Tesis Doctorado en Ciencias del Mar
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Ítem Climate, landscape and cultural dynamics in the Colombian Caribbean: a multidisciplinary perspective on changes from the middle holocene to present(Universidad del Norte, 2020) Serna Zapata, Yuliana; Escobar Jaramillo, Jaime HumbertoColombian coastal lagoons and estuaries suffer from recent loss of ecological integrity. Crucial environmental services like hydrologic regulation and nutrient cycling are being curtailed or lost completely because of climate and environmental changes. The Caribbean region is extremely sensitive to modern alterations because of its position among the cores of the most significant atmospheric phenomena -e.g. El Niño–Southern Oscillation (ENSO), the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO), the South American Monsoon System (SAMS) force and position variations-, high population density and limited connection with the rest of the Atlantic. There are substantial knowledge gaps related to the spatial and temporal variability of coastal ecosystems responses to disturbance, its inner structure and functions. This needs to be alleviated to effectively design of preservation and restoration actions. The thesis is a contribution to such a challenge. Foreign and national contributors, my advisor and I developed a multidisciplinary reconstruction of the climate, landscape and cultural history of the Colombian Caribbean during the last ~7.6 millennia. Three sites along the Caribbean coast of Colombia were selected for this purpose, i.e. Caimanera, Totumo, and Las Quintas Lagoons. The sediment record spans about the last 7,400 years in Caimanera Lagoon, 7,600 years in Totumo Lagoon, and the last 800 years in Las Quintas Lagoon. Each lagoon history was inferred using some or all of the following sediment variables: lithology, fossil content, stable carbon and nitrogen isotopes, nutrients, inorganic carbon and Chlorophylla.Ítem Aproximación a la dinámica gravitatoria e infragravitatoria y su contribución al régimen de las corrientes y los procesos de transporte de sedimentos en playas micromareales(Universidad del Norte, 2022) Ruiz Merchán, Julie Katherine; Restrepo López, Juan Camilo; Otero Díaz, Luis JesúsEl oleaje es el fenómeno principal a considerar en estudios y diseños de ingeniería costera, dado que aporta mayor energía sobre las obras litorales. La dinámica del oleaje remueve y controla el transporte de sedimentos en la zona de rompientes a través de la rotura del oleaje, lo que acarrea la liberación de la onda infragravitatoria (IG), vinculada al grupo de ondas gravitatorias (G), e induce las corrientes transversales (u) y longitudinales (v). A pesar de los esfuerzos realizados para el entendimiento de la dinámica sedimentaria en la zona de rompientes, aún subsisten las siguientes interrogantes: ¿Cuál es la contribución de los regímenes G e IG en la formación de corrientes de los sistemas circulatorios en playas disipativa-intermedia y reflejante-intermedia? ¿Existe alguna relación entre el tipo de rotura del oleaje y la variabilidad en el transporte de sedimentos en suspensión en la zona de rompientes, teniendo en cuenta particularmente las direcciones onshore y offshore del régimen G e IG?. Como consecuencia de lo anterior, este trabajo doctoral busca estudiar la hidrodinámica en la zona de rompientes para analizar la influencia de la energía G e IG en las velocidades de corrientes (u, v), la elevación de la superficie del agua (eta) y su preponderancia en el sedimento en suspensión en una playa disipativa-intermedia (Bocagrande, Cartagena) y reflejante-intermedia (Costa Verde, Ciénaga) del Caribe colombiano. De manera concreta, se pretende (1) establecer la evolución e importancia relativa de la energía G e IG en la zona de rompientes; (2) analizar la contribución de la energía G e IG en las corrientes de la zona de rompientes para una playa disipativa-intermedia y reflejante-intermedia; (3) observar la relación entre retrodispersión del sedimento superficial corregido (SSCB, por sus siglas en inglés) y la distribución de la energía G e IG en la zona de rompientes en una playa disipativa-intermedia y reflejante-intermedia; y (4) estudiar la contribución de la hidrodinámica del régimen G e IG de los forzadores hidrodinámicos en los procesos de transporte de sedimentos en suspensión, en dirección offshore y onshore en las playas disipativa-intermedia y reflejante-intermedia.Ítem Dinámica sedimentaria en un delta tropical micromareal, de alta descarga y dominado por el oleaje(Universidad del Norte, 2023) Higgins Álvarez, Aldemar Elías; Otero Díaz, Luis Jesús; Restrepo López, Juan CamiloSe presenta los efectos del oleaje, la marea y el caudal en la hidrodinámica y dinámica sedimentaria en un estuario tropical micromareal, de altas descargas de agua y sedimentos, dominado por el oleaje, estuario del río Magdalena (ERM). En condiciones de bajos caudales se presenta la cuña salina, la cual produce ingreso de agua de mar con mayor salinidad y densidad, menor temperatura y concentración de sedimentos en la parte inferior de la columna de agua, la cual induce transporte de sedimentos hacia el interior del estuario; esta es modulada por los gradientes de densidad, la fricción con el fondo y la descarga de agua, así como con los efectos de mezcla inducidos por la marea y el oleaje. La hidrodinámica en la zona cercana a la desembocadura presentó afectación por el oleaje, induciéndose corrientes longitudinales que generan incrementos en la tensión cortante y la velocidad orbital cerca al fondo, por procesos de rotura del oleaje. Se observó que la distribución de la concentración de sedimentos en suspensión está directamente relacionada con los patrones de la tensión cortante y la velocidad orbital cerca al fondo, inducidos por la altura significativa del oleaje, los cuales afectan la distribución de sedimentos en el exterior y en la desembocadura del estuario, y pueden favorecer la creación de geoformas debido a los efectos sobre el transporte de los sedimentos.Ítem Impacto del cambio global en las Costas del Caribe colombiano: análisis y riesgos del clima marítimo y nivel del mar(Universidad del Norte, 2021) Orejarena Rondón, Andrés Fernando; Restrepo López, Juan Camilo; Orfila Förster, AlejandroEsta tesis es un paso inicial para la comprensión del impacto generado por el cambio global sobre las costas del Caribe colombiano frente a las variaciones del clima de oleaje y el ascenso del nivel del mar. Inicialmente se establece la variabilidad espacio temporal del flujo medio de energía del oleaje (MWEF) en la cuenca del Caribe y su correlación espacial y temporal con el ENSO; análisis útil no solo para determinar las variaciones en la línea de costa asociadas a cambios de la energía del oleaje, sino también para determinar posibles zonas con potencial energético para la extracción de energía renovable. Posteriormente, se analizan las variaciones de largo plazo en el flujo de energía del oleaje (WEF) en la parte continental, insular del Caribe colombiano y la parte central del Caribe. Finalmente se evalúa la incidencia de eventos extremos de oleaje y el ascenso del nivel del mar, tomando como referencia una playa en Bocagrande en Cartagena de Indias, por su relevancia turística, cultural y económica. Para el desarrollo de estos análisis fue necesario el uso de modelos numéricos que resuelven las ecuaciones de oleaje de aguas profundas y aguas someras. Usando el modelo SWAN se generó una base de datos de 60 años (1958-2017) de oleaje en toda la cuenca del Caribe y en puntos alrededor de la línea de costa continental e insular del Caribe colombiano. Esta base de datos fue validada con datos in-situ de boyas pertenecientes a la DIMAR y la NOAA ubicadas de igual forma a lo largo de la zona continental e insular del Caribe colombiano, en la parte central y este de la cuenca Caribe. En todos los casos, los coeficientes de correlación, Weibull y Bias, indican un buen ajuste de los datos mostrando valores estadísticamente significativos para niveles de confianza del 95 %. Mientras que con la implementación del modelo SWASH se propagaron eventos extremos de oleaje sumados al ascenso del nivel del mar en las playas de Bocagrande. mediante la comparación del run-up generado en un evento de oleaje extremo, registrado por el sistema de cámaras HORUS y la simulación del run-up para el mismo evento. Los resultados del análisis espacial conjunto 3×3 de SOM al viento, usado como dato de entrada al modelo de oleaje, y al MWEF obtenido de la base de datos de oleaje, permitieron simplificar la base de datos de 60 años a 9 mapas que muestran el comportamiento del MWEF y el viento a escala estacional. Asimismo, por medio del análisis temporal 3×3 de SOM al MWEF se determinaron 9 zonas de igual co-variabilidad en la cuenca del Caribe, lo que permitió identificar las zonas con mayor y menor intensidad del MWEF en el área de estudio. También, se determinó una correlación directa entre el MWEF del oleaje y el ENSO en la parte central de la cuenca, una correlación más débil frente a las costas de Nicaragua, Honduras, Panamá y una correlación inversa frente a las costas de Venezuela.Ítem Spatio-temporal distribution of temperature, salinity and suspended sediment on the deltaic front of the Magdalena River: Influence on nutrient concentration and primary productivity(Universidad del Norte, 2020) Torregroza Espinosa, Ana Carolina; Restrepo López, Juan Camilo; Escobar Jaramillo, Jaime HumbertoÍtem Dinámica sedimentaria en deltas micromareales-estratificados de alta descarga: Delta del Río Magdalena (Colombia – Mar Caribe)(Universidad del Norte, 2014) Restrepo López, Juan Camilo; Ortiz Royero, Juan Carlos