiones de alta presión atmosférica. El aumento del nivel del agua contrarrestará la baja presión atmosférica de modo que la presión total en algún plano debajo de la superficie del agua permanezca constante. Este efecto se estima en un aumento de 10 mm (0,39 pulgadas) en el nivel del mar por cada milibar (hPa) de caída de la presión atmosférica. [5] Por ejemplo, se esperaría que una tormenta importante con una caída de presión de 100 milibares tuviera un aumento del nivel del agua de 1,0 m (3,3 pies) debido al efecto de la presión.
La rotación de la Tierra provoca el efecto Coriolis , que desvía las corrientes hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur. Cuando esta curva hace que las corrientes entren en contacto más perpendicular con la costa, puede amplificar el oleaje, y cuando desvía la corriente alejándola de la costa tiene el efecto de disminuir el oleaje. [5]
El efecto de las olas, aunque impulsado directamente por el viento, es distinto del de las corrientes impulsadas por el viento de una tormenta. Un viento potente levanta olas grandes y fuertes en la dirección de su movimiento. [5] Aunque estas olas superficiales son responsables de muy poco transporte acuático en aguas abiertas, pueden ser responsables de un transporte significativo cerca de la costa. Cuando las olas rompen en una línea más o menos paralela a la playa, arrastran una cantidad considerable de agua hacia la orilla. A medida que rompen, el agua que se mueve hacia la orilla tiene un impulso considerable y puede subir por una playa inclinada hasta una elevación por encima de la línea de flotación media, que puede exceder el doble de la altura de la ola antes de romper. [6]
El efecto de las precipitaciones se experimenta predominantemente en los estuarios . Los huracanes pueden arrojar hasta 300 mm (12 pulgadas) de lluvia en 24 horas en áreas extensas y mayores densidades de lluvia en áreas localizadas. Como resultado, la escorrentía superficial puede inundar rápidamente arroyos y ríos. Esto puede aumentar el nivel del agua cerca de la cabecera de los estuarios de marea a medida que las aguas impulsadas por tormentas que surgen del océano se encuentran con las lluvias que fluyen río abajo hacia el estuario. [5]
Además de los procesos anteriores, las marejadas ciclónicas y la altura de las olas en la costa también se ven afectadas por el flujo de agua sobre la topografía subyacente, es decir, la forma y profundidad del fondo del océano y la zona costera. Una plataforma estrecha , con aguas profundas relativamente cerca de la costa, tiende a producir un oleaje menor pero olas más altas y poderosas. Una plataforma ancha, con aguas menos profundas, tiende a producir marejadas ciclónicas más altas con olas relativamente más pequeñas. [ cita necesaria ]
Por ejemplo, en Palm Beach , en la costa sureste de Florida , la profundidad del agua alcanza los 91 metros (299 pies) a 3 km (1,9 millas) de la costa y los 180 m (590 pies) a 7 km (4,3 millas) afuera. Esto es relativamente empinado y profundo; La marejada ciclónica no es tan grande, pero las olas son más grandes en comparación con la costa oeste de Florida. [7] Por el contrario, en el lado del Golfo de Florida, el borde de la meseta de Florida puede encontrarse a más de 160 kilómetros (99 millas) de la costa. La Bahía de Florida , situada entre los Cayos de Florida y el continente, es muy poco profunda, con profundidades de entre 0,3 m (0,98 pies) y 2 m (6,6 pies). [8] Estas áreas poco profundas están sujetas a mayores marejadas ciclónicas con olas más pequeñas. Otras áreas poco profundas incluyen gran parte de la costa del Golfo de México y la Bahía de Bengala .
La diferencia se debe a la cantidad de área de flujo a la que se puede disipar la marejada ciclónica. En aguas más profundas, hay más área y una marejada puede dispersarse hacia abajo y lejos del huracán. En una plataforma poco profunda y de suave pendiente, la oleada tiene menos espacio para dispersarse y es impulsada hacia la costa por las fuerzas del viento del huracán. [ cita necesaria ]
La topografía de la superficie terrestre es otro elemento importante en la extensión de las marejadas ciclónicas. Las zonas donde la tierra se encuentra a menos de unos pocos metros sobre el nivel del mar corren un riesgo especial de sufrir inundaciones por marejadas ciclónicas. [5]
El tamaño de la tormenta también afecta la altura del oleaje; esto se debe a que el área de la tormenta no es proporcional a su perímetro. Si una tormenta duplica su diámetro, su perímetro también se duplica, pero su área se cuadriplica. Como hay proporcionalmente menos perímetro para disipar la oleada, la altura de la oleada termina siendo mayor. [9]
Al igual que los ciclones tropicales, los ciclones extratropicales provocan un aumento del agua en alta mar. Sin embargo, a diferencia de la mayoría de las marejadas ciclónicas tropicales, los ciclones extratropicales pueden causar niveles de agua más altos en un área grande durante períodos de tiempo más largos, dependiendo del sistema. [10]
En América del Norte, pueden ocurrir marejadas ciclónicas extratropicales en las costas del Pacífico y Alaska, y al norte de 31°N en la costa atlántica. Las costas con hielo marino pueden experimentar un "tsunami de hielo" que cause daños importantes en el interior. [11] Es posible que se produzcan marejadas ciclónicas extratropicales más al sur de la costa del Golfo , principalmente durante el invierno, cuando los ciclones extratropicales afectan la costa, como en la Tormenta del Siglo de 1993 . [12]
Del 9 al 13 de noviembre de 2009 se produjo una importante marejada ciclónica extratropical en la costa este de los Estados Unidos cuando los restos del huracán Ida se convirtieron en una tormenta del noreste frente a la costa sureste de los Estados Unidos. Durante el evento, los vientos del este estuvieron presentes a lo largo de la periferia norte del centro de baja presión durante varios días, forzando el ingreso de agua a lugares como la Bahía de Chesapeake . Los niveles de agua aumentaron significativamente y se mantuvieron hasta 8 pies (2,4 m) por encima de lo normal en numerosos lugares de Chesapeake durante varios días, ya que el agua se acumulaba continuamente dentro del estuario debido a los vientos terrestres y las lluvias de agua dulce que fluían hacia la bahía. En muchos lugares, los niveles del agua estaban por debajo de los récords por sólo 0,1 pies (3 cm). [13]
El oleaje se puede medir directamente en las estaciones de mareas costeras como la diferencia entre la marea pronosticada y el aumento observado del agua. [14] Otro método para medir el oleaje es mediante el despliegue de transductores de presión a lo largo de la costa, justo antes de que se acerque un ciclón tropical. Esto se probó por primera vez para el huracán Rita en 2005. [15] Estos tipos de sensores se pueden colocar en lugares que estarán sumergidos y pueden medir con precisión la altura del agua sobre ellos. [dieciséis]
Una vez que el oleaje de un ciclón ha retrocedido, equipos de topógrafos mapean las marcas de marea alta (HWM) en tierra, en un proceso riguroso y detallado que incluye fotografías y descripciones escritas de las marcas. Los HWM denotan la ubicación y elevación de las aguas de inundación de una tormenta. Cuando se analizan los HWM, si los diversos componentes de la altura del agua se pueden desglosar para poder identificar la porción atribuible a la marejada, entonces esa marca se puede clasificar como marejada ciclónica. De lo contrario, se clasifica como marea tormentosa. Los HWM en tierra están referenciados a un datum vertical (un sistema de coordenadas de referencia). Durante la evaluación, los HWM se dividen en cuatro categorías según la confianza en la nota; En los EE.UU., el Centro Nacional de Huracanes sólo utiliza los HWM evaluados como "excelentes" en el análisis del oleaje posterior a la tormenta. [17]
Se utilizan dos medidas diferentes para medir mareas ciclónicas y marejadas ciclónicas. La marea de tormenta se mide utilizando un datum vertical geodésico ( NGVD 29 o NAVD 88 ). Dado que la marejada ciclónica se define como el aumento del agua más allá de lo que se esperaría por el movimiento normal causado por las mareas, la marejada ciclónica se mide utilizando predicciones de mareas, con el supuesto de que la predicción de las mareas es bien conocida y sólo varía lentamente en la región en cuestión. al oleaje. Dado que las mareas son un fenómeno localizado, las marejadas ciclónicas sólo pueden medirse en relación con una estación de mareas cercana. La información de referencia de mareas en una estación proporciona una traducción del datum vertical geodésico al nivel medio del mar (MSL) en esa ubicación, luego restando la predicción de mareas se obtiene una altura de oleaje por encima de la altura normal del agua. [14] [17]
El Centro Nacional de Huracanes pronostica marejadas ciclónicas utilizando el modelo SLOSH, que es una abreviatura de Sea, Lake and Overland Surges from Hurricanes. El modelo tiene una precisión del 20 por ciento. [18] Las entradas de SLOSH incluyen la presión central de un ciclón tropical, el tamaño de la tormenta, el movimiento hacia adelante del ciclón, su trayectoria y los vientos máximos sostenidos. La topografía local, la orientación de la bahía y el río, la profundidad del fondo del mar, las mareas astronómicas, así como otras características físicas, se tienen en cuenta en una cuadrícula predefinida denominada cuenca SLOSH. Se definen cuencas SLOSH superpuestas para la costa sur y este de los EE. UU. continentales [19] Algunas simulaciones de tormentas utilizan más de una cuenca SLOSH; por ejemplo, las ejecuciones del modelo SLOSH del huracán Katrina utilizaron tanto la cuenca del lago Pontchartrain / Nueva Orleans como la cuenca del Mississippi Sound , para tocar tierra en el norte del Golfo de México. El resultado final de la ejecución del modelo mostrará la envoltura máxima de agua, o MEOW, que ocurrió en cada ubicación.
Para permitir incertidumbres de seguimiento o pronóstico, generalmente se generan varias ejecuciones de modelos con diferentes parámetros de entrada para crear un mapa de MOM o Máximo de Máximos. [20] Para los estudios de evacuación de huracanes, se modela una familia de tormentas con trayectorias representativas para la región e intensidad, diámetro del ojo y velocidad variables para producir las peores alturas de agua para cualquier ocurrencia de ciclón tropical. Los resultados de estos estudios normalmente se generan a partir de varios miles de ejecuciones de SLOSH. Estos estudios han sido completados por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos , bajo contrato con la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias , para varios estados y están disponibles en su sitio web de Estudios de Evacuación de Huracanes (HES). [21] Incluyen mapas de condados costeros, sombreados para identificar la categoría mínima de huracán que provocará inundaciones, en cada área del condado. [22]
Las marejadas ciclónicas son responsables de importantes daños materiales y pérdidas de vidas como parte de los ciclones. Las marejadas ciclónicas destruyen la infraestructura construida, como carreteras, y socavan los cimientos y las estructuras de los edificios.
Las inundaciones inesperadas en estuarios y zonas costeras pueden tomar a las poblaciones desprevenidas y provocar la pérdida de vidas. La marejada ciclónica más mortífera registrada fue el ciclón Bhola de 1970 .
Además, las marejadas ciclónicas pueden causar o transformar tierras utilizadas por el hombre a través de otros procesos, dañando la fertilidad del suelo , aumentando la intrusión de agua salada , dañando el hábitat de la vida silvestre y propagando contaminantes químicos u otros contaminantes almacenados por humanos.
Aunque los estudios meteorológicos alertan sobre huracanes o tormentas severas, en las zonas donde el riesgo de inundaciones costeras es especialmente alto existen avisos específicos de marejadas ciclónicas. Estos se han implementado, por ejemplo, en los Países Bajos , [23] España , [24] [25] los Estados Unidos, [26] [27] y el Reino Unido . [28] De manera similar, educar a las comunidades costeras y desarrollar planes de evacuación locales puede reducir el impacto relativo sobre las personas. [ cita necesaria ]
Un método profiláctico introducido después de la inundación del Mar del Norte de 1953 es la construcción de presas y barreras contra marejadas ( barreras contra inundaciones ). [ cita necesaria ] Están abiertos y permiten el paso libre, pero se cierran cuando la tierra está bajo amenaza de marejada ciclónica. Las principales barreras contra las marejadas ciclónicas son Oosterscheldekering y Maeslantkering en los Países Bajos, que forman parte del proyecto Delta Works ; la barrera del Támesis que protege Londres ; y la presa de San Petersburgo en Rusia .
Otro desarrollo moderno (en uso en los Países Bajos) es la creación de comunidades de viviendas en los bordes de los humedales con estructuras flotantes, sujetas en su posición por torres verticales. [29] Dichos humedales pueden luego usarse para acomodar escorrentías y marejadas sin causar daños a las estructuras y al mismo tiempo proteger las estructuras convencionales en elevaciones bajas algo más altas, siempre que los diques impidan una intrusión importante por marejadas.
Otros métodos de adaptación suave pueden incluir cambiar las estructuras para que estén elevadas para evitar inundaciones directas, o aumentar las protecciones naturales como manglares o dunas . [ cita necesaria ]
Para las áreas continentales, las marejadas ciclónicas representan una mayor amenaza cuando la tormenta golpea la tierra desde el mar, en lugar de acercarse desde la tierra. [30]
El agua también puede ser absorbida desde la costa antes de que se produzca una marejada ciclónica. Este fue el caso en la costa occidental de Florida en 2017, justo antes de que el huracán Irma tocara tierra, dejando al descubierto tierras generalmente bajo el agua. [31] Este fenómeno se conoce como marejada ciclónica inversa , [32] o marejada ciclónica negativa . [33]
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La marejada ciclónica más mortífera registrada fue el ciclón Bhola de 1970 , que mató hasta 500.000 personas en la zona de la Bahía de Bengala . La costa baja de la Bahía de Bengala es particularmente vulnerable a las marejadas causadas por ciclones tropicales. [34] La marejada ciclónica más mortífera del siglo XXI fue causada por el ciclón Nargis , que mató a más de 138.000 personas en Myanmar en mayo de 2008. La siguiente más mortífera de este siglo fue causada por el tifón Haiyan (Yolanda), que mató más de 6.000 personas en el centro de Filipinas en 2013 [35] [36] [37] y provocó pérdidas económicas estimadas en 14.000 millones de dólares (USD). [38]
El huracán Galveston de 1900 , un huracán de categoría 4 que azotó Galveston, Texas , provocó una oleada devastadora en tierra; Entre 6.000 y 12.000 personas murieron, lo que lo convirtió en el desastre natural más mortífero que jamás haya azotado a Estados Unidos. [39]
La marea tormentosa más alta registrada en los relatos históricos fue producida por el ciclón Mahina de 1899 , estimado en casi 44 pies (13,41 m) en la Bahía de Bathurst , Australia , pero una investigación publicada en 2000 concluyó que la mayor parte de esta marea probablemente se debió a la subida de las olas debido a la abrupta topografía costera. [40] Sin embargo, gran parte de esta marejada ciclónica probablemente se debió a la intensidad extrema de Mahina, ya que el modelado por computadora requirió una intensidad de 880 milibares (26 inHg) (la misma intensidad que la presión más baja registrada de la tormenta) para producir la marejada ciclónica registrada. . [41] En los Estados Unidos, una de las mayores marejadas ciclónicas registradas fue generada por el huracán Katrina el 29 de agosto de 2005, que produjo una marejada ciclónica máxima de más de 28 pies (8,53 m) en el sur de Mississippi , con una altura de marejada ciclónica de 27,8 pies (8,47 m) en Paso Cristiano . [42] [43] Otra marejada ciclónica récord ocurrió en esta misma área debido al huracán Camille en 1969, con una marea ciclónica de 24,6 pies (7,50 m), también en Pass Christian. [44] Se produjo una marejada ciclónica de 14 pies (4,27 m) en la ciudad de Nueva York durante el huracán Sandy en octubre de 2012. [ cita necesaria ]
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