Validación y valoración técnica inter-modelos para el apoyo al desembarco anfibio en la playa del Retín, Cádiz

Abstract

RESUMEN: Una operación anfibia consiste en una maniobra militar en la que se lanza un ataque desde el mar hasta una costa hostil o potencialmente hostil. La complejidad del comportamiento hidrodinámico en la zona de rompientes puede llegar a provocar que estas actividades no sean efectivas. Por lo tanto, es necesario, en este tipo de estrategias, conocer con antelación y fiabilidad la magnitud de los procesos que pueden afectar al desembarco (Hsb, Tb, Irb, αb y corrientes), cuantificando la viabilidad de la maniobra mediante el Modified Surf Index (MSI). Con esta premisa, se han desarrollado varios sistemas operacionales de predicción de dichas variables en el ámbito militar, a partir de diferentes herramientas de simulación numérica (SURF, SWANSURF, etc.) El objetivo de este trabajo consiste en comprobar la validez de tres herramientas para su uso en este campo. Se han utilizado los modelos acoplados OLUCA+COPLA y SWAN+SHORECIRC y de forma individual el modelo hidrodinámico SWASH. Para realizar la validación, se cuenta con los datos de oleaje y corriente medidos durante dos campañas en la playa del Retín, en Cádiz. De forma general, los resultados obtenidos mediante las simulaciones numéricas no han sido completamente satisfactorios. En cuanto a las validaciones con OLUCA+COPLA y con SWAN+SHORECIRC, el oleaje muestra correlaciones aceptables en la zona de rompientes (R2>0.5 en todos los casos), siendo SWAN+SHORECIRC la que ha mostrado R2 por encima de 0.7 en ambas campañas. No obstante, se observa una clara sobreestimación de los resultados durante las pleamares, aunque, en las bajamares, los valores son muy semejantes. En cuanto a las corrientes, no se ha encontrado ninguna correlación entre los datos medidos y los simulados. Por separado, el montaje realizado con SWASH no ha conseguido simular todos los casos de propagación seleccionados debido a las inestabilidades que presenta. La correlación obtenida es de R2>0.5 en la zona de rompientes, pero se observa una subestimación generalizada. Se ha hipotetizado sobre el origen de las incongruencias detectadas entre las propagaciones y las medidas. Aunque este aún no se ha comprobado, se cree que la opción más probable es que la batimetría no sea representativa de la zona de estudio en los momentos de las campañas, ya que se han descartado las otras dos hipótesis propuestas. Más allá de los resultados, se ha comprobado que OLUCA+COPLA y SWAN+SHORECIRC son dos herramientas que permiten calcular MSI y así poder servir de ayuda durante las maniobras de desembarco anfibio. En cuanto a SWASH, dicho modelo no proporciona resultados de la dirección del oleaje, que se ha demostrado en este trabajo que es una variable con una gran importancia. Por este motivo, se ha descartado este modelo para su uso en este tipo de aplicaciones. Debido a las discrepancias encontradas entre las simulaciones y la realidad, se ha concluido que es necesario otro estudio a partir de otros datos de partida para así poder comprobar si la hipótesis de incongruencias propuesta es correcta y conseguir mejores resultados. Adicionalmente, se ha propuesto una alternativa para poder utilizar SWASH como parte de un sistema operacional de apoyo al desembarco anfibio, acoplando este modelo con SWAN.

ABSTRACT: An amphibious operation consists of a military attack launched from the sea to a hostile or potentially hostile coast. The complexity of hydrodynamic behavior in the surf zone can be hazardous for these activities. Therefore, it is necessary, to accurately predict the magnitude of the processes that can affect the landing (Hsb, Tb, Irb, αb and currents). Once these variables are on point, the viability of the landing can be quantified through the Modified Surf Index (MSI). With this premise, some operational systems have been developed to forecast these variables in the military field, using different numerical tools (SURF, SWANSURF, etc.) In this study, the aim is to assess the validity of three tools for amphibious landing help. Coupled models OLUCA+COPLA and SWAN+SHORECIRC have been used and, individually, the hydrodynamic model SWASH. Validation was carried out using field data from two different campaigns in Retín beach, Cádiz. In general, the results were not completely satisfactory. As for the validations with OLUCA+COPLA and SWAN+SHORECIRC, waves show acceptable correlations in the surf zone (R2>0.5 in all cases), with SWAN+SHORECIRC showing R2 above 0.7 in both campaigns. However, there is a clear overestimation of the results during high tides, although, at low tide, the values are very similar. As for the currents, no correlation has been found between the measured and simulated data. Separately, the assembly carried out with SWASH has not managed to simulate all the selected propagation cases due to instabilities. The correlation obtained is R2>0.5 in the surf zone, but a generalized underestimation is observed. The origin of the inconsistencies detected has been evaluated and it is believed that non-representative bathymetry data is the most likely option. Nevertheless, this has not been proven yet and there could be other answers to this question, still not clearly answered. Despite the unsatisfying results, MSI was obtained with OLUCA+COPLA and SWAN+SHORECIRC. This analysis showed that they are tools that can help in amphibious landing operations. As for SWASH, this model does not provide results of wave direction, which has shown a great importance in MSI calculation. For this reason, the validity of this model in this application has been discarded. Due to discrepancies found, it has been concluded that another study is necessary with different initial data, to check if the hypothesis of inconsistencies proposed is correct and therefore achieve better results. Additionally, an alternative has been proposed to include SWASH as a part of an operational system to support amphibious landing, coupling this model with SWAN.