Sea breeze in the Colombian Caribbean coast
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Abstract
Circulation of sea breeze is a well-known and important mesoscale system, boosted by different properties of reception and storage of solar heat between land and sea during one day, and its effect on waves, currents, and transport of atmospheric contaminants, among others, has been proven. The aim of this work is to characterize sea breeze in three coastal zones of the Colombian Caribbean, in the north of South America: Riohacha, Barranquilla, and Santa Marta, through the analysis of data from the Instituto de Hidrología, Meteorología
y Estudios Ambientales (Hydrology, Meteorology and Environmental Studies Institute) of Colombia during
the period 1981-2008, and a detail analysis in the city of Santa Marta with data from the station of the Jorge
Tadeo Lozano University of Bogotá in the period January 1st to December 31, 2010. Gustavsson´s method
was used to identify the marine breeze cycle, its duration, frequency, and hourly pattern; hodograph representation
and spectral analysis were performed according to the periodogram modified by the Welch method.
It was established that the marine breeze signal in the Colombian Caribbean coast is stronger during the dry
season (December-March), when it reaches the highest gradients of sea-land temperature and with a predominantly
diurnal component. In the city of Santa Marta and central Caribbean, the sea breeze is stronger and
more defined compared to those of the cities of Riohacha at the northeast, and Barranquilla at the southwest,
reaching an estimated medium value of 4 m s–1 in March, and minimum values of 2 m s–1 in August. In
Barranquilla, the sea breeze signal reaches 2.5 m s–1, while in Riohacha it reaches 1.5 m s–1, both in the dry
season (December-March). According to the results, the strong signal in the city of Santa Marta is related to
the gradient of 3 ºC between the sea-land temperature in the dry season, while in Barranquilla is 1.2 ºC, and
in Riohacha it is less than 1ºC. Despite having observed a sea-land temperature gradient close to 2.5 ºC in
July in the city of Riohacha, the hodograph is not well defined, and the signal magnitude is not strong, which
could be related to the presence of strong synoptic winds almost the whole year, the desert landscape of the
zone, and its geographical position. This the first scientific work related to marine breeze in this region of the
Caribbean, and its results constitute an important base for studying the effect that such breezes may have on
the spectrum of waves, upwelling, and especially in the transport of contaminants, given that Santa Marta is
one of the most important harbors of mineral coal in Colombia, and one of the main touristic destinations in
the northern Colombian coast.
Summary in foreign language
La circulación de la brisa marina es un sistema de mesoescala bien conocido e importante, impulsado por las diferentes propiedades de recepción y almacenamiento de calor solar entre la tierra y el mar durante un día, y se ha comprobado su efecto en el oleaje, las corrientes y el transporte de contaminantes atmosféricos, entre otros. En este trabajo se realizó la caracterización de la brisa marina en tres zonas costeras del Caribe colombiano al norte de América del Sur: Riohacha, Barranquilla y Santa Marta, mediante el análisis de los datos del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia, en el periodo comprendido entre 1981 y 2008, y con datos de la estación de la Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano en la ciudad de Santa Marta en el periodo comprendido entre el 1 de enero y el 31 de diciembre de 2010. Para identificar el ciclo de brisa marina, su duración y frecuencia, así como su el patrón horario, se utilizó el método de Gustavsson, la representación hodógrafica y el análisis espectral de acuerdo con el periodograma modificado por el método de Welch. Se pudo establecer que la señal de la brisa marina en la costa del Caribe colombiano es más fuerte en la época seca (diciembre-marzo), cuando se alcanzan los gradientes más altos de temperatura mar-tierra, con un componente predominantemente diurno. En la ciudad de Santa Marta, en el Caribe central, la señal de la brisa marina es más fuerte y definida respecto a las ciudades de Riohacha al noreste y Barranquilla al suroeste, alcanzando un valor medio estimado de 4 m s–1 en marzo y con valores mínimos de 2 m s–1 en agosto. En Barranquilla la señal de brisa marina alcanza 2.5 m s–1, mientras que en Riohacha es de 1.5 m s–1, ambas en la época seca (diciembre-marzo). De acuerdo con los resultados, la fuerte señal en la ciudad de Santa Marta está relacionada con el gradiente de 3 oC entre la temperatura mar-tierra en la época seca, mientras que en Barranquilla este gradiente es de 1.2 oC y en Riohacha es menor a 1 oC. Aunque en Riohacha se observó un gradiente de temperatura mar-tierra cercano a 2.5 oC en julio, la hodógrafa no está bien definida y la magnitud de la señal no es fuerte, lo cual podría estar relacionado con la presencia de vientos sinópticos fuertes casi todo el año, el relieve desértico de la zona y su posición geográfica. Éste es el primer trabajo científico relacionado con la brisa marina en esta región del Caribe, y sus resultados constituyen una base importante para investigaciones sobre el efecto de estas brisas sobre el espectro del oleaje, la surgencia y especialmente el transporte de contaminantes, ya que Santa Marta es uno de los puertos más importantes de carga de carbón mineral de Colombia y uno de los mayores destinos turísticos de la costa norte colombiana.
Palabras clave
Marine breeze; Colombian Caribbean; Surface winds; Hodograph; Welch´s method; Gustavsson´s method.Link to resource
https://doi.org/10.20937/ATM.2018.31.04.06Collections
- Año 2018 [154]
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