Efecto de las mareas terrestres: observación y modelado
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A. Richter - Propuesta para Seminario de Posgrado
Objetivo:
Este seminario presenta a los alumnos el fenómeno de las mareas terrestres con sus distintos efectos. Mediante ejemplos prácticos el alumno se dedica activamente a la predicción de efectos de mareas y a la extracción de la señal de mareas a base de registros de observación. Se enfoca en efectos de relevancia geodésica, astronómica y geofísica.
Plantel Docente:
Dr. Andreas Richter (arichter@fcaglp.unlp.edu.ar).
Modalidad y duración:
Seminario cuatrimestral.
Cronograma de cursadas:
En el horario de 14 a 18hs, los días:
viernes 13/09, aula Fernandez, Fac.- de Ingeniería
viernes 20/09, aula Fernandez, Fac.- de Ingeniería
viernes 27/09, aula Fernandez, Fac.- de Ingeniería
viernes 04/10, aula, Fac. Cs. Astronómicas y Geofísicas
viernes 11/10, aula, Fac. Cs. Astronómicas y Geofísicas
viernes 18/10, aula, Fac. Cs. Astronómicas y Geofísicas
viernes 25/10 aula, Fac. Cs. Astronómicas y Geofísicas
viernes 01/11, aula, Fac. Cs. Astronómicas y Geofísicas
Carga horaria total:
64 horas.
Contenidos Mínimos:
1. Generalidades sobre la teoría de las mareas terrestres (8 h)
1.1 Introducción y motivación (1 h clases)
1.2 Bosquejo de la historia del estudio de mareas (1 h clases)
(bibl. 3, 2)
1.3 El mecanismo de las mareas (2 h clases)
• La causa: gravitación de luna y sol
• El potencial de mareas y su relación con el geopotencial
• Los efectos generados
(bibl. 6, 3, 2)
1.4 La carga oceánica: el mecanismo secundario (2 h clases)
• Respuesta de la Tierra a cargas superficiales (caso general)
• Respuesta elástica de la corteza y sus consecuencias
• Las mareas oceánicas
• El potencial de carga y sus efectos generados
(bibl. 2, 6, 3)
1.5 Propiedades y particularidades de las mareas (2 h clases)
• Propiedades matemáticas: periodicidad persistente; el efecto alias
• Superposición y separabilidad de otros efectos/procesos
(bibl. 3, 2, 4)
2. Efectos de mareas y su representación (10 h)
2.1 Ejemplos para efectos de mareas y su orden de magnitud (1 h clases)
(bibl. 3, 6, 2)
2.2 El concepto armónico (2 h clases)
• Representación de la señal de mareas por parámetros armónicos
(bibl. 4, 3, 6)
2.3 Los componentes de mareas (2 h clases)
• Representación de los componentes: símbolos de Darwin y números de Doodson
• Grupos de componentes y los componentes más importantes en la práctica
(bibl. 3, 8)
2.4 La combinación de las mareas terrestres y la carga oceánica (2 h clases)
• Representación de los parámetros de mareas por vectores ("phasor plot")
(bibl. 5, 3, 2)
2.5 La observación de efectos de mareas (3 h clases)
• Requisitos a datos observacionales para la determinación de la señal de mareas
• Ejemplos para efectos/métodos/instrumentos
(bibl. 3, 4, 2)
3. Cálculo de efectos de las mareas terrestres (8 h + 5 h)
3.1 El cálculo del potencial de mareas a partir de las orbitas de luna y sol (3 h clases)
• Ecuación de mareas de Laplace
• Las clases de mareas y sus patrones temporales-espaciales
(bibl. 7, 3, 2, 6)
A. Richter 04/03/2011 3 Propuesta para un Seminario de Posgrado
3.2 El principio general de la predicción de efectos de mareas a partir del potencial
• Los números de Love y sus combinaciones lineales (2 h clases)
(bibl. 8, 3, 2, 6)
3.3 Cálculo práctico de efectos de las mareas terrestres (3 h clases)
• Ejemplos para herramientas y programas
• Detalles a considerar: referencia y significado de cantidades, convenciones para la fase
• Casos especiales: El nivel de un lago
(bibl. 3, 5, manual del programa Eterna)
P: Generación de una serie de tiempo del potencial de mareas con el programa Eterna
(2 h práctica)
P: Cálculo práctico de un efecto de mareas terrestres (3 h práctica)
4. Modelado de la carga oceánica (10 h + 5 h)
4.1 El principio general del modelado de la respuesta elástica a cargas (2 h clases)
• El modelo de carga, el modelo de la tierra y la integración
(bibl. 1, 2)
4.2 El modelo de carga (3 h clases)
• modelos de mareas oceánicas
• representación/discretización del modelo de carga
(bibl. 5, 3, 2)
4.3 El modelo de la tierra (3 h clases)
• las funciones de Green, sus relaciones con los parámetros de Lamée
(bibl. 1, 3, 2)
4.4 Soluciones prácticas (1 h clases)
• herramientas y programas: el paquete de software SPOTL
(bibl. manual del programa SPOTL)
4.5 Aspectos especiales: Resultados del proyecto TIFUAS (1 h clases)
(bibl. 5)
P: Predicción de un efecto de la carga oceánica con el programa SPOTL (5 h práctica)
5. Determinación de la señal de mareas en registros de observación (8 h + 5 h)
5.1 Metodologia: Análisis armónico vs. Método respuesta ("response method") (2 h clases)
(bibl. 3, 4)
5.2 Aspectos prácticos del análisis de mareas (2 h clases)
• Guía para un análisis de mareas
(bibl. 3)
5.3 La selección del conjunto de componentes a determinar (1 h clases)
• Condiciones y limitaciones
• El criterio de Rayleigh
(bibl. 3, 4)
5.4 Estimación de la calidad/precisión de los resultados del análisis de mareas (1 h clases)
A. Richter 04/03/2011 4 Propuesta para un Seminario de Posgrado
5.5 Ejemplos para herramientas/programas para el análisis de mareas (2 h clases)
• Paquetes de software TASK2000, Eterna, SPOTL
(bibl. manuales de los programas)
P: Determinación de la señal de mareas de un registro de observación con el programa TASK2000 (5 h práctica)
6. Implicaciones para la geodesia, astronomía y geofísica (5 h)
6.1 Manifestación de efectos de mareas en observaciones geodésicas, astronómicas y geofí-sicas (2 h clases)
(bibl. 3, 2, 6)
6.2 La corrección de observaciones por mareas terrestres y carga oceánica (1 h clases)
• Ejemplo: realización para posicionamiento GPS geodésico
(bibl. http://www.oso.chalmers.se/~loading/)
6.3 Aspectos prácticos de la observación de mareas (2 h clases)
(bibl. 6, 2, 3)
Bibliografía:
1) Farrell, W. (1972). Deformation of the Earth by Surface Loads. Rev. Geophy. Space Phy., 10(3):761-797.
2) Lambeck, K. (1988). Geodynamic Geodesy: The slow deformations of the Earth.
3) Melchior, P. (1983). The tides of the planet earth. Pergamon Press, 2nd ed.
4) Pugh, D. T. (1987). Tides, Surges and Mean Sea-Level. John Wiley & Sons.
5) Richter, A. et al. (2009). Anomalous ocean load tide signal observed in lake-level variations in Tierra del Fuego. GRL L05305.
6) Torge, W. (2001), Geodesy, 3rd ed., Gruyter, Berlin.
7) Wilhelm, H. & Zürn, W. (1984). Geophysik der festen Erde, des Mondes und der Planeten, Vol. 2a of "Zahlen- werte und Funktionen aus Naturwissenschaften und Technik, Neue Serie", chapter Tidal forcing field, 261-279. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.
8) Zürn, W. & Wilhelm, H. (1984). Geophysik der festen Erde, des Mondes und der Planeten, Vol. 2a of "Zahlen- werte und Funktionen aus Naturwissenschaften und Technik, Neue Serie", chapter Tides of the solid earth, 280-298. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.
