López-Ruiz, AlejandroGutiérrez Alvear, Mª Antonia2024-10-242024-10-242024Gutiérrez Alvear, M.A. (2024). Metodologías basadas en modelado numérico para el análisis del efecto de la subida del nivel medio del mar en la hidrodinámica y la distribución de salinidad de estuarios. (Trabajo Fin de Grado Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla.https://hdl.handle.net/11441/164094Los estuarios aluviales se definen como la transición entre el río y el mar. Pero el interés de los estuarios no reside en su definición, sino en todo de lo que de él depende. La variabilidad temporal de la salinidad que presenta les confiere unas condiciones ambientales únicas. Sus características y los hábitats únicos que desarrolla favorecen que la flora y la fauna de los estuarios sean extremadamente ricas. Además suelen ser zonas con suelos muy fértiles, llanas y con agua dulce, por lo que constituyen escenarios propicios para la agricultura. Además, si son navegables, pueden constituir un importante medio de comunicación del mar con la tierra. Sin embargo, la gran riqueza que estos sistemas poseen lo hacen a su vez frágiles frente a cambios en su hidrodinámica. En efecto, actividades humanas (construcción de presas, dragado del lecho...) o naturales (sequías, subida del nivel medio del mar...) alteran su equilibrio y pueden tener consecuencias negativas para todo lo que se desarrolla a su alrededor . En este sentido, el cambio climático supone un riesgo tanto a escala global como a escala reducida. Particularmente, los estuarios pueden verse afectados por los cambios que se están produciendo en el clima, tales como el aumento de las precipitaciones, las sequías, la acidificación del mar, la subida del nivel medio del mar, etc. En concreto, la subida del nivel medio del mar es lo que interesa principalmente en este proyecto. Y en consecuencia, la influencia que este parámetro puede tener en el desarrollo de la hidrodinámica y en la distribución de salinidad del estuario . En esta línea, uno de los objetivos principales del trabajo consiste en el ajuste de un modelo númerico de estuario aluvial, construido bajo las hipótesis de estuario ideal. Se necesita hacerlo eficiente desde el punto de vista computacional, capaz de simular escenarios con horizontes temporales de decenas de años. Y hacerlo eficaz desde el punto de vista de resultados, capaz de generarlos acordes al comportamiento típico de los estuarios sobre los que se basa. Una vez logrado este objetivo, la herramienta se empleará para el estudio del comportamiento de los estuarios frente a una serie de escenarios futuros. Estos escenarios están caracterizados por un incremento del nivel medio del mar diferente para cada uno de ellos. Con el propósito de alcanzar dichos objetivos, se procederá, en primer lugar, a describir el IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) y sus previsiones. El IPCC es el órgano principal en materia de cambio climático a nivel global. Está compuesto por un grupo internacional de científicos, expertos en materia de cambio climático, que elaboran evaluaciones del cambio climático, sus causas, previsiones, posibles repercusiones y estrategias de respuesta. Dada la autoridad que se le reconoce a nivel internacional, en el trabajo se emplearán proyecciones de subida del nivel medio del mar del IPCC. Para justificar su empleo se describirá igualmente su método de trabajo. El modelo final debe predecir un comportamiento del estuario acorde a unos patrones teóricos. Con esta finalidad, se definirá la hidrodinámica típica de los estuarios aluviales y las características típicas de los estuarios ideales, sobre cuyas bases descansa el modelo original que se adaptará. Para lograr el primer objetivo se adaptará un modelo ya construido ([Martín-Llanes and López-Ruiz, 2024]) para optimizar su eficiencia desde el punto de vista computacional, de manera que permita realizar simulaciones de gran periodo de cálculo en menos tiempo. Se describirán las técnicas diseñadas y empleadas para reducir las necesidades de cálculo y el tiempo de simulación, manteniendo la precisión de los resultados. Finalmente, se empleará la herramienta para predecir los efectos que distintos valores de subida del nivel medio del mar pueden ocasionar en la hidrodinámica y en la distribución de salinidad de los estuarios. Los resultados y las conclusiones que se derivan del trabajo permiten comprobar la eficacia del modelo y la mejora en la eficiencia computacional. Además, permiten concluir que un aumento del nivel medio del mar podría alterar la hidrodinámica de los estuarios y su distribución de salinidad, aumentando el alcance de la intrusión salina y aumentando el nivel medio del agua en el mismo, lo cuál puede tener un impacto significativo en estos sistemas ambientales y sociales.Alluvial estuaries are defined as the transition between the river and the sea. But the interest of estuaries lies not in their definition, but in everything that depends on it. The temporal variability of salinity gives them unique environmental conditions. Their characteristics and the unique habitats they develop make the flora and fauna of estuaries extremely rich. In addition, they are usually areas with very fertile soils, flat and fresh water, making them suitable for agriculture. Moreover, if they are navigable, they can be an important means of communication between the sea and the land. However, the great richness of these systems also makes them fragile to changes in their hydrodynamics. Indeed, human activities (construction of dams, dredging of the bed, etc.) or natural activities (droughts, rise in the average sea level, etc.) alter their equilibrium and can have negative consequences for everything that develops around them. In this sense, climate change poses a risk at both the global and the small scale. Estuaries may be affected by changes in the climate, such as increased precipitation, droughts, sea acidification, rising mean sea level, etc. In particular, sea level rise is the main focus of interest in this project. And consequently, the influence that this parameter may have on the development of the hydrodynamics and the distribution of salinity in the estuary. Accordingly, one of the main objectives of this work consists in the adjustment of a numerical model of an alluvial estuary, built under the hypothesis of an ideal estuary. It is necessary to make it computationally efficient, capable of simulating scenarios with time horizons of decades of years. And to make it effective from the point of view of results, capable of generating them in accordance with the typical behaviour of the estuaries on which it is based. Once this objective has been achieved, the tool will be used to study the behaviour of estuaries under a series of future scenarios. These scenarios are characterised by a different increase in mean sea level for each of them. In order to achieve these objectives, we will first describe the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) and its projections. The IPCC is the world’s leading body on climate change. It is composed of an international group of scientists, experts on climate change, who produce assessments of climate change, its causes, projections, potential impacts and response strategies. Given its authority at the international level, this work will use projections of mean sea level rise from the IPCC. Their method of work will also be described to justify their use. The final model should predict the behaviour of the estuary according to theoretical patterns. To this end, the typical hydrodynamics of alluvial estuaries and the typical characteristics of ideal estuaries will be defined, upon which the original model to be adapted is based. To achieve the first objective, an already developed model ([Martín-Llanes and López-Ruiz, 2024]) will be adapted to optimise its computational efficiency, to allow simulations with long computational times to be carried out in a shorter period of time. The techniques designed and employed to reduce computational requirements and simulation time while maintaining the accuracy of the results will be described. Finally, this tool will be used to predict the effects that different values of the rise in mean sea level may have on the hydrodynamics and salinity distribution of estuaries. The results and conclusions derived from the work allow to validate the effectiveness of the model and the improvement in computational efficiency. Furthermore, they also allow concluding that a rise in mean sea level could alter the hydrodynamics of estuaries and their distribution of salinity, increasing the extent of salt intrusion and increasing the mean water level in the estuary, which can have a significant impact on these environmental and social systems.application/pdf74 p.spaAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccess