Balance geostrófico. Cuando las únicas fuerzas involucradas son Coriolis y el gradiente de presión

Transcripción

1 Balance geostrófico Cuando las únicas fuerzas involucradas son Coriolis y el gradiente de presión

2 Balance de fuerzas (con rotación) x: u/ t + u u/ x + v u/ y + w u/ z - fv = - (1/ρ) p/ x + / x(a H u/ x) + / y(a H u/ y) + / z(a V u/ z) y: v/ t + u v/ x + v v/ y + w v/ z + fu = - (1/ρ) p/ y + / x(a H v/ x) + / y(a H v/ y) + / z(a V v/ z) z: w/ t + u w/ x + v w/ y + w w/ z (+ Fc ) = - (1/ρ) p/ z - g + / x(a H w/ x) + / y(a H w/ y) + / z(a V w/ z)

3 Balance de fuerzas: geostro6a fv = 1 ρ p x fu = 1 ρ p y Balance: Aceleración de Coriolis y Aceleración por gradiente de presión

4 Balance de fuerzas: geostro6a fv = 1 p ρ x fu = 1 p ρ y

5 estado inicial: Inicia el movimiento debido a las diferencias de energía potencial (grad. de presión) estado intermedio: Con el movimiento aparece la fuerza de Coriolis Existe aceleración que ocasiona mayor velocidad y por tanto mayor Fc. Fp V Fc estado de equilibrio: Velocidad constante. La fuerza de Coriolis actúa a la derecha (en contra de la pendiente). La Fp hacia la izquierda Fuerza de Coriolis = Fuerza de (grad) Presión

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7 γ Δz Φ z 1 2 Δx P ρ g = z P = ρ g z nivel de no movimiento Δ p Δ x = P 2 P 1 Δ x = ρg ( z z 2 1) Δ x = ρ g Δz Δ x esta es la fuerza del gradiente de presión por unidad de volumen (N/m 3 )

8 γ Δz Φ z 1 2 Δx nivel de no movimiento La fuerza del gradiente de presión por unidad de masa es: F GPH 1 = ρ g ρ ρ Δz Δ x Δz = g (m/s 2 ) Δ x

9 1 2 Δx γ HN HS Δz z Φ nivel de no movimiento El balance geostrófico está dado por: fu h = g Δz Δx = gtanγ = g i Donde i es la pendiente de la superficie

10 Φ isobaras Superficie Geopotencial (superficie donde la gravedad es ) isopicnas Se incrementa profundidad y densidad Diagrama de condiciones barotrópicas Si la superficie de Φ es paralela a las isobaras, entonces no existe movimiento

11 Condiciones Barotrópicas y Baroclínicas 11

12 El balance geostrófico ofrece una aproximación para la corriente promedio??? que sucede cuando hay estratificación y la presión depende de densidad?

13 Sea Surface Height Anomaly (cm dinámicos) (relativo a 1 dbar) 13

14 Nivel del mar. Se pueden inferir las pendientes

15 u=- g f h y Corrientes más intensas en regiones de máximo gradiente de presión

16 En Kuroshio, la diferencia del nivel del mar es de ~ 1 m in 1 km, i.e., Δz fu h = g Δx 1 = U h = 5 1m/s

17 Corriente del Golfo

18 Sección ver<cal

19 Viento y Bombeo de Ekman (hemisferio norte)

20 Cuál sería la dirección de (1) la fuerza de presión y (2) la fuerza de Coriolis en un balance geostrófico? Cuál sería la dirección de la corriente geostrófica? L H Ciclónico Anti-ciclónico

21 En el Hemisferio Sur, cuál sería la dirección del flujo geostrófico? L H Ciclónico Anti-ciclónico

22 Dinámica de Ekman y Surgencias (hemisferio norte) Espiral de Ekman Surgencia Costera En promedio, el agua se mueve 9 a la derecha del viento en la capa superficial (capa de Ekman). Para que exista surgencia costera en el HN, el viento debe ser paralelo a la costa, con la costa a la izquierda Las aguas costeras son más frías y ricas en nutrientes

23 Hemisferio sur

24 Surgencia ecuatorial

25 Balance Geostrófico: Una parucula en Balance Geostrófico en el HN, se mueve siempre con el agua de mayor temperatura (elevación) a su mano derecha 2 km < T N > T

26 Surgencia por el Rotacional del Esfuerzo (divergencia) del Viento N El rotacional posi<vo levanta la termoclina estacional Los nutrientes debajo de la termoclina se desplazan hacia la zona fó<ca

27 Corrientes de Frontera Oriental

28 Depth ( m ) Linea Inv Pri Ver Oto a 12 1 b c 12 1 d o C º º º º º IG IMECOCAL Grid 1 2 km ENSENADA PUNTA BAJA a Punta Eugenia Depth ( m ) psu º 118º 116º 114º distance (km) Durazo 215, JGR

29 Depth ( m ) Linea 13 Depth ( m ) a 1 b Inv Pri Ver Oto c d o C psu contracorriente a º º º º º IG IMECOCAL Grid 1 2 km ENSENADA PUNTA BAJA Punta Eugenia º 118º 116º 114º distance (km) Durazo 215, JGR

30 13 stations Depth ( m ) Depth ( m ) Vg (cm/s) 2 2 Temperature ( o C) Verano ATS ASA AESs AStS Salinity 27 Line ID Distance (km)

31 stations Depth ( m ) Vg (cm/s) 2 2 Otoño ASA ATS AStS 24 Line ID 1 Depth ( m ) Temperature ( o C) AESs Salinity Distance (km) CC superficial no es CU!!

32 Enseguida: El balance geostrófico baroclínico Importancia de la estra<ficación ver<cal en la estructura de corrientes

33 Próximamente: Circulación global Importancia de la variación la<tudinal de la Fuerza de Coriolis

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