ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL y SOCIAL

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EIA SISMICA OFFSHORE EN GOLFO SAN JORGE
INFORME FINAL
ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL y
SOCIAL PREVIO A LA PROSPECCIÓN
SISMICA COSTA AFUERA
Bloque Centro Golfo San Jorge Marina
Pan American Energy
CAPÍTULO VII - Modelación Acústica
Preparado para
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Por
EZCURRA & SCHMIDT S.A.
Marzo 2012
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7. PROPAGACIÓN DEL SONIDO
7.1.
Introducción
En el presente capítulo se detallan los métodos y resultados del análisis de propagación
acústica asociada a las tareas de prospección sísmica en el Bloque Centro Golfo San
Jorge Marina, Flancos Este y Sur.
La registración se llevará a cabo mediante la utilización de un buque sísmico cuya
fuente de energía de presión sonora se basa en el uso de aire comprimido.
Las ondas de presión sonora recorren el subsuelo, reflejándose y refractándose en las
diferentes capas geológicas. Estas señales, al regresar a superficie son captadas por
sensores denominados hidrófonos y registradas por un equipo denominado sismógrafo,
para su posterior procesamiento y análisis. El presente estudio consiste en la modelación
acústica de la propagación sonora de la fuente de registración en el ambiente marino.
En vista del rango de diferentes profundidades en el área del proyecto, la transmisión
del sonido dependerá de la posición de la fuente, y particularmente de la interacción del
campo sonoro con el fondo oceánico.
El estudio se basa en la aplicación de técnicas de modelación acústica, que utilizan
datos característicos del medio ambiente marino (salinidad, temperatura, batimetría y
sedimentos del fondo marino), para establecer las pérdidas por transmisión (TL:
transmission Loss en inglés) del medio.
Los procesos físicos que ocurren cuando el sonido se propaga en algún medio, agua de
mar o los sedimentos del fondo marino por ejemplo, están parametrizados por una
importante cantidad de valores que se encuentran asociados a características
geoacústicas del propio medio. Algunos de estos parámetros han sido menos estudiados
que otros, pero todos en general pueden encontrarse en la literatura (antecedentes
científicos y técnicos, nacionales e internacionales). A fin de confirmar la validez de los
resultados de la modelación, se han realizado ensayos de sensibilidad del modelo frente
a cambios en la frecuencia, el tipo de sedimentos del fondo marino y la época del año.
En la actualidad es posible simular con confianza la transmisión del sonido en el mar
debido a que se cuenta con:

Experiencias internacionales sobre propagación del sonido en el mar (originadas
en necesidades militares, científicas y medioambientales)

Disponibilidad de programas modernos (códigos) y computadoras veloces

Cierta masa crítica de información del medio ambiente marino.
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El modelo numérico seleccionado para éste estudio es el BELLHOP RAY/BEAM
MODEL que calcula el campo acústico por medio del seguimiento de haces acústicos
en lugar de rayos (Porter y otros, 1987). Este modelo es utilizado para aplicaciones de
ingeniería, con un creciente número de aplicaciones en medio ambiente.
La propagación del sonido emitido por la fuente de registración sísmica depende de las
características locales del medio como la distribución de la salinidad y temperatura del
agua de mar, la batimetría y la naturaleza de los sedimentos marinos. Todos estos
factores afectan la velocidad de propagación del sonido, producen pérdidas de energía
de las ondas acústicas y desvían la dirección de los haces acústicos, produciendo
patrones sonoros complejos, de difícil predicción sin la ayuda de modelos numéricos.
Para la evaluación de los impactos del proyecto en el factor ambiental “biota marina” se
utilizan los resultados del modelo en términos del nivel de presión sonora y no en
términos de la distancia entre el buque sísmico y los organismos.
Para la protección de los organismos, especialmente los mamíferos marinos, se utilizan
criterios de protección prácticos para ejecutar durante las operaciones. Éstos se basan en
el aumento gradual de la potencia del arreglo (arranque suave) y en el aseguramiento de
distancias mínimas entre los mamíferos marinos y el buque sísmico durante las
operaciones, por parte de los Observadores de Mamíferos Marinos a bordo del buque.
La exactitud del campo sonoro predicho por un modelo acústico es limitada por la
calidad de los datos ambientales disponibles. Hay tres clases básicas de datos
ambientales requeridos por un modelo de propagación acústica, que afectan la
propagación del sonido en el océano:

Batimetría

Perfiles de velocidad del sonido

Propiedades geo-acústicas de los sedimentos del fondo marino
La información batimétrica es especialmente importante en aguas poco profundas,
donde la propagación del sonido es muy influenciada por la interacción del sonido con
el fondo del mar.
Variaciones en la profundidad y la pendiente causan cambios en la propagación de
energía pues será afectada por la dispersión y absorción en el fondo del mar.
La capacidad de un modelo de la propagación de reproducir exactamente las
características del campo de los sonidos en aguas poco profundas depende de la
resolución de los datos batimétricos disponibles, que pueden obtenerse de bases de
datos digitales y cartas hidrográficas.
El perfil de la velocidad del sonido (versus profundidad) puede influenciar
significativamente a la propagación acústica a grandes distancias, refractando y
atrapando energía sonora en la columna del agua.
La velocidad del sonido en agua de mar es una función de la temperatura, de la
salinidad y de la profundidad. Sin embargo, la temperatura y la salinidad no son
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estacionarias, y los cambios ocurren en escalas de tiempo diurnas y estacionales debido
a los procesos oceanográficos de mezcla y transporte de masas de agua.
Estos cambios en temperatura y salinidad afectan el perfil de la velocidad del sonido.
Estos perfiles representativos de una región en particular pueden ser determinados por
medio de perfiles históricos de temperatura y de la salinidad.
La variabilidad en la pérdida de energía por transmisión debido a los cambios en el
perfil de la velocidad del sonido, puede ser acotada calculando la pérdida de transmisión
para formas extremas de perfiles de velocidad del sonido.
Las características geo-acústicas de los materiales del fondo oceánico, que incluyen la
velocidad de compresión (compression), la velocidad corte (shear), la densidad y la
atenuación, gobiernan el grado con que el sonido se refleja y se absorbe en el fondo del
mar. Frecuentemente, estos datos ambientales son los más difíciles de obtener.
7.2.
Alcance
Este estudio trata los aspectos físicos de la transmisión sonora desde la fuente hacia el
espacio oceánico a partir de las especificaciones técnicas del arreglo sísmico y de las
características del medio. El alcance de este estudio abarca la modelación de la
transmisión sonora en las zonas de exploración Flancos Este y Sur en Golfo San Jorge,
donde están previstas las actividades del proyecto y su área de influencia.
7.3.
Objetivos

Simular numéricamente de la transmisión sonora en las zonas de exploración
Flancos Este y Sur en Golfo San Jorge, donde están previstas las actividades del
proyecto y su área de influencia,

Pronosticar niveles de ruidos, para distintos puntos del espacio marino
estudiado, ,

Determinar la sensibilidad de los resultados a incertidumbres en los parámetros
de entrada al modelo, y
7.4.
Fuente de energía
La fuente de energía estará a una profundidad de 8 m y la ¨firma¨ del arreglo en
términos de la variación de la presión característica del pulso sísmico indica que el valor
pico a pico (p-p) alcanza 157.4 bar-m.
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Se llama arreglo (en general) a una configuración geométrica de transductores (fuentes
o receptores) usados para generar o para registrar un campo físico, tal como un campo
acústico o electromagnético o el campo de la gravedad de la tierra. Un arreglo
geométrico de fuentes sísmicas (grupo de fuentes, cada una activada en una cierta
secuencia fija a tiempo) o de los receptores (un grupo de hidrófonos).
El espectro de la señal acústica del arreglo indica la distribución de energía según las
distintas frecuencias. Los niveles más grandes de energía se encuentran entre 10 y 120
Hz, aproximadamente, como la mayoría de los arreglos para prospección sísmica.
7.5.
Generalidades sobre el Modelo
El modelo numérico seleccionado es el BELLHOP RAY/BEAM MODEL (Porter y
otros, 1987). Este modelo difiere de los modelos convencionales de rayos pues utiliza –
en lugar de rayos – un haz acústico con una distribución gaussiana de su energía. Por lo
tanto, calcula el campo acústico por medio del seguimiento de haces acústicos en lugar
de rayos.
El modelo calcula las pérdidas por transmisión (TL) en dB, en función de la distancia a
la fuente. Las pérdidas por transmisión son aquellas caídas de intensidad sonora, que
dependen de los siguientes factores:

Aumento de la superficie (esférica en aguas profundas o cilíndrica en aguas
poco profundas) por la que pasa la energía acústica a medida que las ondas
sonoras se alejan de la fuente, también llamado “spreading” esférico o
cilíndrico

Absorción del medio (biótico y abiótico) de la energía acústica

Dispersión o “scattering,” de la energía acústica por efecto de partículas en
suspensión

Reflexión en fondo y superficie
El nivel sonoro que recibe el receptor es igual al nivel emitido por la fuente menos todas
las pérdidas debidas al medio y naturaleza del sonido.
Los parámetros que ingresan al modelo se relacionan principalmente con las
propiedades acústicas del medio en el cual el sonido se propaga, tanto en agua como en
los sedimentos del fondo marino.
En general, algunos parámetros influyen más que otros en la propagación del sonido.
Por ejemplo, las características de la fuente y la batimetría son importantes aunque no
dependen del momento que se investigue el campo acústico.
La velocidad del sonido en el agua tiene importancia no sólo en su magnitud sino en su
distribución en la columna de agua. Dado que, velocidad del sonido en el agua, es
función de la temperatura y salinidad de la región analizada, para que los resultados
sean representativos conviene que los datos utilizados posean densidad espacial y
temporal.
La velocidad del sonido (compresional y de corte) en los sedimentos depende de las
características de los sedimentos y no de la época del año. La atenuación del sonido en
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agua es menos importante que la atenuación en sedimentos, pues la onda sonora pierde
mayor energía al penetrarlos (Clay y Medwin, 1977). El conocimiento de estas
propiedades para la región de interés mejora el valor de los resultados.
A continuación, se presentan los valores de los parámetros de ingreso al modelo de
propagación acústica.
Batimetría
La información batimétrica fue obtenida en base a los datos de las cartas del SHN de
que cubren la zona de interés del proyecto. Las cartas utilizadas fueron la 59 y 37.
En la batimetría usada en la modelación, se ha considerado los siguientes aspectos:

La dirección hacia donde existe el mayor decrecimiento de la profundidad, es
decir perpendicular a las isobatas, hacia profundidades menores que las del
punto fuente sonora.

La dirección hacia donde existe el mayor crecimiento de la profundidad. Es decir
perpendicular a las isobatas, hacia profundidades mayores que las del punto
fuente sonora.

La dirección paralela a las isobatas (líneas de igual profundidad), es decir que la
batimetría se considera plana.
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Figura 7.5.1 Batimetría del Golfo San Jorge y Áreas de Exploración Flancos Este y Sur
Posición de la Fuente
Corresponde a la distancia de la fuente hasta la superficie del mar. La descripción del
proyecto indica que esa profundidad es igual a 8 m y constituye una magnitud usual en
las exploraciones sísmicas.
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El lugar y Puntos de Modelación
Los espacios previstos para el desarrollo de las operaciones sísmicas corresponden al
Área de Exploración Golfo San Jorge Flancos Este y Sur. En estas regiones se han
seleccionado 7 puntos, en donde se realizaron las simulaciones de la emisión de pulsos
sísmicos que sonorizarán la zona. La Figura 7.5.2 muestra la posición de los 7 puntos
seleccionados.
Se han seleccionados direcciones que representan cortes en la vertical en las que se han
simulados el uso de los cañones de aire. La selección de las diferentes direcciones tiene
que ver con zonas de mayor crecimiento y decrecimiento de la profundidad. La Figura
7.5.3 muestra los puntos de modelación, la batimetría y las direcciones de propagación
seleccionadas para cada punto.
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Figura 7.5.2 Áreas de Exploración Golfo San Jorge Flancos Este y Sur con los Puntos de
Modelación Sísmica
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Figura 7.5.3 Áreas con los Puntos de Modelación Sísmica seleccionados y las direcciones de
propagación de la simulación
La Tabla 7.5.1 presenta la posición de los puntos seleccionados y la profundidad
asociada.
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Tabla 7.5.1 Posición de los puntos seleccionados y su profundidad asociada. El NMM (Nivel
Medio del Mar) pasa a 3.14 m por sobre el cero de la carta.
Punto
Posición en Coordenadas
Geográficas
Posición en Coordenadas GK
(faja 3) Pogar 94
Profundidad
al NMM (m)
Latitud
Longitud
X
Y
E1
-46.0778106
-66.68924582
3446684
4897000
98
E2
-46.0787341
-66.51375719
3460259
4897000
101
S1
-46.4624729
-67.21226796
3406880
4853759
82
S2
-46.5874931
-67.09824402
3415832
4839990
76
S3
-46.471325
-66.96678641
3425748
4853035
88
S4
-46.3380889
-66.82366752
3436586
4867970
96
S5
-46.4831957
-66.72756852
3444133
4851912
91
Directividad de la Fuente
El modelo requiere el ángulo de salida (de la fuente) del primer haz acústico.
Claramente, esta magnitud tiene que ver con la distribución de la energía prevista para
el arreglo por los diseñadores del mismo, que buscan que la mayor parte de la energía
acústica sea dirigida hacia el fondo del mar. Sin embargo, parte de esa energía se
transmite horizontalmente y resulta precisamente este fenómeno de mayor interés
cuando de impactos sobre la biota se trata.
Se ha elegido que el primer haz salga horizontalmente (esto es el ángulo de salida es 0o)
desde la posición del arreglo, a 8 m de profundidad. Cualquier otro ángulo de salida del
primer haz generará pérdidas mayores con la distancia.
La direccionalidad de la fuente en producto del interés de la ingeniería en disponer de la
máxima energía en dirección vertical. La diferencia entre la energía radiada en dirección
vertical y aquella radiada en dirección horizontal es de unos 20 dB (U.S. Department of
the Interior, 2004; Caldwell y otros, 2000).
Nivel sonoro de la Fuente (SL)
El nivel de la presión sonora de la fuente depende de las características del arreglo de
cañones. En este caso el nivel de presión sonora de la fuente (SL), correspondiente a
235.5 bar m (p-p) o pico a pico, a 23.6 MPa (p-p) es 267 dB re 1µPa 1m (p-p),
calculado de la siguiente manera:
(
) = 20
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23.6
1μ
983
= 267
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En base a (Greene, 1998; McCauley y otros, 1998, 2000) el nivel de presión sonora
anterior equivale a 261 dB re 1Pa@1m (0-p) o cero a pico o 251 dB re 1Pa@1m
(rms) o root mean square.
Época prevista para el Relevamiento Sísmico (Sensibilidad para las
Condiciones Oceanográficas en función de la Estación del Año)
Se analizaron datos de temperatura y salinidad de las estaciones en el lugar de World
Ocean Database http://www.nodc.noaa.gov/OC5/SELECT/dbsearch/dbsearch.html, de
la NOAA. Esta base de datos contempla todas las estaciones argentinas de CEADO
(Centro Argentino de Datos Oceanográficos), más estaciones internacionales. Los datos
fueron procesados, generando perfiles medios discriminados por profundidades y por
estaciones del año.
La información cruda fue presentada en forma de perfiles, esto es S y T versus
profundidad, en el Capítulo 4.
Una vez determinados estos perfiles de T y S, se calcularon los valores de  y C por
medio de los programas desarrollados en el software MATLAB, sw_dens(S,T,P) y
sw_svel(S,T,P), disponibles en librerías específicas del software. Los perfiles de estas
cuatro variables promediados por estaciones para el punto E1 y su entorno, se presentan
en las Figuras 7.5.4 a Figura 4.7.7.
Figura 7.5.4 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto E1. Promedios para verano.
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
Velocidad del Sonido (m/s)
34.0
1470
0
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
20
Profundidad (m)
1480
40
60
40
60
80
80
100
5
10
15
20
100
1024
Densidad (kg/m3)
Temperatura (ºC)
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Figura 7.5.5 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto E1. Promedios para otoño.
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
Velocidad del Sonido (m/s)
34.0
1470
0
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
20
Profundidad (m)
1480
40
60
40
60
80
80
100
1024
100
5
10
15
20
Densidad (kg/m3)
Temperatura (ºC)
Figura 7.5.6 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto E1. Promedios para invierno.
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
Velocidad del Sonido (m/s)
34.0
1470
0
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
20
Profundidad (m)
1480
40
60
40
60
80
80
100
1024
100
5
10
15
20
Densidad (kg/m3)
Temperatura (ºC)
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Figura 7.5.7 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto E1. Promedios para primavera.
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
Velocidad del Sonido (m/s)
34.0
1470
0
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
20
Profundidad (m)
1480
40
60
40
60
80
80
100
1024
100
5
10
15
20
Densidad (kg/m3)
Temperatura (ºC)
Para estudiar las variaciones producidas en la propagación del sonido en el mar para
diferentes condiciones oceanográficas en función de la estación del año se realizaron
corridas del modelo en el punto E1. Las características de las corridas se presentan en la
Tabla 7.5.2.
Tabla 7.5.2 Características geoacústicas del punto E1 para el estudio de la sensibilidad de a
las estaciones del año.
Características geo-acústicas
E1
Sedimentos
Limos y arcillas
Profundidad (m)
98
Densidad,  (g/cm3)
1.4
Velocidad compresional, Cp (m/s)
1535
Coeficiente de atenuación compresional, Ap (dB/)
0.2
Velocidad de corte, Cs (m/s)
364
Coeficiente de atenuación transversal o corte, As (dB/)
1.5
La fuente fue ubicada según lo indicado en la
Descripción del Proyecto
a 8 m de profundidad.
Batimetría
plana
promedio para cada una de
cuatro estaciones del año
Condiciones de salinidad y temperatura
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Los resultados de las corridas para las condiciones promedio de verano, otoño, invierno
y primavera se presentan en las Figuras 7.5.8 a 7.5.12.
Figura 7.5.8 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente y la profundidad, para condiciones oceanográficas promedio de Verano. Profundidad
del lugar = 98 m. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.
Figura 7.5.9 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente y la profundidad, para condiciones oceanográficas promedio de Otoño. Profundidad del
lugar = 98 m. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.
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Figura 7.5.10 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente y la profundidad, para condiciones oceanográficas promedio de Invierno. Profundidad
del lugar = 98 m. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.
Figura 7.5.11 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente y la profundidad, para condiciones oceanográficas promedio de Primavera. Profundidad
del lugar = 98 m. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.
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Figura 7.5.12 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 98 m. Resultados para condiciones de
Temperatura (T), Salinidad (S), Densidad del Agua de Mar () y Velocidad del Sonido (c).
100
Punto E1 (Profundidad = 98 m)
Condiciones de T, S,  y c
TL (dB)
80
Verano
Otoño
Invierno
Primavera
Promedio
60
40
7.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.5.13 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 98 m. Diferencias entre los resultados
para el valor medio y las cuatro estaciones del año.
15
Punto E1 (Profundidad = 98 m)
Diferencias de TL (dB)
10
Diferencias a las Condiciones Medias
Condiciones de T, S,  y c
Verano
5
Otoño
Invierno
Primavera
0
-5
7.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
-15
0.004
-10
Distancia a la Fuente (km)
Variaciones en las pérdidas por transmisión con alguna significancia (del orden de 5
dB), producto de diferentes condiciones oceanográficas asociadas a las estaciones del
año, se observan a distancias de la fuente mayores a los 2 km. Dado que las distancias a
las que se encuentran los niveles de presión sonora de interés para este proyecto son
mucho menores a 2 km, los resultados de la modelación se presentan para condiciones
de T, S,  y c promedio para todo el año.
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Temperatura (T), Salinidad (S), Densidad () y Velocidad del Sonido
(c) Promedio para Todo el Año
Al igual para el análisis de los perfiles utilizados en el estudio de la variabilidad
asociada a las estaciones del año, se analizaron datos de temperatura y salinidad de las
estaciones en el lugar de World Ocean Database para calcular los promedios anuales.
Los datos fueron procesados, generando perfiles medios para todo el año, discriminados
por profundidades.
Una vez determinados estos perfiles de T y S, se calcularon los valores de  y c por
medio de los programas desarrollados en el software MATLAB, sw_dens(S,T,P) y
sw_svel(S,T,P), disponibles en librerías específicas del software. Los resultados se
presentan a continuación.
Figura 7.5.14 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto E1
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
Velocidad del Sonido (m/s)
34.0
1470
0
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
20
Profundidad (m)
1480
40
60
40
60
80
80
100
1024
100
5
10
15
20
3
Temperatura (ºC)
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Densidad (kg/m )
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Figura 7.5.15 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto E2
Velocidad del Sonido (m/s)
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
34.0
1470
0
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
20
Profundidad (m)
1480
40
60
40
60
80
80
100
1024
100
5
10
15
20
Densidad (kg/m3)
Temperatura (ºC)
Figura 7.5.16 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto S1
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
Velocidad del Sonido (m/s)
34.0
1470
0
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
20
Profundidad (m)
1480
40
60
40
60
80
80
100
1024
100
5
10
15
20
Densidad (kg/m3)
Temperatura (ºC)
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Figura 7.5.17 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto S2
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
Velocidad del Sonido (m/s)
34.0
1470
0
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
20
Profundidad (m)
1480
40
60
40
60
80
80
100
1024
100
5
10
15
20
Densidad (kg/m3)
Temperatura (ºC)
Figura 7.5.18 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto S3
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
Velocidad del Sonido (m/s)
34.0
1470
0
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
20
Profundidad (m)
1480
40
60
40
60
80
80
100
1024
100
5
10
15
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Densidad (kg/m3)
Temperatura (ºC)
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Figura 7.5.19 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto S4
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
Velocidad del Sonido (m/s)
34.0
1470
0
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
20
Profundidad (m)
1480
40
60
40
60
80
80
100
1024
100
5
10
15
20
Densidad (kg/m3)
Temperatura (ºC)
Figura 7.5.20 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del
sonido para el punto S5
Salinidad (UPS)
32.5
0
33.0
33.5
Velocidad del Sonido (m/s)
34.0
1470
0
1480
1490
1500
1510
1025
1026
1027
1028
20
Profundidad (m)
Profundidad (m)
20
40
40
60
60
80
100
1024
80
5
10
15
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Densidad (kg/m 3)
Temperatura (ºC)
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Coeficiente de Atenuación en Agua
La atenuación en agua es pobre y no influye en los resultados de la modelación acústica
para la región, especialmente a las distancias que se investigan, de pocos kilómetros. El
valor del coeficiente de atenuación sonora en agua (Aa) fue seleccionado igual a 0.01
dB/, donde  es la longitud de onda acústica (=C/f, llamando C a la velocidad de
propagación y f a la frecuencia).
Sedimentos Marinos
En el presente estudio se tomaron como fuentes de información sobre la composición de
los sedimentos marinos las listadas a continuación:

Carta Náutica 59, Servicio de Hidrografía Naval

Mediciones de las campañas marinas de muestreo realizadas por buques de
investigación del INIDEP (Instituto de Investigación y Desarrollo Pesquero)
presentadas en (Fernández y otros, 2003 y Fernández y otros, 2005)

Atlas de Sensibilidad del Mar Argentino (Boltovskoy y otros, 2008)
La Figura 7.5.21 presenta la composición de los sedimentos marinos en el Golfo San
Jorge. En la figura puede verse la información incluida en la Carta Náutica 59 del SHN
y la granulometría del INIDEP (Fernández y otros, 2003). Este último analiza los
porcentajes en peso de los componentes grava, arena, limo y arcilla de los sedimentos
superficiales del golfo.
Tabla 7.5.2 Características de los sedimentos del fondo marino producto de la información
disponible, porcentajes en base a (Fernández y otros, 2003)
Estación
Arenas
Limos
Arcillas
508
3
67
30
511
76
18
7
512
1
59
40
513
1
72
28
514
2
73
26
515
4
69
27
Considerando la información desarrollada por el INIDEP (Fernández y otros, 2003), se
identifican tres sectores bien definidos según los sedimentos del Golfo San Jorge (ver
Figuras 7.5.22 y 7.5.23):

Sector 1 (S1), que comprende las zonas costeras que incluyen al Cabo Dos
Bahías y al Cabo Tres Puntas, caracterizado por el predominio de la fracción
granulométrica gruesa (gravas y arenas) y por el elevado contenido de
carbonatos.

Sector 2 (S2), en la zona central y profunda del Golfo San Jorge, caracterizado
por la presencia de limos y arcillas.
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
Sector 3 (S3), que comprende la zona costera y la zona SE entre Cabo Tres
Puntas y el interior del golfo, considerado un sector de transición entre el sector
1 y 2, en el que dominan las arenas finas.
Figura 7.5.21 Sedimentos superficiales del Golfo San Jorge incluidos en la Carta
Náutica 59 del SHN y porcentaje en peso de los componentes grava, arena limo y
arcilla de los sedimentos superficiales (Fernández y otros, 2003).
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Figura 7.5.22 Sectores determinados para las zonas del proyecto símico en Golfo San
Jorge de acuerdo a análisis multivariables (Fernández y otros 2003).
El componente principal característico en la zona localizada al N del Cabo Tres Puntas
es el limo, con valores que oscilan entre 48 % y 76 %, siendo la arena el segundo
componente en importancia, con valores entre 18 % y 46 % (Fernández y otros, 2003).
La zona central del golfo se caracteriza por un contenido de limo que oscila entre 61 %
y 93 %, mientras que la arcilla representa el segundo componente en importancia, con
valores entre 7 % y 39 % (Fernández y otros, 2003).
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Las zonas costeras de Comodoro Rivadavia y Cabo Aristizábal, presentan
características particulares. La primera de ellas, reúne porcentajes semejantes de arena y
limo. La segunda se clasifica como eminentemente limosa (Fernández y otros, 2003).
La Figura 7.5.13 presenta los sedimentos superficiales presentados en el Atlas de
Sensibilidad Ambiental de la Costa y el Mar de la Argentina (Parker y otros, 1997). La
definición espacial del atlas muestra que en las zonas de interés predominan los fangos.
La Tabla 7.5.3 presenta las características los sedimentos del fondo marino en los
puntos seleccionados como fuente, producto de los estudios analizados ya mencionados.
Tabla 7.5.3 Sedimentos superficiales considerados para los puntos de la modelación acústica.
Punto
Sedimentos del Fondo Marino
E1
Limos y arcillas
E2
Limos y arcillas
S1
Limos y arcillas
S2
Arenas finas
S3
Limos y arcillas
S4
Limos y arcillas
S5
Limos y arcillas
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Figura 7.5.23 Sedimentos superficiales, Flanco Este, Flanco Sur y los puntos seleccionados
para la modelación acústica, (Parker y otros, 1997).
Coeficiente de Atenuación en los Sedimentos
Los sedimentos marinos son materiales granulares (como arenas y arcillas) que
constituyen un medio para la propagación de ondas acústicas de compresión
(compressional wave, longitudinal) y ondas de corte (shear wave, transversal), con
propiedades para atenuar el sonido. El modelo de propagación utilizado en este informe
requiere de esta información básica para su adecuado funcionamiento, por lo que se ha
realizado una investigación de la información disponible en la literatura internacional
especializada, sobre los coeficientes que caracterizan los fenómenos mencionados.
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El coeficiente de atenuación en sedimentos, se relaciona con las propiedades acústicas
del medio y la naturaleza de la onda sonora, de la siguiente manera (Clay y Medwin,
1977):
=
8.686
donde Q es un factor de calidad (o quality factor, adimensional) que depende de las
características del medio, f (Hz) es la frecuencia de la onda acústica y C (m/s) su
velocidad de propagación.
La literatura suministra rangos de variación de Q, para distintos medios y en algunos
casos indica directamente el coeficiente de atenuación, en otros casos ambos valores son
incluidos. Debe aclararse que el modelo requiere los coeficientes de atenuación y
velocidades asociados a la onda de compresión y de corte.
Valores del factor de calidad compresional (Qp) y de corte (Qs) varían mucho
dependiendo de las características de medio, del método de campo o laboratorio de
medición y del tratamiento empírico-teórico aplicado, por lo tanto es posible esperar
dispersión en esos valores, aún para medios parecidos. La Tabla 7.5.4 resume los
resultados de la búsqueda bibliográfica, de información pública, sobre las propiedades
geoacústicas para los sedimentos marinos, más frecuentes encontrados en la plataforma
argentina.
La Tabla 7.5.5 presenta los valores adoptados (en función de la información presentada
en las Tablas 7.5.2 y 7.5.3) de los parámetros geoacústicos asociados a los sedimentos
encontrados en las de exploración de PAE. Los valores fueron adoptados siguiendo un
criterio razonable en vista de la dispersión de los datos presentados en la literatura y un
criterio ambiental conservador.
La Tabla 7.5.6 presenta las características geoacústicas adoptadas para los sedimentos
en los puntos seleccionados como fuente y su entorno.
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Tabla 7.5.4 Propiedades geoacústicas de los sedimentos marinos asociados a los puntos de
modelación en las zonas del GSJ Flancos Este y Sur. Notas: los sedimentos son superficiales, n:
porosidad, : densidad de los sedimentos, Cp: velocidad compresional, Cs: velocidad de corte,
Ap: atenuación asociada a la onda compresional, As: atenuación asociada a la onda de corte.
Tipos de
sedimentos
considerados
n
(%)

(g/cm3)
Cp
(m/s)
Qp
(-)
Ap
(dB/)
Cs
(m/s)
Qs
(-)
As
(dB/)
Limos
arcillosos(12)
75
(1)
1.4
(1)
1535
(1)
182-119
(11)
0.1-0.2
(12)
364
(1)
4.3
(11)
6.3-9.7
(13)
Limos
arenosos(1)
68
(1)
1.6
(1)
1552
(1)
55
(6)
0.5
(10)
379
(1)
60 (8)
7
(11)
4
(9)
Lodos
pelágicos (2)
85
(2)
1.3
(2)
1500 a
partir
de (1)
12-18 (5)
55 (6)
31-368 (6)
0.1
2.3
1.1
200 a
partir
de (1)
8-13
(5)
2.1
3.4
2.8
Arenas gruesas
(1)
39
(1)
2
(1)
1836
(1)
20-70
(4)
1.4-0.4
(10)
250
(1)
Arenas finas
(1)
44
(1)
2
(1)
1742
(1)
29-44
(6)
0.9-0.6
(10)
382
(1)
13-52
(4)
0.5-2.1
(10)
Arenas muy
finas (1)
47
(1)
1.9
(1)
1711
(1)
33-77
(7)
0.8-0.4
(10)
503
(1)
Arcillas
(14)
75
(1)
1.5
(14)
1500
(14)
136
(11)
0.2
(14)
<100
(14)
27
(11)
1.0
(14)
Limos
(14)
65
(1)
1.7
(14)
1575
(14)
27
(11)
1.0
(14)
(15)
18
(11)
1.5
(14)
Arenas
(14)
45
(14)
1.9
(14)
1650
(14)
34
(11)
0.8
(14)
(15)
11
(11)
2.5
(14)
Fuentes: (1) Clay y otros, 1977.
(2) Estimado de Clay y otros, 1977.
(4) Prasad y otros, 1992.
(6) Hamilton, 1972, Qp=55 es para limos saturados en agua y Qp=31-368 para arenas, limos y
arcillas saturadas en agua.
(7) McCann, 1985.
(8) Buckingham, 1998.
(9) Buckingham, 2005.
(10) A partir de Ap=27.3 Qp-1
(11) Qs-1=As/27.3
(12) Richardson, 2002.
(13) Hamilton, 1976. (ApCp)/(AsCs)=0.1, para limos–arcillas.
(14) Jensen y otros, 1994.
(15) Jensen y otros, 1994. Indica una fórmula para calcular Cs en función de la profundidad de
la capa de sedimentos. Dado que solamente se conocen los sedimentos superficiales, no se
calcularon los valores de Cs.
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Tabla 7.5.5 Características geoacústicas adoptadas para los sedimentos más frecuentes en las
zonas del GSJ Flancos Este y Sur.
Tipos de sedimentos
considerados
n
(%)

(g/cm3)
Cp
(m/s)
Qp
(-)
Ap
(dB/)
Cs
(m/s)
Qs
(-)
As
(dB/)
Limos y arcillas
75
1.4
1537
151
0.2
364
4.3
1.5
Arenas finas y muy finas
46
2
1727
46
0.7
443
33
2
Tabla 7.5.6 Características geoacústicas adoptadas para los sedimentos en los puntos y
entorno a ellos seleccionados como fuente.
Punto
Tipos de
sedimentos
considerados

(g/cm3)
Cp
Ap
Cs
As
(m/s)
(dB/)
(m/s)
(dB/)
E1
Limos y
arcillas
1.6
1535
0.2
364
1.5
E2
Limos y
arcillas
1.6
1535
0.2
364
1.5
S1
Limos y
arcillas
1.6
1535
0.2
364
1.5
S2
Arenas finas y
muy finas
2
1727
0.7
443
2
S3
Limos y
arcillas
1.6
1535
0.2
364
1.5
S4
Limos y
arcillas
1.6
1535
0.2
364
1.5
S5
Limos y
arcillas
1.6
1535
0.2
364
1.5
Sensibilidad a la frecuencia
Los arreglos de cañones utilizan una banda de baja frecuencia (asociada a la máxima
energía), típicamente entre 5 Hz y 120 Hz. En este informe, se presenta el resultado de
algunas pruebas de sensibilidad para examinar la influencia de estas frecuencias en los
resultados del modelo, habiendo mantenido constantes otros parámetros.
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Los resultados para distintas profundidades del receptor, para distintas distancias desde
la fuente y para distintas frecuencias típicas de la sísmica, indican que es
estadísticamente posible representar (en la banda de frecuencias de interés ambiental)
todas las frecuencias por una de ellas, sin pérdidas de generalidad. Se ha seleccionado la
frecuencia de 60 Hz, para todas las corridas del modelo dado que se encuentra en el
medio del rango de frecuencias de interés ambiental.
Para este estudio de sensibilidad a las frecuencias, se consideraron los puntos E2 y S2
que poseen profundidades de 101 m y 78 m respectivamente. Las características
geoacústicas adoptadas para estos puntos se presentaron en la Tabla 7.5.6 y en particular
para el estudio de sensibilidad se presentan en la Tabla 7.5.7.
Tabla 7.5.7 Características geoacústicas adoptadas de los puntos E2 y S2 para el estudio de
sensibilidad de a las frecuencias
E2
S2
Limos y arcillas
Arenas finas y
muy finas
Profundidad (m)
101
76
Densidad,  (g/cm3)
1.4
2.0
1535
1727
Coeficiente de atenuación compresional, Ap
(dB/)
0.2
0.7
Velocidad de corte, Cs (m/s)
364
443
Coeficiente de atenuación transversal o corte,
As (dB/)
1.5
2
La fuente fue ubicada según lo indicado en la
Descripción del Proyecto
a 8 m de
profundidad.
a 8 m de
profundidad.
plana
plana
promedio para un
año
promedio para un
año
Características geo-acústicas
Sedimentos
Velocidad compresional, Cp (m/s)
Batimetría
Condiciones de salinidad y temperatura
Los resultados se presentan en forma gráfica en término de las pérdidas por transmisión
(TL) en dB promediadas radialmente en las Figura 7.5.24 y Figura 7.5.25, para los
primeros 10 km desde la fuente.
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Figura 7.5.24 Sensibilidad a la frecuencia, Punto E2. Consolidación de resultados. Pérdidas
por transmisión con la distancia a la fuente en escala lineal (arriba) y en escala logarítmica
(abajo), para frecuencias entre 5 y 120 Hz.
120
100
TL (dB)
80
5 Hz
20 Hz
40 Hz
60 Hz
80 Hz
100 Hz
120 Hz
60
40
20
0
0
2
4
6
8
10
Distancia a la Fuente (km)
120
5 Hz
20 Hz
40 Hz
60 Hz
80 Hz
100 Hz
120 Hz
100
TL (dB)
80
60
40
Distancia a la Fuente (km)
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1003
7.000
9.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
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EIA SISMICA OFFSHORE EN GOLFO SAN JORGE
INFORME FINAL
Figura 7.5.25 Sensibilidad a la frecuencia, Punto S2. Consolidación de resultados. Pérdidas
por transmisión con la distancia a la fuente en escala lineal (arriba) y en escala logarítmica
(abajo), para frecuencias entre 5 y 120 Hz.
120
100
TL (dB)
80
5 Hz
20 Hz
40 Hz
60 Hz
80 Hz
100 Hz
120 Hz
60
40
20
0
0
2
4
6
8
10
Distancia a la Fuente (km)
120
5 Hz
20 Hz
40 Hz
60 Hz
80 Hz
100 Hz
120 Hz
100
TL (dB)
80
60
40
7.000
9.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
Se observan escasas diferencias entre los resultados de la modelación acústica para un
punto y el otro, que están asociadas principalmente a la profundidad y los sedimentos de
fondo en uno y otro punto.
Las diferencias de profundidades implican diferencias en los recorridos de los rayos de
sonido, generando reflexiones atenuadas que interfieren en la señal de la columna de
agua alterándola. Esta alteración produce zonas de luces y sombras de intensidad
sonora.
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INFORME FINAL
Para ilustrar se presentan las Figuras 7.5.26 a 7.5.32 que muestran las señales de las
pérdidas por transmisión para fuentes ubicadas a 8 m de profundidad en el cero del eje
x. Los resultados corresponden a las corridas realizadas para las características del
punto S2 para las diferentes frecuencias en el rango considerado, que va desde 5 Hz a
120 Hz.
Figura 7.5.26 Sensibilidad a la frecuencia. Pérdidas por transmisión en la vertical versus
distancia a la fuente, para frecuencia de 5 Hz, en el punto S2.
Figura 7.5.27 Sensibilidad a la frecuencia. Pérdidas por transmisión en la vertical versus
distancia a la fuente, para frecuencia de 20 Hz, en el punto S2.
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Figura 7.5.28 Sensibilidad a la frecuencia. Pérdidas por transmisión en la vertical versus
distancia a la fuente, para frecuencia de 40 Hz, en el punto S2.
Figura 7.5.29 Sensibilidad a la frecuencia. Pérdidas por transmisión en la vertical versus
distancia a la fuente, para frecuencia de 60 Hz, en el punto S2.
Figura 7.5.30 Sensibilidad a la frecuencia. Pérdidas por transmisión en la vertical versus
distancia a la fuente, para frecuencia de 80 Hz, en el punto S2.
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Figura 7.5.31 Sensibilidad a la frecuencia. Pérdidas por transmisión en la vertical versus
distancia a la fuente, para frecuencia de 100 Hz, en el punto S2.
Figura 7.5.32 Sensibilidad a la frecuencia. Pérdidas por transmisión en la vertical versus
distancia a la fuente, para frecuencia de 120 Hz, en el punto S2.
Para los puntos estudiados, con excepción de la frecuencia de 5 Hz para la que - en
general - se observan mayores TL a partir de una distancia de 3 km aproximadamente,
el resto de las frecuencias producen TL con pocos decibeles de diferencia.
En general la frecuencia de 60 Hz parece representar bien y hasta en tramos de forma
conservadora, al rango de frecuencias entre 20-120 Hz. Por lo tanto, se adopta la
frecuencia de 60 Hz como representativa del rango a utilizar.
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INFORME FINAL
Sensibilidad con los sedimentos de fondo
Se ha realizado un estudio a fin de verificar la sensibilidad del campo acústico (en
términos de las pérdidas por transmisión, TL) producido por el modelo para distintos
valores de los coeficientes de atenuación asociados a los sedimentos de fondo. Esta
tarea tiene que ver con la dispersión que estos valores presentan en la literatura.
Específicamente, se ha corrido el modelo para establecer las pérdidas por transmisión
para sedimentos con variaciones de los coeficientes de atenuación Ap y As, sobre los
valores adoptados. Las características geoacústicas adoptadas para este punto se
presentaron en la Tabla 7.5.7, y son las siguientes:

La profundidad del lugar es 101 m

Densidad,  (g/cm3): 1.4

Frecuencia, 60 Hz

Velocidad compresional, Cp (m/s): 1535

Coeficientes de atenuación compresional, Ap (dB/): 0, 0.5,1 y 1.5

Velocidad de corte, Cs (m/s): 364

Coeficiente de atenuación transversal o corte, As (dB/): 1, 3 y 5

La fuente fue ubicada según lo indicado en la Descripción del Proyecto, a 8 m
de profundidad.

Condiciones de salinidad y temperatura promedio para un año
La Tabla 7.5.8 muestra las combinaciones de coeficientes de atenuación seleccionados
para el análisis de sensibilidad.
Tabla 7.5.8 Casos seleccionados para el análisis de sensibilidad a la atenuación en
sedimentos.
As (dB/)
Ap (dB/)
1
3
5
0
Caso 1
Caso 2
Caso 3
0.5
Caso 4
Caso 5
Caso 6
1
Caso 7
Caso 8
Caso 9
1.5
Caso 10
Caso 11
Caso 12
Los resultados consolidados para los 12 casos, en términos de las pérdidas por
transmisión, TL, se presentan en la Figura 7.5.23 y Figura 7.5.24. Para diferentes
sedimentos de fondo (en términos de sus coeficientes de atenuación correspondientes)
se observan muy pobres variaciones en las pérdidas por transmisión en los 2 primeros
kilómetros desde la fuente (más asociadas al coeficiente Ap que al As).
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Figura 7.5.33 Sensibilidad a la atenuación en sedimentos. Consolidación de resultados en
términos de las pérdidas por transmisión con la distancia a la fuente en escala lineal (arriba) y
en escala logarítmica (abajo). Incluye todas los combinaciones indicadas en la Tabla 7.5.6 Ap
(dB/): 0, 0.5, 1 y 1.5, As (dB/): 1., 3 y 5.
120
100
TL (dB)
80
60
Caso 1
Caso 4
Caso 7
Caso 10
40
20
Caso 2
Caso 5
Caso 8
Caso 11
Caso 3
Caso 6
Caso 9
Caso 12
0
0
2
4
6
8
10
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.5.34 Sensibilidad a la atenuación en sedimentos. Consolidación de resultados en
términos de las pérdidas por transmisión con la distancia a la fuente en escala logarítmica.
Incluye todas los combinaciones indicadas en la Tabla 7.5.6 Ap (dB/): 0, 0.5, 1 y 1.5, As
(dB/): 1., 3 y 5.
120
Caso 1
Caso 4
Caso 7
Caso 10
100
TL (dB)
80
Caso 2
Caso 5
Caso 8
Caso 11
Caso 3
Caso 6
Caso 9
Caso 12
60
40
7.000
9.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
Escenarios modelados
Se han seleccionado escenarios de modelación considerando la posición de los puntos
geográficos y las características geoacústicas de los sedimentos, dentro de la zona de
investigación sísmica prevista por PAE.
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Para cada punto, se han modelado la propagación acústica en términos de las pérdidas
por transmisión (TL), en función de la profundidad y la distancia desde la fuente. Los
escenarios de modelación se presentan en la Tabla 7.5.9.
La selección de los puntos geográficos de modelación se ha realizado considerando:

Variedad de profundidades

Tipos dominantes de sedimentos

Cobertura espacial dentro de la zona prevista para la realización de sísmica
Tabla 7.5.9 Escenarios de modelación. Valores adoptados de los parámetros geoacústicos.
Notas: los sedimentos son superficiales, h: profundidad local, Cp: velocidad compresional, Cs:
velocidad de corte, Ap: atenuación asociada a la onda compresional, As: atenuación asociada
a la onda de corte. La Dirección Batimétrica está asociada a la batimetría utilizada en cada
corrida. Ver ubicación en Figura 7.5.2.
Ap
As
h
Cp
Cs
Dirección
Tipos de
Punto
sedimentos
(m)
(m/s)
(m/s)
(dB/)
(dB/) Batimétrica
Plana
Limos y
Mayor
E1
98
1535
0.2
364
1.5
arcillas
Menor
Plana
Limos y
E2
101
1535
0.2
364
1.5
Mayor
arcillas
Menor
Plana
Limos y
Mayor
S1
82
1535
0.2
364
1.5
arcillas
Menor
Plana
Arenas
finas y muy
finas
76
S3
Limos y
arcillas
88
1535
0.2
364
1.5
S4
Limos y
arcillas
96
1535
0.2
364
1.5
S5
Limos y
arcillas
91
1535
0.2
364
1.5
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1727
0.7
1010
443
2
Mayor
Menor
Plana
Mayor
Menor
Plana
Mayor
Menor
Plana
Mayor
Menor
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Para todos los casos fueron consideradas batimetrías paralelas y perpendiculares a las
isobatas. En consecuencia para cada uno de los puntos se corrieron tres batimetrías
diferentes:

Batimetría plana con la profundidad del punto (plana)

Batimetría con perfil perpendicular a las isobatas con dirección hacia la mayor
profundidad

Batimetría con perfil perpendicular a las isobatas con dirección hacia la menor
profundidad
Las siete figuras que siguen presentan los perfiles batimétricos utilizados por el modelo
para realizar los cálculos de las pérdidas por transmisión.
Figura 7.5.35 Punto E1. Batimetría utilizada para las corridas del modelo acústico. Desde la
posición de la fuente (punto rojo) hacia la izquierda se observa la batimetría utilizada por el
modelo en dirección de mayor decrecimiento de la profundidad. Hacia la derecha se observa la
batimetría utilizada por el modelo en dirección de mayor crecimiento de la profundidad.
0
Fuente Sonora
Profundidad (m)
20
40
mayor profundidad
menor profundidad
60
80
100
Batimertría Punto E1
120
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
Distancia a la Fuente (km)
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1011
3
4
5
6
7
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Figura 7.5.36 Punto E2. Batimetría utilizada para las corridas del modelo acústico. Desde la
posición de la fuente (punto rojo) hacia la izquierda se observa la batimetría utilizada por el
modelo en dirección de mayor decrecimiento de la profundidad. Hacia la derecha se observa la
batimetría utilizada por el modelo en dirección de mayor crecimiento de la profundidad.
0
Fuente Sonora
Profundidad (m)
20
40
mayor profundidad
menor profundidad
60
80
100
Batimertría Punto E2
120
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.5.37 Punto S1. Batimetría utilizada para las corridas del modelo acústico. Desde la
posición de la fuente (punto rojo) hacia la izquierda se observa la batimetría utilizada por el
modelo en dirección de mayor decrecimiento de la profundidad. Hacia la derecha se observa la
batimetría utilizada por el modelo en dirección de mayor crecimiento de la profundidad.
0
Fuente Sonora
Profundidad (m)
20
40
mayor profundidad
menor profundidad
60
80
100
Batimertría Punto S1
120
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
Distancia a la Fuente (km)
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1012
3
4
5
6
7
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Figura 7.5.38 Punto S2. Batimetría utilizada para las corridas del modelo acústico. Desde la
posición de la fuente (punto rojo) hacia la izquierda se observa la batimetría utilizada por el
modelo en dirección de mayor decrecimiento de la profundidad. Hacia la derecha se observa la
batimetría utilizada por el modelo en dirección de mayor crecimiento de la profundidad.
0
Fuente Sonora
Profundidad (m)
20
40
mayor profundidad
menor profundidad
60
80
Batimertría Punto S2
100
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.5.39 Punto S3. Batimetría utilizada para las corridas del modelo acústico. Desde la
posición de la fuente (punto rojo) hacia la izquierda se observa la batimetría utilizada por el
modelo en dirección de mayor decrecimiento de la profundidad. Hacia la derecha se observa la
batimetría utilizada por el modelo en dirección de mayor crecimiento de la profundidad.
0
Fuente Sonora
Profundidad (m)
20
40
mayor profundidad
menor profundidad
60
80
100
Batimertría Punto S3
120
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
Distancia a la Fuente (km)
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1013
3
4
5
6
7
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Figura 7.5.40 Punto S4. Batimetría utilizada para las corridas del modelo acústico. Desde la
posición de la fuente (punto rojo) hacia la izquierda se observa la batimetría utilizada por el
modelo en dirección de mayor decrecimiento de la profundidad. Hacia la derecha se observa la
batimetría utilizada por el modelo en dirección de mayor crecimiento de la profundidad.
0
Fuente Sonora
Profundidad (m)
20
40
mayor profundidad
menor profundidad
60
80
100
Batimertría Punto S4
120
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.5.41 Punto S5. Batimetría utilizada para las corridas del modelo acústico. Desde la
posición de la fuente (punto rojo) hacia la izquierda se observa la batimetría utilizada por el
modelo en dirección de mayor decrecimiento de la profundidad. Hacia la derecha se observa la
batimetría utilizada por el modelo en dirección de mayor crecimiento de la profundidad.
0
Fuente Sonora
Profundidad (m)
20
40
mayor profundidad
menor profundidad
60
80
100
Batimertría Punto S5
120
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
Distancia a la Fuente (km)
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1014
3
4
5
6
7
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7.6.
Resultados
Pérdidas por transmisión, TL
Luego de realizarse las corridas del modelo para los casos indicados, se generó una base
de datos con valores de las pérdidas por transmisión, TL, en función de la profundidad,
z, y la distancia a la fuente.
Para sustentar los resultados obtenidos por el modelo y tener una referencia, es posible
realizar cálculos simples de las pérdidas por transmisión utilizando las fórmulas de
spreading esférico y cilíndrico.
Spreading cilíndrico: la propagación de sonido en un medio con límites superiores
(superficie del mar) e inferiores (fondo del mar), puede ser estimada si se asume que el
sonido está distribuido uniformemente sobre la superficie de un cilindro que tiene un
radio igual a las distancia desde la fuente, R, y una altura igual a la profundidad del
océano, h.
= 10
í
Spreading esférico: la propagación de sonido en un medio con sólo límites superiores
(superficie del mar), puede ser estimada si se asume que el sonido está distribuido
uniformemente sobre la superficie de una semiesfera que tiene un radio igual a las
distancia desde la fuente, R. Esta es la definición del spreading esférico.
é
= 20
donde Ro=1 m, es una distancia de referencia. A modo de ejemplo, para R=1000 m, TL
resultan
1000
= 10
= 10(3) = 30
í
1
1000
= 20
= 20(3) = 60
í
1
Esto significa que, si todas las pérdidas fueran solamente asociadas al spreading
cilíndrico, se espera una pérdida por transmisión de 30 dB a 1000 m de la fuente. Y si
estuvieran asociadas al spreading esférico se esperan pérdidas por transmisión de 60 dB
a 1000 m de la fuente. Los resultados obtenidos por el modelo muestran que a 1000 m
las pérdidas por transmisión rondan los 60 dB, para todas las corridas realizadas.
Los resultados se han ordenado en figuras que muestran las TL hasta 7 km desde la
fuente en escala logarítmica. Esta escala permite mayor detalle cerca del punto de
emisión. Los resultados se presentan para las distintas batimetrías según la dirección de
propagación utilizadas (hacia mayor profundidad, plana y hacia menor profundidad. Las
pérdidas por transmisión promediadas radialmente para los tres casos batimétricos se
presentan las figuras impares desde la Figura 7.6.1 hasta la Figura 7.6.11.
Complementariamente y para ilustrar los resultados obtenidos se presentan siete figuras
que muestran la sonorización de la columna de agua para todos los puntos, para algunas
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de las batimetrías estudiadas. Estos gráficos se presentan en las figuras pares desde la
Figura 7.6.2 hasta la Figura 7.6.12.
Figura 7.6.1 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 98 m. Batimetrías hacia mayores,
menores profundidades e isobatas.
100
Punto E1
Profundidad = 98 m
hacia mayor profundidad
plana
hacia mayor profundidad
TL (dB)
80
60
40
7.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.6.2 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente y la profundidad. Profundidad del lugar = 98 m. Batimetría hacia mayores
profundidades. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.
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Figura 7.6.3 Punto E2. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 101 m. Batimetrías hacia mayores,
menores profundidades e isobatas.
100
Punto E2
Profundidad = 101 m
hacia mayor profundidad
plana
hacia mayor profundidad
TL (dB)
80
60
40
7.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.6.4 Punto E2. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente y la profundidad. Profundidad del lugar = 101 m. Batimetría hacia el W. La línea blanca
representa el fondo considerado por el modelo.
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Figura 7.6.5 Punto S1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 82 m. Batimetrías hacia mayores,
menores profundidades e isobatas.
100
Punto S1
Profundidad = 82 m
hacia mayor profundidad
plana
hacia mayor profundidad
TL (dB)
80
60
40
7.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.6.6 Punto S1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente y la profundidad. Profundidad del lugar = 82 m. Batimetría paralela a la isobata. La
línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.
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Figura 7.6.7 Punto S2. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 76 m. Batimetrías hacia mayores,
menores profundidades e isobatas.
100
Punto S2
Profundidad = 76 m
hacia mayor profundidad
plana
hacia mayor profundidad
TL (dB)
80
60
40
7.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.6.8 Punto S2. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 76 m. Batimetría hacia menores
profundidades. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.
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Figura 7.6.9 Punto S3. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 88 m. Batimetrías hacia mayores,
menores profundidades e isobatas.
100
Punto S3
Profundidad = 88 m
hacia mayor profundidad
plana
hacia mayor profundidad
TL (dB)
80
60
40
7.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.6.10 Punto S3. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 88 m. Batimetría hacia mayores
profundidades. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.
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Figura 7.6.11 Punto S4. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 96 m. Batimetrías hacia mayores,
menores profundidades e isobatas.
100
Punto S4
Profundidad = 96 m
hacia mayor profundidad
plana
hacia mayor profundidad
TL (dB)
80
60
40
7.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.6.12 Punto S4. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 96 m. Batimetría hacia menores
profundidades. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.
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Figura 7.6.11 Punto S5. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 91 m. Batimetrías hacia mayores,
menores profundidades e isobatas.
100
Punto S5
Profundidad = 91 m
hacia mayor profundidad
plana
hacia mayor profundidad
TL (dB)
80
60
40
7.000
5.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.070
0.090
0.050
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
Figura 7.6.12 Punto S5. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la
fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 91 m. Batimetría hacia menores
profundidades. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.
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Valores absolutos de SPL y distancias a las isopletas de 180 dB y 190
dB
Dado que el modelo calcula las pérdidas por transmisión (TL), es sencillo calcular los
valores de SPL (Sound Presure Level), a partir del nivel de la presión sonora en el
arreglo de cañones de aire, SL, de la siguiente manera:
SPL( dB )  SL  TL
El arreglo de cañones previsto, tiene un nivel de presión sonora correspondiente a 13.7
MPa (140 bar m), correspondiente a 263 dB re 1Pa@1m (p-p) o un nivel estimado de
247 dB re 1Pa@1m (rms o root mean square).
Sin embargo, la mayor energía es dirigida verticalmente hacia el fondo marino y esas
magnitudes no representan a los niveles reales de sonido posibles de medir en cualquier
ubicación en el agua. Representa el nivel de presión sonora que se puede encontrar a 1
m de una hipotética fuente puntual que emite la misma cantidad total de sonido que
emite el arreglo.
A este valor deberá restársele 20 dB debido a la direccionalidad de la fuente (U.S.
Department of the Interior, 2004; Caldwell y otros, 2000). Ese valor corresponde a la
diferencia aproximada entre SPL hacia abajo (fondo del mar) y SPL horizontal (paralelo
a la superficie del mar). Por lo tanto, la fuente genera en dirección horizontal un nivel de
presión sonora SPL (fuente) = 263 dB - 20 dB = 243 dB re 1Pa@1m (p-p) o 227 dB re
1Pa 1m (rms).
Las distancias que satisfacen los valores de 180 dB (rms) y 190 dB (rms) (valores que la
literatura internacional indica como de protección de mamíferos marinos),
corresponderán a las distancias necesarias para que las pérdidas por transmisión (TL)
sean igual a 47 dB (=227 dB-180 dB) y 37 dB (=227 dB-190 dB), respectivamente.
Idealmente, a mayor distancia de la fuente, mayor son las pérdidas por transmisión.
Conviene aclarar que el nivel de presión sonora recibido en cualquier lugar cerca del
arreglo, no será superior a la presión sonora producida por el cañón más grande del
arreglo y los niveles reales experimentados por cualquier organismo a más de 1 m de
distancia de cualquier cañón serán considerablemente inferiores (Caldwell y otros,
2000).
Como se dijo antes, el modelo genera una base de datos, por cada corrida, compuesta
por las coordenadas: distancia desde la fuente, profundidad del receptor y el valor de la
pérdida por transmisión, TL. Para establecer una sola distancia, asociada a cierto valor
de TL (y por lo tanto a valores de SPL) de interés, es necesario establecer un criterio
que resuelva las variaciones de TL a distintas profundidades. El criterio adoptado
consistió en el promedio de las pérdidas por transmisión para cada distancia (radial)
desde la fuente.
Para cada uno de los puntos se obtuvieron tres valores de distancias asociadas a cada
una de los contornos batimétricos considerados, es decir que hay 21 curvas promediadas
en función de la distancia a la fuente.
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Los resultados de este procedimiento, para los 7 puntos examinados, se presentan en la
Tabla 7.6.1.
Tabla 7.6.1 Distancias aproximadas a las isopletas de 180 dB (TL=47 dB) y 190 dB (TL=37
dB), calculadas a partir de la modelación
Distancias desde
la fuente (m) que
satisfacen el
criterio de 190 dB
Distancias desde la
fuente (m) que
satisfacen el
criterio de 180 dB
98
90
280
Limos y arcillas
101
90
290
S1
Limos y arcillas
82
90
260
S2
Arenas finas y
muy finas
76
90
400
S3
Limos y arcillas
88
90
280
S4
Limos y arcillas
96
90
280
S5
Limos y arcillas
91
90
290
90
297
Punto
Tipos de
sedimentos
considerados
Profundidad
E1
Limos y arcillas
E2
(m)
Valor Medio
En la Figura 7.6.13 se presentan colapsados los resultados del modelo para los siete
puntos considerados y para todas las batimetrías utilizadas, en líneas de llenas de color
gris. A modo de referencia, la figura incluye el cálculo de las pérdidas por transmisión
con la fórmula de spreading esférico y spreading cilíndrico, que no considera las
pérdidas de energía por la propagación del sonido en agua y sedimentos, en líneas roja y
verde entrecortadas respectivamente.
A modo de ejemplo, la Figura 7.6.13 muestra que para los resultados del modelo, a 10
m de distancia de la fuente las pérdidas por transmisión son de 20 dB, que a 100 m son
de 38 dB y a 1000 m están en 55 dB y 60 dB.
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Figura 7.6.13 Resultados del modelo para los 7 puntos considerados y para todas las
batimetrías utilizadas y los cálculos para las fórmulas de spreading esférico y cilíndrico. Se ha
marcado en celeste las TL mínimas para todas las corridas del modelo.
120
Modelo (todos los puntos)
Modelo (mínimas TL)
Spreading esférico
Spreading cilíndrico
100
TL (dB)
80
60
40
5.000
7.000
3.000
0.600
0.800
1.000
0.400
0.200
0.050
0.070
0.090
0.030
0.006
0.008
0.010
0
0.004
20
Distancia a la Fuente (km)
La distancia promedio para todos los puntos a la que se observan los 180 dB (TL de 47
dB) se encuentra a unos 300 m de distancia a la fuente.
La distancia promedio para todos los puntos a la que se observan los 190 dB (TL de 37
dB) se encuentra a unos 90 m de distancia a la fuente.
La Figura 7.6.14 presenta las curvas de Nivel de Presión Sonora resultante de las 21
corridas del modelo (7 puntos con 3 líneas batimétricas cada uno) y su valor medio,
considerando una fuente de 227 dB.
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Figura 7.6.14 Resultados del modelo para los 7 puntos considerados y para todas las
batimetrías utilizadas y su valor medio.
Nivel de Presión Sonora (dB)
240
Modelo (todos los puntos)
Valor Medio
220
200
180
160
140
120
0
1
2
3
4
5
6
7
Distancia a la Fuente (km)
7.7.
Conclusiones
Se ha realizado modelación acústica para investigar la propagación del sonido generado
por un arreglo de cañones de aire con motivo de investigaciones sísmicas a realizar en
un sector del frente oceánico argentino.
Para ello, se han seleccionado 7 puntos con profundidades entre 76 m y 101 m,
considerados como representativos de los lugares en los cuales se desarrollarán las
actividades sísmicas.
Para la modelación se han considerado las características del fondo marino y los perfiles
de densidad y velocidad del sonido, calculados en función de la salinidad, temperatura y
presión, utilizando las estaciones disponibles en la región.
Analizada la propagación del sonido para las distintas estaciones del año, se ha
observado que diferencias con algún significado aparecen recién a unos 2 km de la
fuente. Esto quiere decir que los resultados obtenidos para condiciones medias
(promedios de salinidad y temperatura anuales) representan a aquellos resultados para
cada estación del año.
Valores de 180 dB se encuentran a una distancia media de la fuente de unos 300 m y
valores de 190 dB se encuentran a una distancia media de la fuente de unos 90 m.
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