CORRIENTES MARINAS, SU ORIGEN, EFECTOS EN EL CLIMA Y SU RELACIÓN ANTÁRTICA.

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1 DIPLOMADO EN ASUNTOS ANTARTICOS 2015 MODULO II: Características Físicas del Continente Antártico y Subantártico. GAIA ANTARTICA UNIVERSIDAD DE MAGALLANES CORRIENTES MARINAS, SU ORIGEN, EFECTOS EN EL CLIMA Y SU RELACIÓN ANTÁRTICA. Nombre: Julio Rodrigo Movillo Mattassi 1

2 RESUMEN INTRODUCCIÓN LAS CORRIENTES MARINAS PROFUNDAS...3 LAS CORRIENTES MARINAS EN EL SUR...4 LA CORRIENTE CIRCUNPOLAR ANTARTICA CONCLUSIÓN...6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...7 2

3 1. RESUMEN. La circulación del océano a nivel de superficie es promovida directamente por la fricción del viento, gravedad, gradiente de presión, rotación de la tierra e interferencia de los continentes; e indirectamente por la intervención de la radiación solar. En cuanto a la circulación atmosférica superficial, ésta se compone básicamente de tres celdas: a) La primera entre los 30 N y 30 S se encuentra en la zona de los vientos alisios, donde el aire seco causa la evaporación de grandes cantidades de agua en las regiones subtropicales, por lo tanto los mencionados vientos son responsables en esas latitudes del transporte de la energía latente. b) Entre los 30 y 60 de latitud norte y latitud sur, se encuentran los vientos del oeste que componen la segunda celda y que trasladan la energía extraída del océano entre los 25 y 40 de latitud. Este es lugar de formación de los ciclones; los que constituyen el principal mecanismo de transporte térmico atmosférico a esas distancias del ecuador. c) La tercera se ubica entre los 60 de latitud y los polos, donde se presentan los vientos del este causados por el movimiento ecuatorial de aire frío por la alta atmósfera. Al imaginar y diagramar un océano ideal, de forma rectangular, donde aparecieran los vientos que soplan sobre la tierra en las distintas latitudes, la circulación se dividiría en varios anillos correspondientes a los cinturones de viento: Uno, en el sentido contrario a las manecillas del reloj en la región subsolar; una circulación en el sentido de las manecillas del reloj en el cinturón subtropical encima del Ecuador; un estrecho anillo a cada lado del Ecuador y un último en el sentido contrario a las manecillas del reloj en la región subtropical debajo del Ecuador. En cada anillo hay una corriente fuerte y persistente en la cara oeste debido a la rotación de la Tierra y a una compensación en la parte central y oriental. La circulación oceánica se complica en la práctica, cuando se incorporan las masas terrestres al modelo ideal y se incluye el giro de la Tierra hacia el este, resultando un desplazamiento de su centro hacia el oeste e intensificándose la corriente en la cara de esa dirección. 3

4 Cuando se observa la realidad de la circulación oceánica en el océano Pacifico se puede apreciar, que las corrientes son más intensas en la superficie del mar y disminuyen sus fuerzas hacia el fondo, hasta casi desaparecer entre uno y dos kilómetros de profundidad. Por otro lado se advierte así también, que en las regiones ecuatoriales el flujo es en general hacia el oeste, con excepción de una contracorriente que se dirige en el sentido contrario. En las latitudes de 40 a 50 se aprecia, a su vez, un flujo general hacia el este. Solamente alrededor del continente Antártico surge una corriente que no se ve interrumpida por los continentes. En contraposición a esta Corriente Circumpolar que se desplaza hacia el este, existe otra corriente angosta, la Corriente de Deriva del Oeste, entre el continente Antártico y la Corriente Circumpolar. Por su parte, las corrientes limítrofes fluyen en los bordes continentales, transportando agua cálida hacia los polos en el lado occidental de los océanos y agua fría hacia el Ecuador en el lado oriental de ellos. 2. INTRODUCCIÓN. Los sistemas de corrientes superficiales frente a la costa chilena, también conocido como el Sistema de la Corriente de Humboldt, siguen el esquema de la circulación general comandada por el giro Subtropical del Pacífico Sur. La compleja circulación que presenta el Sistema de la Corriente Humboldt, de movimiento de aguas superficiales hacia el ecuador y hacia el polo, ha sido planteada en términos generales, como dos flujos hacia el norte, que fueron denominados Corriente Oceánica y Corriente Costera de Humboldt y están separados por uno hacia el sur, que denominaron Contracorriente Chile-Perú o Contracorriente Peruana Chilena. Los flujos hacia el polo están compuestos básicamente por la Contracorriente Perú-Chile y Corriente Subsuperficial Perú-Chile (también llamada Corriente de Gunter), que tienen su origen en la Corriente Subsuperficial Ecuatorial. A pesar de existir controversias respecto a la localización de la Contracorriente Perú-Chile a lo largo del margen Oriental de Chile, esta se ha definido como un flujo que se desplaza desde 8 S a S, manteniendo su posición entre aproximadamente Km. fuera de la costa. En cambio la Corriente Subsuperficial Perú-Chile puede ser trazada a partir de su origen desde el Perú a 10 S 4

5 hasta el sur de Chile a 48 S, entre la costa y 100 Km hacia el oeste, a pesar de no estar claramente definida su máxima extensión hacia el sur. La información necesaria para determinar el comportamiento de las corrientes y de las masas de agua, se obtiene principalmente por medio de campañas oceanográficas, y también por medio de satélites aun cuando esta última solo entrega información de la superficie del océano-. En el transcurso de las campañas oceanográficas se efectúan diversas mediciones a lo largo de la zona de interés, y también y dependiendo de los objetivos, en diversas temporadas, de modo de obtener una visión lo más completa posible, tanto en espacio como en el tiempo. Los resultados obtenidos permiten calcular algunos parámetros importantes, tales como las velocidades geostróficas que finalmente permiten efectuar aproximaciones sobre la circulación de las corrientes, permitiendo de esta manera saber también, su dirección y posición. Hay datos obtenidos entre Caldera e Isla de Pascua, que han puesto en evidencia que las mayores velocidades geostróficas se presentan entre la superficie y los 1000 metros de profundidad, así como también la existencia de flujos alternados con direcciones norte y sur; mientras que bajo los 1000 metros, pudo advertirse un movimiento predominante hacia el sur con valores menores a 1 centímetro por segundo Las velocidades máximas determinadas hacia el norte, correspondieron a flujos centrados con un valor que fluctúa entre 6 y 7 centímetros por segundo. Hacia el sur, velocidades máximas determinadas estuvieron en relación a flujos centrados que van entre 5, 2 y 6.6 centímetros por segundo. El movimiento subsuperficial hacia el sur, detectado en el sector oriental del Pacífico Sur a 71.5 W, corresponde a la Corriente Subsuperficial Perú-Chile, el cual transporta hacia latitudes altas, agua Ecuatorial Subsuperficial de relativa alta salinidad y bajo contenido de oxígeno disuelto. 3. LAS CORRIENTES MARINAS PROFUNDAS Estas corrientes se producen fundamentalmente por las diferencias de densidad en el agua del mar, y dan origen a la circulación termohalina (el término termohalino proviene del griego, thermos es caliente, y alinos es salino). Están también condicionadas por la topografía de los fondos (la posición de dorsales y taludes). 5

6 Estas corrientes recorren todo el globo terrestre con unos caudales enormes que vienen dados en sverdrups (1 sverdrup = 1 millón de metros cúbicos por segundo). Las corrientes marinas profundas, se originan en los polos por la llegada de agua de los trópicos con alto contenido en sal, y de mayor temperatura. Al enfriarse, se contraen adquiriendo una alta densidad, y al final se hunden, dejando espacio para la llegada, desde los trópicos, de nuevas masas de agua cálida. En el hemisferio norte, por ejemplo, se hunden en invierno aproximadamente 17 millones de metros cúbicos por segundo, por lo que la corriente lleva 20 veces más agua que todos los ríos de la Tierra. Del espacio dejado por la corriente hundida lentamente, fluyen a continuación masas de agua cálida que se enfrían y siguen la misma dirección que la primera. La bomba más grande de este tipo trabaja en el norte del Atlántico, y se origina en la llamada corriente del Golfo, que es superficial, y que desplaza al Norte del globo, quinientas veces más agua que el Amazonas. La corriente del Golfo forma parte del sistema de corrientes universales, es calentada por el sol caribeño, y luego fluye hacia el norte a lo largo de las costas americanas hasta las aguas polares. Cuando las aguas marinas del trópico son transportadas por la corriente del Golfo desde el Ecuador hasta los mares nórdicos, su temperatura media, que era de 10 ºC en el paralelo 50 ºN, pasa a ser solamente de unos 3 ºC en el paralelo 65 ºN (zona subpolar del Atlántico). Se forma así en el Atlántico una especie de cinta rodante (conveyor belt), con un flujo neto hacia el norte, sobre la superficie, y con un flujo neto hacia el sur, en las profundidades; es decir, en el Atlántico Norte se forma una de las corrientes profundas más importantes en transporte de masa de agua y por consiguiente de nutrientes. La misma dirige y afecta los patrones climáticos, conduciendo el calor y la humedad alrededor de la Tierra. En el hemisferio sur el asunto es parecido; en el Atlántico Sur se forma la Corriente Ecuatorial del Sur, ocasionada por los vientos alisios del sureste. Al chocar con la masa continental de América del Sur, forma la Corriente de Brasil; al acercarse al polo sur, fluye de oeste a este, y equivale a la Corriente del Atlántico Sur. 6

7 De la misma manera, el agua proveniente de los trópicos se hunde cuando la diferencia en densidad y temperatura del agua de mar cálida y fría, es lo suficientemente grande; o sea, cuando la corriente del Atlántico sur, se acerca al sur de Groenlandia. Sin embargo, las aguas profundas, se forman en mayor medida en el Atlántico Norte, cuya agua es más densa, por ser más salada y fría. Las corrientes profundas tienden a seguir los bordes occidentales de los océanos por el efecto de rotación de la Tierra. Su velocidad varía entre 2 y 40 centímetros por segundo, siendo el término medio de 10 a 20 centímetros por segundo. Esta velocidad es relevante, pues pueden transportar mayor o menor cantidad de sedimentos del fondo (nitratos, nitritos, fosfatos) esenciales para la circulación de agua, a las capas más superficiales, y que son aprovechados por los organismos planctónicos allí presentes, mejorando en gran medida la cadena alimenticia marina. Las corrientes profundas, atraviesan los océanos en diferentes niveles como gigantescas cintas transportadoras. Comienzan su recorrido por el globo, al cabo de dos o tres kilómetros de profundidad: hacia el sur, a través de la cuenca occidental del Atlántico hasta la corriente del círculo polar antártico, y desde allí hasta los océanos Índico y Pacífico. En las áreas de flotación, aproximadamente delante de la costa peruana o californiana, sale nuevamente el agua de mar sumergida, después de cientos de años. Mientras los vientos remueven y empujan por todas partes el agua de la superficie del océano, (La corriente del Golfo alcanza hasta 9 kilómetros por hora), las aguas profundas se mueven muy lentamente, a un máximo de 1.44 km/h. Un solo ciclo de agua de mar, a lo largo de las cintas transportadoras globales, tarda también aproximadamente 1000 años. 7

8 Ver Gráfico 1. Cita: Imagen tomada de 4. LAS CORRIENTES MARINAS EN EL SUR. Las corrientes del Océano Pacífico no se conocen tan bien como las del Atlántico, son más complejas debido a la distribución de los continentes y a la topografía del fondo oceánico. La corriente más importante del Pacífico sur, es la del Perú, descubierta en 1802 por Alexander Von Humboldt; por lo que se le llamó de Humboldt. Bordea con rumbo norte las aguas subantárticas; su velocidad es relativamente débil y la masa de agua transportada no rebasa los 15 o 20 millones de metros cúbicos por segundo, calculándose su anchura en unos 900 kilómetros. En la Corriente del Perú, las aguas superficiales son movidas por un viento fijo, que sopla desde el sur llevándola mar adentro, y que permite que las aguas del fondo sean impulsadas a la superficie, formándose entonces zonas de surgencia, ricas en nutrientes y, por lo tanto, con alta productividad de seres vivos. En esta corriente se presenta periódicamente un extraño fenómeno, al que se le llama El Niño, del cual se tienen registros desde

9 Éste consiste en la formación de una contracorriente de agua cálida, que gira hacia el sur, ocasionando que la corriente peruana disminuya y se mueva mar adentro, haciendo desaparecer las surgencias, y haciendo bajar con ello la cantidad de nutrientes y la productividad pesquera del área. Con todo esto el clima local sufre, además, importantes modificaciones. 5. LA CORRIENTE CIRCUNPOLAR ANTARTICA. Los océanos influencian el clima de la Tierra por el almacenamiento y transporte de grandes cantidades de calor, humedad y dióxido de carbono. El calor absorbido por los océanos en un lugar, puede ser llevado por las corrientes marinas a distancias de miles de kilómetros, antes de ser liberado a la atmósfera. La liberación de calor desde los océanos a la atmósfera, provoca movimientos en ésta, que determinan a gran escala y lentamente, los patrones de temperatura y precipitación que establecen el clima. El Océano Austral se localiza desde el Frente Sub-Antártico (aproximadamente entre las latitudes 50 y 60 S) hasta la costa del Continente Antártico. El Océano Austral es el único cuyas aguas rodean todo el globo, lo cual es un elemento crucial para el motor calórico mundial. Los fuertes vientos, las bajas temperaturas y la dinámica del hielo marino antártico, conducen patrones de corrientes, que influyen fuertemente el clima de la Tierra. El principal sistema de circulación del Océano Austral es: La Corriente Circumpolar Antártica, la cual fluye de Oeste a Este, transportando un volumen de millones de metros cúbicos por segundo (en el paso Drake); a lo largo de un camino de kilómetros. Ésta se localiza, principalmente entre el Frente Sub-Antártico y en el Frente Polar. Los Frentes, son límites entre aguas, con diferentes características oceanográficas. El Frente Sub-Antártico es una zona de divergencia, de masas de agua y el Frente Polar de Convergencia, caracterizado además por un descenso brusco de la temperatura superficial de norte a sur. 9

10 A pesar de que las velocidades de la Corriente Circumpolar Antártica pueden considerarse normales (0.5 metros por segundo en superficie), su ancho ( km) y su gran profundidad (4 km) la convierten en la más grande del mundo. La Corriente Circumpolar Antártica, es un elemento importante para la circulación profunda global, porque transporta agua intermedia y profunda entre los océanos Pacífico, Atlántico e Índico, y también contribuye significativamente para la circulación profunda en todas las cuencas. Por lo tanto, la Corriente Circumpolar Antártica es una parte importante de la red mundial del transporte oceánico redistribuyendo el calor alrededor de la Tierra. La Corriente Circumpolar Antártica es conducida principalmente por los vientos de Deriva del Oeste, que producen que el movimiento de la corriente sea oeste-este, pero además de este flujo superficial por viento, existe un flujo geostrófico debido a que la pendiente de la superficie del mar se inclina hacia el continente antártico y que por el efecto de Coriolis (desviación hacia la izquierda), el flujo neto también es oeste-este, extendiéndose el movimiento hacia mayores profundidades. Bajo la capa de influencia del viento, la distribución de densidad es tal que, en general, la fuerza del gradiente de presión horizontal y la fuerza de Coriolis se balancean y el equilibrio geostrófico se mantiene, haciendo que casi toda la columna de agua se mueva en una sola dirección. Para entender los posibles cambios climáticos futuros, es necesario conocer los eventos en el pasado. Las variaciones del clima terrestre o el cambio climático natural, se producen por varios factores a diferentes escalas temporales. Dentro de los factores que se asocian a los cambios producidos por fenómenos del mismo planeta, los movimientos tectónicos y la presencia de corrientes marinas, han jugado un importante papel en el paleoclima a gran escala. En el caso de la Antártica, la glaciación más intensa, comenzó rápidamente hace 34 millones de años, en un intervalo geológico conocido como el límite Eoceno-Oligoceno, que separa uno de los intervalos más calientes, del más frío de los pasados 65 millones de años. Se cree que el nacimiento de la Corriente Circumpolar Antártica fue el factor más importante para la glaciación antártica. 10

11 Las variaciones climáticas en el pasado han sido inferidas principalmente por estudios geoquímicos de muestras de foraminíferos bentónicos en sedimentos marinos profundos, a través de la determinación de sus isótopos de oxígeno. Estos resultados sumados a los geofísicos asociados a la tectónica de placas, han permitido inferir que la separación de Australia y Sudamérica del continente antártico, abrió pasarelas oceánicas, que forzaron la creación de nuevos sistemas de corrientes en el hemisferio sur, con flujos oeste-este; a diferencia de los sistemas primarios, que tenían flujos norte-sur en el Pacífico, Atlántico e Índico. Una consecuencia de este nuevo patrón de circulación, fue el enfriamiento de la región antártica por aislamiento térmico, a través de una reducción de la transferencia de calor entre el Ecuador y el Polo Sur, permitiendo que el hielo marino se formara. Posteriormente, el enfriamiento permitió la formación de grandes plataformas permanentes de hielo, aunque se cree que el primer enfriamiento fue suficiente para hacer crecer extensivamente el hielo continental. El nacimiento de la Corriente Circumpolar Antártica y su asociación con la glaciación antártica, han sido apoyados además por simulaciones utilizando el modelo de circulación general de los océanos; sin embargo, estas simulaciones no han considerado el efecto atmosférico. Nuevas simulaciones han encontrado que la glaciación antártica, ha sido posible más bien gracias a una reducción de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, durante el Cenozoico, la cual contribuyó a la formación de pequeños y muy dinámicos casquetes de hielo, que se expandieron rápidamente sobre los plateau antárticos más altos, que fueron expandiéndose cada vez más en el tiempo, a medida que se enfriaba la Tierra, por lo que según esto, la creación de la Corriente Circumpolar Antártica tendría sólo un rol secundario, situación que está actualmente bajo discusión científica. 6. CONCLUSIÓN. La Corriente Circumpolar Antártica así como otros procesos o fenómenos naturales de la Tierra, cambian constantemente, según la dominancia de ciertos factores astronómicos, atmosféricos, geológicos, etc. 11

12 Dada la cantidad de factores, se hace difícil predecir el futuro de la Corriente Circumpolar Antártica, relacionado con los cambios climáticos, además que las simulaciones actuales no consideran varios factores que podrían ser esenciales en un momento dado, como: la incorporación de corrientes en chorro, remolinos, la existencia de los frentes, Etc. No es necesario discutir que el Océano Austral y el sistema de corrientes asociado, actúan como un moderador del clima mundial, ya sea por su contribución de aguas frías superficiales o por el hundimiento del calor, y CO2 que además contribuye con la circulación profunda o termohalina. Sin embargo, cambios rápidos del clima inducidos por el hombre como, por ejemplo, la incorporación de gases de invernadero a la atmósfera y el consecuente aumento de la temperatura global, pueden afectar el actual patrón de la Corriente Circumpolar Antártica y su influencia climática tal como se conoce y a diferentes escalas temporales. Mediciones oceanográficas realizadas durante las últimas décadas en el Océano Austral, muestran que las temperaturas del agua de mar en profundidades intermedias ( m) han aumentado en 0.17 C desde los años 50. Este calentamiento ha sido más rápido que el promedio de los océanos globales, y la zona más afectada es precisamente el área de la Corriente Circumpolar Antártica, donde las razones de cambio son comparables, a aquéllas de la atmósfera sobre el océano Austral. También, se ha observado un cambio parecido en aguas sub-superficiales ( m) de la Corriente Circumpolar Antártica en el sector del Índico del Océano Austral. La consecuencia directa de estos cambios, es el desplazamiento o cambio de posición de los frentes oceanográficos del Océano Austral y, por lo tanto, los límites de la Corriente Circumpolar Antártica, los cuales estarían moviéndose hacia el Polo Sur. En el caso del sector del Índico, el desplazamiento de la Corriente Circumpolar Antártica ha sido de 50 km considerando los últimos 32 años. A pesar de las numerosas simulaciones computacionales, datos oceanográficosmeteorológicos y los análisis de muestras de perforaciones en sedimentos marinos, es difícil determinar cómo se modificará la Corriente Circumpolar Antártica, con el calentamiento global inducido por el hombre. Según las tendencias conocidas del cambio 12

13 climático y sabiendo la importancia del Océano Austral sobre el clima del planeta, parece obvio sostener, que es necesario detener a la brevedad el efecto invernadero. 7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS -CORRIENTES MARINAS Y MASAS DE AGUA, de Wolfgang Schneider, Rosalino Fuenzalida y José Garcés. - Schneider, W., R. Fuenzalida, E. Rodríguez-Rubio, J. Garcés-Vargas and L. Bravo Characteristics and formation of Eastern South Pacific Intermediate Water. Geophysical Research Letters, 30 (11): Neumann, G. and W. J. Pierson jr Principles of Physical Oceanography. Prentice- Hall, Englewood Cliffs N.J. - Jenine T. Ramírez, Corrientes oceánicas, Revista de investigación en ciencias matemáticas, Universidad Interamericana de Puerto Rico, abril de Boletin Antártico Chileno, DR. CRISTIÁN RODRIGO, Oceanógrafo, Inach, Volumen 27 Nº2 / Diciembre