Aplicación del análisis fractal al estudio de las estructuras dinámicas de fluidos medioambientales

Alexéi Konstantínovich Platónov, Joan Grau Barceló, José Manuel Redondo Apraiz

Resumen

La aparición de múltiples escalas, que interactúan entre si en diversos fenómenos físicos medioambientales, especialmente cuando el régimen fluido es turbulento, exige métodos de análisis nuevos. El análisis multi-fractal permite cuantificar el nivel de complejidad geométrico y en algunos casos a partir de una caracterización geométrica se pueden predecir algunos aspectos dinámicos del fluido. Se aplica el método de Box-Counting (conteo de cajas) para calcular la dimensión fractal o capacidad de Kolmogorov a observaciones de nubes obtenidas mediante las imágenes de satélite de la Atmósfera (infrarojo IR y Visible) y de superficie del Océano (Radar de Apertura Sintética SAR). En todos los casos de diferencias en complejidad entre los distintos tonos de gris detectados en las imágenes de satélites de estructuras atmosféricas, derrames de crudo o penachos de aguas contaminadas en la superficie marina son un reflejo de las condiciones físicas ambientales del medio fluido atmosférico u oceánico y nos permiten entender mejor los procesos dinámicos y de transporte de energía a distintas escalas del flujo analizado.

Palabras clave

Desenvolupament humà i sostenible

Texto completo:

PDF

Referencias

Carvalho L.M.V. y Silva Días M.A.F., (1998). An application of fractal box dimension to the recognition of Mesoscale cloud patterns in infrared satellite images. Journal of Applied Meteorology, 37, 10, 1265-1282. https://doi.org/10.1175/1520-0450(1998)037<1265:AAOFBD>2.0.CO;2

Gade, M. y Redondo J.M., (1999). Marine pollution in European coastal waters monitored by the ERS-2 SAR: a comprehensive statistical analysis. IGARSS 99, Hamburg. Vol. III, 1637-1639, 308-312.

Gade, M. y Alper, W., (1999). Using ERS-2 SAR images for routine observation of marine pollution in European coastal waters. The Science of the Total Environment, Vol. 237/238, 441-448. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(99)00156-4

Gotoh, K. y Fujii, Y., (1998). A fractal dimensional analysis on the cloud shape parameters of cumulus over land. Journal of Applied Meteorology, 37, 10, 1283-1292. https://doi.org/10.1175/1520-0450(1998)037<1283:AFDAOT>2.0.CO;2

Grau, J., (2005). Procesado digital de imágenes aplicado al análisis de secuéncias Meteosat. Tesis doctoral, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona.

Jolly, G.W., A. Mangin, F. Cauneau, M. Calatuyud, V. Barale, H.M. Snaith, O. Rud, M. Ishii, M. Gade, J.M. Redondo y A. Platónov., (2000). The Clean Seas Project (ENV4-CT96-0334), Final Report, DG XII/D of the European Commission under contract No. ENV4-CT96-0334, Bruselas, 1-75.

Kolmogorov, A.N., (1941). Local structure of turbulence in an incompressible fluid at very high Reynolds numbers. Dokl. Akad. Nauk SSSR, 30, 299-303.

Kolmogorov, A.N., (1962). A refinement of previous hypothesis concerning the local structure of turbulence in a viscous incompressible fluid at high Reynolds number. J. Fluid Mech., 13, 82-90. https://doi.org/10.1017/S0022112062000518

Linden, P.F., Redondo, J.M. y Youngs, D.L., (1995). Molecular mixing in Rayleigh Taylor instability. J. Fluid Mech., 265, 97-124. https://doi.org/10.1017/S0022112094000777

Mandelbrot, B., (1983). The fractal geometry of Nature. Freeman, New York. Ministerio de Medio Ambiente, 1999. El Medio Ambiente Marino, Centro de Publicaciones, Secretaría General Técnica, España, 7-8. https://doi.org/10.1119/1.13295

Peitgen, H.-O., Jƒurgens H. y Saupe D., (1992). The Fractals in the Classroom: Part One- Introduction to Fractals and Chaos. Springer-Verlag, New York, 1992, pp. 240-244. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-4406-6

Platónov, A. y Redondo, J.M., (2003). Contaminación superficial del Mediterráneo Noroccidental: detección de derrames de crudo. Ingeniería del Agua, Vol. 10, No 2. https://doi.org/10.4995/ia.2003.2581

Platónov, A., Redondo, J.M. y Grau, J., (2001). Water wash spill pollution danger in NW Mediterranean: statistical analysis of two-year satellite observation. Proceedings of Maritime Transport 2001, Olivella et al. (Eds.), UPC, Barcelona, 325-334.

Redondo, J.M., (1997). Fractal Characteristics of Reactive Fronts and Shock Tube. Mixing Layers in Proceedings of 6th International Workshop on the Physics of Compressible Turbulent Mixing, G.Jourdan y L. Houas (Eds.), pp. 2-427.

Redondo, J.M., (1993). Fractal models of density interfaces. Institute of Mathematics and its Applications series, Vol. 43, 353-370, Oxford University Press.

Redondo, J.M. y Linden, P.F., (1996). Geometrical observations of turbulent density interfaces. Institute of Mathematics and its Applications series, Vol. 56, 221-248, Oxford University Press.

Redondo, J.M. y Platónov, A., (2001). Aplicación de las imágenes SAR en el estudio de la dinámica de las aguas y de la polución del Mar Mediterráneo cerca de Barcelona. Ingeniería del Agua, Vol. 8(1), 15-23. https://doi.org/10.4995/ia.2001.2856

Abstract Views

973
Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM




Esta revista se publica bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.

Universitat Politècnica de València

Fundación para el Fomento de la Ingeniería del Agua

e-ISSN: 1886-4996  ISSN: 1134-2196

https://doi.org/10.4995/ia