Thesis:

Wind-effects on bar-built estuary hydrodynamics

Aunque los estuarios tipo barra son comunes en las costas mediterráneas a nivel mundial, incluyendo el centro de Chile, se ha investigado poco su estado cerrado, cuando el sistema se transforma en una laguna salina. Comprender la dependencia de la respuesta hidrodinámica y la estratificación termohalina respecto a eventos de viento fuerte, y su influencia en el transporte y mezcla, es clave para evaluar el impacto en la calidad del agua y la eutrofización de ecosistemas en lagunas costeras. Este estudio analiza factores externos como velocidad del viento, flujo de agua dulce y sobrepaso de olas en la hidrodinámica de un estuario tipo barra, somero y con alta estratificación salina. Se cuantificaron la mezcla vertical y las corrientes forzadas por la tensión del viento en escalas diarias y horarias. Datos recogidos a inicios de 2012 en el Estuario Pescadero, California, muestran una fuerte estratificación y eventos de viento intenso durante el estado cerrado. Debido a su morfología, el viento se canaliza a lo largo del estuario, generando un forzamiento principalmente local. El análisis espectral identificó seiches superficiales causados por afloramientos debidos al viento, y análisis wavelet detectó el sobrepaso de olas y la entrada real de agua salina al estuario. Durante eventos de viento fuerte, la frecuencia de flotabilidad se redujo casi a cero desde un valor usual de 0.1 s⁻², indicando afloramientos y mezcla de la columna de agua, aunque estos efectos variaron con el nivel de agua por el aporte constante de los arroyos Pescadero y Butano. Indicadores como la anomalía potencial mostraron buena correlación con la tensión del viento durante el periodo estudiado. Estos resultados preliminares evidencian que el viento domina el intercambio vertical de capas y la generación de corrientes en el Estuario Pescadero.

Although bar-built estuaries are widespread on Mediterranean coasts worldwide, including central Chile, little research has been conducted on their closed state when transformed into salty lagoons. Understanding how hydrodynamic response and thermohaline stratification depend on strong wind events, and their effects on transport and mixing, is crucial for assessing impacts on water quality and eutrophication in coastal lagoon ecosystems. This study analyzes external factors—wind velocity, freshwater flow, and wave overtopping—in the hydrodynamics of a shallow, highly salt-stratified bar-built estuary. Vertical mixing and wind-driven currents were quantified at diurnal and hourly scales. Data from early 2012 at Pescadero Estuary, California, reveal strong stratification and wind channeling along the estuary during its closed state, resulting in predominantly local forcing. Spectral analysis identified seiches induced by wind-driven upwelling, while wavelet analysis detected wave overtopping and saline water intrusion. During strong wind events, buoyancy frequency dropped significantly, indicating upwelling and mixing of the water column, though effects varied with water level changes from inflows. Potential anomaly correlated well with wind stress during the study. These findings suggest that wind effects dominate vertical layer exchange and current generation at Pescadero Estuary.