Categoría: Publicaciones

En este artículo, publicado en la revista de alto impacto Applied Mathematical Modelling, se revisa la dinámica de la capa límite superficial mediante el teorema de Emmy Noether, revelando leyes de conservación que vinculan enstrofía, energía cinética y helicidad. Estas relaciones explican cómo el viento y la rotación terrestre generan la espiral de Ekman y controlan la mezcla turbulenta vertical. Comprender estos balances es clave en estuarios y plataformas continentales, donde la estratificación, el forzamiento por viento y la rotación modulan el intercambio de momento, calor y sedimentos. Además, las leyes permiten estimar de forma robusta la viscosidad turbulenta, mejorando la modelización y predicción de procesos de mezcla costera y transporte

Llorente V.J., E.M.Padilla, M. Díez-Minguito, A. Valle-Levinson (2026). Conserved quantities in the ocean surface boundary layer: A fresh perspective on a classical problem. Applied Mathematical Modelling 150, 116367. https://doi.org/10.1016/j.apm.2025.116367

Este estudio publicado en Estuaries&Coasts analiza la alternancia quincenal del flujo de intercambio residual generado el gradiente de salinidad en un estuario largo. Los resultados evidencian que la variabilidad entre mareas vivas y muertas modula la penetración de la cuña salina y el gradiente de densidad, modificando la estructura vertical de la circulación residual. La variabilidad de mareas vivas-muertas modula el intercambio y provoca inversiones periódicas en el sentido del transporte neto. Durante mareas vivas, el aumento de la mezcla vertical debilita la estratificación y favorece un intercambio más homogéneo, mientras que en mareas muertas la intrusión salina intensifica la estratificación y refuerza un patrón bidireccional más eficiente para el intercambio gravitacional.

Esta variabilidad quincenal controla el balance entre advección y mezcla turbulenta, afectando directamente la exportación e importación de sal, sedimentos y sustancias disueltas. El estudio demuestra que, incluso en ausencia de efectos rotacionales significativos, la dinámica mareal es suficiente para generar cambios sustanciales en el intercambio estuario-océano. Estos hallazgos subrayan la importancia de resolver adecuadamente la variabilidad mareal en modelos numéricos en estuarios como el Guadiana o el Guadalquivir (dominados por la marea) y en la gestión ambiental. Pequeñas variaciones en la mezcla pueden traducirse en cambios notables en la ventilación, la retención de contaminantes y la productividad del sistema estuarino.

Garel, E., M. Khosravi, M. Díez‑Minguito, A. Valle‑Levinson (2025). Fortnightly Switching of Residual Flow Drivers Produced by Seawater Intrusion in a Long, Non-rotating Estuary. Estuaries and Coasts 48:176. https://doi.org/10.1007/s12237-025-01605-1 .

Publicamos este trabajo en la revista Estuarine, Coastal and Shelf Science. En este estudio observacional examinamos en detalle la variabilidad de las corrientes mareales, la circulación forzada por el viento y la dinámica de la pluma en la región de influencia fluvial (ROFI) del estuario del Guadalquivir, en el Golfo de Cádiz. Los resultados muestran una marcada variabilidad vertical y temporal de las elipses mareales, con máximos sub-superficiales del eje mayor durante mareas vivas. La rotación de las elipses difiere entre superficie y fondo debido a restricciones topo-batimétricas, fricción y estratificación inducida por el aporte fluvial.

La extensión de la pluma está controlada principalmente por el caudal regulado desde la presa y por las corrientes residuales inducidas por el viento. Los valores bajos del número de Froude indican un carácter superficialmente advectado en todos los casos. En condiciones de bajo caudal predominan procesos de pequeña escala, con plumas casi simétricas, adheridas a la costa y dominadas por inercia y mareas. En eventos de alto caudal, aumentan la escala espacial y el radio de deformación, con mayor influencia rotacional y eólica, generando plumas más extensas a lo largo de la costa. Los vientos del sur desplazan la pluma hacia el norte, los del oeste la expanden hacia el suroeste, y los del norte favorecen su separación de la costa y rotación anticiclónica.

En este trabajo del equipo EPICOS se desarrolla un procedimiento estadístico para caracterizar la erosión y la inundación costera con fines de gestión, alineando las proyecciones científicas con el marco legal español vigente. Se definen y analizan un conjunto de variables aleatorias (línea de costa, extensión alcanzada por las olas, retroceso severo, superficie de playa seca, entre otras) en horizontes temporales clave (2030, 2035, 2050 y 2100), incluyendo además escalas estacionales para temporadas turística alta y baja. Este enfoque permite asignar probabilidades a distintos escenarios de regresión e inundación, facilitando la toma de decisiones en concesiones, autorizaciones y planificación de usos en el dominio público marítimo-terrestre.

Statistical characterization of the shoreline (𝕃O) and the curves associated to MTDW and MTD5–5 at Guainos beach: the 50%, 5%, and 95% probability levels are indicated by solid, dash-dotted, and dashed lines, respectively.

Los resultados, aplicados bajo el escenario RCP 8.5, indican que hacia finales de siglo un 40% de las playas analizadas podría perder más del 80% de su superficie seca en temporada baja, aunque parte de ellas mostrarían cierta capacidad de recuperación en temporada alta. El análisis también pone de relieve la alta sensibilidad de los criterios legales actuales —como la definición del dominio público o la declaración de regresión severa— frente a la variabilidad climática proyectada. En conjunto, este trabajo proporciona una base científica para apoyar una gestión costera más adaptativa y coherente con los impactos esperados del cambio climático.

Otiñar Morillas, P., Cobos Budia, M., Silva de Santana, M., & Baquerizo Azofra, A. (2025). Statistical characterization of projected flooding and erosion processes for coastal management. Frontiers in Marine Science, 12, 1631047. https://doi.org/10.3389/fmars.2025.1631047

Este trabajo publicado en Frontiers in Marine Science presenta una nueva metodología para proyectar de forma conjunta la erosión y la inundación costera en un escenario de cambio climático, aplicada a más de 290 km de la costa mediterránea andaluza entre 2025 y 2100. La propuesta integra la variabilidad climática no estacionaria mediante un enfoque multimodelo, el efecto combinado de forzamientos marítimos e hidrológicos, la disponibilidad y dinámica de sedimentos, así como la influencia de infraestructuras en los procesos morfodinámicos. A través de modelos numéricos calibrados con imágenes satelitales y datos geológicos, se simulan tanto eventos extremos como tendencias de largo plazo, permitiendo captar la complejidad de la evolución costera.

Monthly probability of compound coastal and riverine flooding occurrence throughout the year for a given tH = 2100. The 5% (black) and 95% (white) probability isolines are shown over the colored probability raster map.

Los resultados muestran que, bajo un escenario de altas emisiones (RCP 8.5), la subida del nivel del mar se convierte progresivamente en el principal factor de pérdida de superficie de playa, desplazando a la influencia del clima de oleaje hacia mediados de siglo. El estudio de caso en la playa de Guainos revela cómo la línea de costa se ajusta dinámicamente a la evolución del oleaje y al aumento del nivel del mar, mientras que los análisis de inundación compuesta evidencian una fuerte variabilidad mensual en las probabilidades de inundación. Esta metodología constituye un avance significativo al ofrecer proyecciones probabilísticas robustas que facilitan la planificación de la gestión costera a largo plazo.

Otiñar Morillas, P., Cobos Budia, M., Silva de Santana, M., Millares Valenzuela, A., & Baquerizo Azofra, A. (2025). A probabilistic methodology for the projection of flooding and erosion processes in the coastal zones of Andalusia (Spain) throughout the 21st century. Frontiers in Marine Science, 12, 1631041. http://doi.org/10.3389/fmars.2025.1631041

Este estudio constituye el primer esfuerzo para cartografiar la distribución espacial del espesor de sedimentos a lo largo de toda la costa andaluza mediante la integración de múltiples bases de datos públicas. Aunque investigaciones anteriores habían descrito formas del fondo y tipos de sedimento, ninguna había cuantificado su espesor con la escala y resolución alcanzadas en este trabajo.

El área de estudio se dividió en 18 zonas fisiográficas y se empleó el software BGS Groundhog Desktop para generar modelos tridimensionales y calcular el espesor sedimentario. El equipo presenta el flujo completo de modelado, los principales resultados y los retos encontrados, como discrepancias entre cartografías geológicas, dificultades en la gestión de datos de granulometría y consolidación, y la necesidad de información geológica adicional. La validación incluyó la comparación con 4194 muestras de fondo marino. Las diferencias detectadas subrayan la importancia de incorporar las aportaciones fluviales, especialmente de estuarios como el del río Guadalquivir, para mejorar la precisión del modelo.

Todos los resultados y herramientas desarrolladas se ofrecen como recursos públicos. Este modelo permitirá realizar predicciones cuantitativas sobre la evolución morfológica costera a escalas clave para la planificación estratégica en Andalucía, y su metodología es aplicable a cualquier litoral del mundo.

Torrecillas, C., Payo, A., Cobos, M., Burke, H., Morgan, D., Smith, H., & Jenkins, G. O. (2024). Sediment Thickness Model of Andalusia’s Nearshore and Coastal Inland Topography. Journal of Marine Science and Engineering, 12(2), 269. https://doi.org/10.3390/jmse12020269

En un reciente trabajo publicado en Scientific Reports por miembros del equipo EPICOS se presenta una nueva metodología para corregir el sesgo de las proyecciones climáticas de variables ambientales que muestran una elevada variabilidad. El uso de técnicas tradicionales para la corrección del sesgo de las proyecciones climáticas puede conducir a resultados imprecisos sobre los impactos del cambio climático.  En este trabajo se introduce una técnica no estacionaria para corregir el sesgo  mediante distribuciones teóricas paramétricas no estacionarias que tienen en cuenta la variabilidad del clima a diferentes escalas de tiempo. Puede aplicarse a series climáticas con una gran variabilidad temporal, incluidas aquéllas que muestran intermitencia como es el caso de la precipitación.  Para estas últimas el procedimiento propuesto incluye el establecimiento previo de un umbral que varía en el tiempo para definir de manera coherente la ocurrencia de eventos. La metodología se ilustra con su aplicación a datos diarios de proyecciones de precipitación para los años 2006-2100 procedentes de siete modelos climáticos en el escenario RCP 8.5, usando también observaciones registradas durante el periodo 1970-2005. Los resultados se comparan con los obtenidos mediante la técnica ampliamente usada que se conoce como Quantile Delta Mapping (QDM). Se observa que el método propuesto mejora la capacidad de reproducir tanto la variabilidad a lo largo del año de la ocurrencia de precipitación como el comportamiento de valores medios y extremos de la intensidad de la lluvia.

Gráfico de la variación mensual de nw (número medio de dias de lluvia), xm (precipitación media), x95 (valor medio del percentil  95) y xcum (precipitación acumulada media) del conjunto de modelos (valores mínimo, medio y máximo) para las proyecciones corregidas con los métodos QDM y el ajuste no estacionario propuesto en dos estaciones representativas de la zona de estudio. La líneas negras sólidas representan los valores de los datos observados durante el periodo 1970 – 2005.

Cantalejo, M., Cobos, M., Millares, A., & Baquerizo, A. (2024). A non-stationary bias adjustment method for improving the inter-annual variability and persistence of projected precipitation. Scientific Reports, 14(1), 25923. https://doi.org/10.1038/s41598-024-76848-2