III Simposio de Postgrado 2025: Ingeniería, ciencia e innovación

04 105 Inestabilidades hidrodinámicas bajo el hielo en sistemas acuáticos Gustavo Urbano ¹* Juvenal Letelier ¹ ¹ Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile *E-mail: gustavo.urbano@ug.uchile.cl Resumen Dado el contexto de cambio climático, el estudio de los procesos físicos en cuerpos de agua congelados ha cobrado especial relevancia. El calenta- miento global ha alterado la estacionalidad y la duración de las capas de hielo en lagos, ríos y océanos, afectando los ciclos térmicos y ecológicos de estos ecosistemas. A medida que las temperaturas aumentan, la pene- tración de radiación solar a través del hielo incrementa, desencadenando procesos de convección y mezcla en la columna de agua. Estos procesos no sólo influyen en la distribución de nutrientes y en la dinámica térmica de los cuerpos de agua, sino que también afectan la estabilidad estructural del hielo, generando patrones de fracturación y alteraciones en la calidad del hábitat subyacente. Este proyecto analiza cómo el flujo radiativo de calor que penetra cuerpos de agua cubiertos de hielo desencadena procesos de convección y mez- cla, los cuales dependen de las propiedades ópticas del agua, la cantidad de radiación absorbida y la estratificación térmica. Con interés en com- prender los patrones de fracturación del hielo y sus posibles implicancias ecológicas en regiones frías, se propone un modelo conductivo-radiativo y el análisis de estabilidad de la capa límite térmica. Para ello, se utiliza la ecuación de Orr-Sommerfeld, que describe la evolución de perturbacio- nes en flujos viscosos y permite evaluar la transición hacia la inestabilidad mediante variables como el número de Rayleigh, el número de Prandtl y el perfil de velocidad. El estudio se complementa con simulaciones numé- ricas que permiten visualizar los mecanismos de mezcla y fractura induci- dos por el calentamiento solar. __Referencias [1] Bouffard, D. et al (2019). Under-ice convection dynamics in a boreal lake. Inland Waters. 9(2), 142-161. [2] Kirillin, G. et al (2012). Physics of seasonally ice-covered lakes: a review. Aquatic Sciences, 74, 659-682. [3] Winters, K. et al. (1995). Available potential energy and mixing in density-stratified fluids. Journal of Fluid Mechanics, 289, 115-128.