Estabilización de la superficie libre en la solución de ecuaciones Shallow-Water por elementos finitos

El movimiento del mar (corrientes, olas...) es un factor determinante de las condiciones ambientales del medio marino. Estas condiciones son alteradas por las actuaciones humanas mediante la construccion de diques o espigones, el tendido de tuberias submarinas, la ejecucion de planes de ordenacion de playas, etc...Para evaluar y predecir los efectos de las actuaciones humanas en la zona litoral (e.g. alteraciones de la linea de orilla, contaminacion debida a la emision de efluentes quimicos o termicos, etc...) es necesario simular el flujo marino mediante un modelo matematico que nos permita abordar este cometido con total generalidad, aunque introduciendo por economia computacional, todas las simplificaciones que la naturaleza fisica del problema permita. En el estudio de la circulacion marina en areas de plataforma continental, bahias y estuarios poco estratificados, etc, es frecuente el uso de una version simplificada de las ecuaciones de Navier-Stokes para aguas someras, comunmente denominadas ecuaciones de Shallow-Water (SWE) (ver e.g. Abbot, 1979).Entre 1987 y 1990, se desarrollo en el Laboratorio de Ingenieria Maritima de la Universitat Politecnica de Catalunya un modelo quasi-3D en elementos finitos (ANASTASE) para resolver las SWE en regimen estacionario, encaminado al estudio oceanografico de la circulacion en las zonas de rompientes y de plataforma continental a bajo coste computacional. El esquema numerico del modelo se basaba en una version modificada del metodo de la funcion de penalizacion (Garcia, 1990). Su uso practico puso de manifiesto un conjunto de problemas caracteristicos de codigos similares a este (Garcia et al., 1990; Espino et al.; 1992), cuyo denominador comun es el no cumplimiento de la condicion de incompresibilidad (Pelletier et al., 1989). Por otro lado, la eleccion de elementos Ql/PO para "abaratar" el coste de las soluciones numericas planteaba, ademas de inconvenientes de tipo teorico, restricciones en cuanto a la bondad de los campos de presion (o altura de la superficie libre) calculadas por el modelo. En esta memoria se pretende desarrollar um modelo quasi-3D en elementos finitos que elimine los problemas que limitan la aplicabilidad/de ANASTASE. En segundo lugar, se investigan, haciendo uso del nuevo codigo, rasgos de la circulacion general inducida por el viento en dos regiones con interes oceanografico: El Golfo de St. Jordi (Mediterraneo Occidental) y el Estrecho de Bransfield (Antartida).