INTERACCIÓN DE VÓRTICES EN UN MEDIO LINEALMENTE ESTRATIFICADO EN ROTACIÓN

Abstract

Los vórtices oceánicos participan en el transporte de calor, momento, trazadores químicos y especies biológicas en todos los océanos del mundo, contribuyendo así al equilibrio climático y a la diversidad biológica en el planeta. La fusión de vórtices oceánicos ha sido reportada en diversas ocasiones y es un proceso fundamental en la dinámica de la turbulencia de mesoescala mediante la generación de filamentos de vorticidad y la producción de ondas internas que pueden disipar energía hacia menores escalas espaciales. Aunque este fenómeno ha sido ampliamente estudiado tanto de forma numérica como experimental en el caso de un fluido barotrópico, sólo dos trabajos experimentales han estudiado la dependencia de la distancia crítica de fusión con la variación de densidad en un fluido estratificado (Griffiths y Hopfinger, 1987; Cariteau, 2005). Se propone en esta tesis estudiar la fusión de dos vórtices anticiclónicos generados en una capa linealmente estratificada de un fluido en rotación. En este caso, los vórtices ya no aparecen como columnas de vorticidad y tienen más bien una altura finita (caso baroclínico). Con el fin de caracterizar las condiciones críticas para la fusión, cuatro parámetros se varían: la frecuencia de rotación del medio donde los vórtices evolucionan, la frecuencia de Brunt-Väisäla, el flujo de inyección en la generación de los vórtices y la distancia inicial entre los centros de los vórtices. Se obtienen datos mediante los métodos de visualización con tinta y PIV (“Velocimetría por Imágenes de Partículas” por sus siglas en inglés). Se ha encontrado que la distancia crítica de fusión depende fuertemente de la estratificación del medio, mostrando resultados similares a la simulación numérica de Verron et al. (1990). Así mismo, se encuentra que la velocidad con la cual se inyecta el fluido para generar los vórtices determina el número de Rossby de los anticiclones, que a su vez influye fuertemente sobre los parámetros siguientes. Primero, el tiempo de fusión de los vórtices decrece cuando la vorticidad aumenta. Segundo, cuando el número de Rossby es mayor la velocidad orbital de rotación del par de vórtices se incrementa. Estos resultados son congruentes con análisis recientes y complementan los estudios teóricos realizados en condiciones similares.