2.6: Conjunto de problemas Parte 1- Análisis de registros de mareas y datos de DART

Registros del indicador de mareas de 2004 y datos de DART de 2011

En el siguiente análisis, trabajarás con registros de mareómetros de estaciones de todo el mundo que registraron el tsunami generado por el terremoto de Sumatra-Andaman del 26 de diciembre de 2004. Después trabajarás con datos registrados por las estaciones de DART del Océano Pacífico del terremoto de Tohoku-Oki de 2011. Está bien para mí completar este análisis de la manera que sea que funcione mejor para usted. Podrán trabajar todos juntos para realizar esta actividad o tal vez quieran trabajar en grupos o por ustedes mismos. No importa cómo elijas hacerlo, por favor escribe y envía tus análisis individualmente y con tus propias palabras. Esta actividad vence al final de la primera semana de esta lección.

Conjunto de problemas de datos de tsunami

Parte 1: Revisando cuatro mareómetros de 2004

Guarde la Hoja de Trabajo de Conjunto de Problemas de Medidores de Mareas en su computadora haciendo clic con el botón derecho (Control-clic en una Mac) en el enlace de arriba y seleccionando “Guardar enlace como...”

TIP!!

Debes usar la hoja de trabajo para anotar tus respuestas pero debes dejar esta página web abierta mientras trabajas en el conjunto de problemas. ¿POR QUÉ? Porque aquí mismo explico cómo hacer la mayor parte del análisis. La hoja de trabajo es solo para que no tengas que reescribir las preguntas tú mismo.

A continuación se presentan cuatro secciones de registro. Estos datos provienen de mareómetros mantenidos por la Universidad de Hawaii con apoyo de la NOAA. Revise cada sección de registro y luego responda las preguntas asociadas en su hoja de trabajo.

Registro 1: Salalah, Omán

Antes de comenzar, veamos juntos el disco de Salalah:

Figura 2.6 - Datos brutos de un medidor de mareas en Salalah, Omán. Diciembre de 2004.

Haga clic para obtener una descripción de texto de la Figura 2.6.

Quiero mostrarte este registro de mareomotriz y guiarte a través de un poco de cómo mirarlo porque creo que muchos de ustedes no están familiarizados con mirar este tipo de datos. Lo primero que hay que ver es que aquí mismo en el registro te está diciendo de dónde es. Estos datos son de Salalah, Omán. Se dan las coordenadas de la estación. Está a 15 grados y 54 minutos de latitud norte y está exactamente a 54 grados de longitud este. Hay 60 minutos en un grado y hay 60 segundos en un minuto. Para cálculos posteriores, vamos a querer cambiar esto a decimales y te mostraré cómo hacerlo más adelante. Ahora veamos el eje x y el eje y. Eso es lo primero que hay que hacer si estás viendo datos desconocidos. Entonces aquí está el eje y. Pasa de -200 a 200. Eso es en centímetros y se hace referencia a algún tipo de media arbitraria que es cero. Lo importante aquí es acertar la escala, no necesariamente los valores absolutos. El eje x es en días. Esto es el 26 de diciembre de 2004, y aquí el 31 de diciembre de 2004. Se muestran 5 días de datos aquí. Dentro de la trama, se puede ver que hay dos cosas. Hay una línea roja. Y hay un montón de puntos negros conectados por una línea. Veamos primero la línea roja. La línea roja en realidad no son datos. Se trata de un modelo de predicción de lo que deberían ser las mareas. Puedes calcular esto, así que la gente hace esto de manera rutinaria y te puede ayudar a determinar si tu medidor de mareas está funcionando muy bien o no. Este lugar tiene una especie de firma de marea interesante, que está un poco más allá del alcance de este curso pero es genial verlo de todos modos. Aquí hay una marea alta y una marea baja y otra marea alta. Aquí afuera, las líneas negras, que son los datos que realmente coinciden bastante bien con el modelo, lo cual es bueno. Al inicio de este registro, se puede ver que está coincidiendo bastante bien. En esta zona de por aquí a por aquí, los datos no coinciden muy bien con el modelo en absoluto. Se puede ver la línea roja de vuelta en la parte de atrás aquí. y los datos son todos estos pequeños puntos negros conectados por una línea. La razón por la que los datos no coinciden con el modelo en este intervalo es que el tsunami llega a esta estación justo por aquí. Este sismo ocurrió alrededor de la 1 de la mañana hora UTC del día 26 y se tarda un poco en llegar a esta estación. Se pueden ver estas enormes excursiones de amplitud a partir de lo que debería ser la marea regular. La diferencia entre dónde debería estar el nivel del mar y dónde está realmente es la razón por la que el tsunami es tan peligroso.

1.1 La latitud y longitud de esta estación se dan en grados y minutos. (es decir, 15-56 N significa 15° 56' de latitud norte y 54-00 E significa 54° 00' de longitud este). Cada grado contiene 60 minutos. Para cálculos posteriores, vamos a querer usar grados decimales en lugar de minutos. Convertir la latitud y longitud de esta estación a grados decimales. SUGERENCIA para comenzar: Si la latitud fuera 12-13 N, es decir 12° 13' N, esto equivaldría a 12.22° porque 13/60 = 0.22.

1.2 Veamos ahora los ejes y los datos. El eje X muestra el tiempo y el eje Y muestra la altura del agua. El eje X oscila entre 26 y 31. Estos son días de diciembre de 2004. El eje Y oscila entre -200 y +200 cm. Ahora veamos lo que se está tramando aquí. La línea negra conecta las mediciones de datos mostradas por pequeños puntos negros. La línea roja es una predicción de la firma mareomotriz en esta estación. Bien, ¿cuáles son las cosas obvias para ver aquí? Deberías poder discernir la hora aproximada de llegada del tsunami. ¿Cuándo es? ¿Dónde en este registro está la predicción de la altura de ola haciendo un buen trabajo y dónde está fallando? ¿Por qué falla la predicción donde lo hace? ¿Por cuánto tiempo el tsunami tiene un impacto significativo en la altura de las olas en esta estación?

1.3 Mira la firma de marea de fondo. Describir el ciclo de las mareas por un periodo de 24 horas.

1.4 ¿Cuál es la amplitud mareal normal? Compárelo con la amplitud del tsunami. Ten en cuenta que la amplitud del tsunami se superpone encima de la firma mareomotriz.

Registro 2: Ranong, Tailandia

Este disco se ve muy diferente al disco de la estación Salalah. Se trata de una grabación analógica hecha con un bolígrafo conectado a un tambor de papel cilíndrico que gira continuamente a un ritmo establecido. No se necesita mucho leer para ver por qué los datos digitales son los preferidos para la mayoría de las mediciones científicas. Por un lado, si alguien no viene y cambia el papel cada 24 horas, el registro de cada día sucesivo se imprime sobre el registro del día anterior a medida que se repiten los ciclos de marea. Por otro lado, creo que este disco se ve realmente genial. Hay algo en los discos analógicos que simplemente parecen más reales. Tampoco son totalmente inútiles. ¿Qué podemos averiguar al inspeccionar este registro? Primero, veamos juntos, luego puedes responder las preguntas.

Figura 2.7 - Datos brutos analógicos de un medidor de mareas en Ranong, Tailandia. Diciembre de 2004.

Haga clic para obtener una descripción de texto de la Figura 2.7.

Ahora veamos este disco de Ranong, Tailandia. Espero que puedan ver de inmediato que este se ve muy diferente al último que acabamos de ver. El motivo es que se trata de datos analógicos. La forma en que esto funciona es que tienes este pedazo de papel cuadriculado. Está unido a un tambor cilíndrico que gira continuamente. Hay una pluma adherida a un resorte que escribe en el papel. Cuando el resorte recibe un impulso eléctrico desde la altura del agua cambiando la pluma sigue a lo largo y se pueden ver las mareas de esa manera. Hagamos lo que me gusta hacer cuando me encuentro con nuevos datos que nunca antes había visto que es revisar primero los ejes y ver qué dicen y luego mirar lo que se traza después de eso. Veamos primero el eje x. Aquí arriba dice escala de tiempo: 1 línea equivale a 10 minutos y una hoja equivale a un día. Bien, entonces esta es una sábana. Todo esto es un día. Si miramos aquí abajo vemos los números 1, 2, 3, 4 hasta 23. Cada una de estas líneas más pesadas es de una hora, y estas líneas verticales poco más delgadas son de 10 minutos. El eje y es un poco más difícil de leer porque no se imprime en ningún lado. Pero tienen aquí esta pequeña báscula flotante que te dice lo que es un metro. Entre estas líneas pesadas hay un metro. Ahora veamos lo que está trazado. Este registro de datos inicia aquí mismo el 25 de diciembre de 2004, a las 8 de la mañana. Podemos confirmarlo viendo donde empieza la marca de pluma y bajando aquí y viendo que ahí está el 8. Podemos ver una marea alta aquí y una marea baja aquí. Aquí hay otra marea alta y ahora llegamos a medianoche. Y supongo que todos los operadores estaban de vacaciones porque nadie vino y cambió el papel. El tambor sigue dando vueltas y así cuando llegó a ser el 26 acaba de sobreimprimir cuál era el disco anterior. Entonces vamos por aquí a la izquierda y aquí es el 26 de diciembre y se está trazando la línea y justo aquí es donde llega el tsunami. Se puede ver una gran excursión desde esta pequeña línea flaca aquí atrás que es el modelo de predicción de lo que deberían ser las mareas. No podías ni siquiera verlo antes porque el modelo y los datos coincidieron muy bien.™ Ahora que tenemos el tsunami se puede ver la predicción del modelo. El tsunami afecta la altura en esta estación hasta bien entrado el día siguiente. Aquí es la medianoche del 26, todavía nadie vino y cambió el papel. Ahora aquí viene el 27, y este registro termina el 27 de diciembre a las 8:18 de la mañana.

1.5 La escala de tiempo en el eje X se cede en la esquina derecha del registro. Dice “Escala de tiempo: 1 línea = 10 minutos (1 hoja = 1 día)”. Bien, así que echa un vistazo a la grilla. ¿A qué se refieren los números en el eje X? ¿Cuántos días se muestran en este registro?

1.6 Se da la escala vertical. (Está flotando en la mitad del disco.) ¿Cuál es la amplitud mareal normal en esta estación?

1.7 Comenta las diferencias que anotas entre el ciclo de mareas en esta estación y en la estación Salalah. Comente las diferencias que observa entre la amplitud normal de las mareas aquí y en Salalah y las diferencias entre la amplitud del tsunami en esta estación en comparación con la estación Salalah. ¿Por qué hay diferencias?

1.8 Observe que por el hecho de que más de un día se muestra en este registro, se puede ver que los picos y valles de las mareas se compensan ligeramente a medida que pasan los días. Las mareas no tienen un periodo que encaje exactamente en un día. Es decir, el tiempo pico a pico no es exactamente de 12 horas. Aproximadamente ¿cuál es el periodo? (Si vives cerca de la costa, o has pasado algún tiempo cerca del océano, ya sabías que el tiempo de las mareas altas y bajas cambian previsiblemente a medida que pasan los días. ¡No es tranquilizador cuando los datos registrados confirman lo que ya sabe una persona observadora! ¡La ciencia funciona!)

1.9 ¿Cuándo llega el tsunami a Ranong? ¿Cuál es la amplitud del tsunami en comparación con la amplitud mareal de fondo? ¿Por cuánto tiempo afecta el tsunami a la altura del nivel del mar en Ranong? Compara estas respuestas con tus observaciones de los registros de la estación Salalah.

Registro 3: Syowa, Antártida

Creo que ahora deberías poder interpretar esta trama por tu cuenta. ¡Pruébalo!

Figura 2.8 - Datos brutos de un medidor de mareas en Syowa, Antártida. Diciembre de 2004.

1.10 Las coordenadas de esta estación se dan en grados, minutos y segundos. Hay 60 minutos en cada grado y 60 segundos en cada minuto. Convertir las coordenadas de estación a grados decimales.

1.11 La hora local en esta estación es “UTC +3". Esto quiere decir que esta estación está tres horas por delante de “Hora universal”, que se establece por razones históricas en Greenwich, Inglaterra, donde la longitud es cero. Descubre la diferencia entre UTC y la hora en tu ciudad natal. (Tu computadora probablemente lo sabe. De lo contrario, una búsqueda rápida en la web debería lograr esta tarea.) Recuerda citar el lugar donde encontraste la respuesta.

1.12 ¿Cuáles son las unidades de los ejes X e Y en este registro?

1.13 ¿Cuándo llega el tsunami?

1.14 ¿Cuál es la amplitud del tsunami en comparación con la amplitud normal de las mareas? Compare esto con sus observaciones en las estaciones anteriores.

Registro 4: Isla Rodrigues

¡HMM! ¿Qué está pasando en esta estación? La línea roja muestra la predicción de mareas y las líneas negras y azules muestran datos.

Figura 2.9 - Datos brutos de un medidor de mareas en la isla Rodrigues, Océano Índico. Diciembre de 2004.

1.15 La latitud y longitud se dan para esta estación en grados y minutos. Convertir a grados decimales.

1.16 El eje X se da en “días julianos” de 2004. Los días julianos se numeran consecutivamente del 1 al 365 (o 366 en los años bisiestos). Entonces el 1 de enero es el día juliano 001, el 1 de febrero es el día juliano 032 ¿Cuál es el día juliano de tu cumpleaños? Convertir los valores del eje X de días julianos a fechas normales. (Para obtener esta respuesta, hay que recordar si 2004 fue un año bisiesto o no).

1.17 Lee el texto dado por el operador de estación con problemas ortográficos como parte de esta sección de registro. Ahora, mira los registros de datos. ¿Cuándo llega el tsunami? ¿Qué pasa con los datos en este punto? ¿Por qué la línea roja continúa ininterrumpida?

Resumen de la Parte 1

Este es probablemente un buen momento para señalar que los datos no siempre son perfectos. A veces falla el hardware, como en este caso. A veces los errores y las incertidumbres se introducen de otras maneras. Discutiremos el error de medición y la incertidumbre más a fondo en la siguiente parte del conjunto de problemas.

¡Has terminado la Parte 1 de este juego de problemas! Proceda a la Parte 2 en la página siguiente.