Circulación general oceánica
Batimetría Los océanos cubren el 71% de la Tierra, y tienen una profundidad promedio de 4km Las cuencas están atravesadas por dorsales.
Una cuenca oceanica tipica comienza en la costa con la plataforma continental extendiendose hasta una profundidad de 200 m. La plataforma puede variar en ancho desde unas decenas de metros a miles de kilometros. La plataforma termina usualmente en forma abrupta dando lugar al talud, una zona de gran pendiente (entre 5% y 10%). El talud conecta con el fondo marino que tiene una pendiente tipica de 0.01 a 0.1%.
Por que el océano es relativamente frío? En 1751, Henry Ellis, capitan de un barco de esclavos británico hizo un descubrimiento sorprendente cerca de 24N: el oćeano profundo es frío!
Por qué el océano profundo es relativamente frío? La solucion al problema fue encontrada por el conde Rumford cerca de 1800: las aguas frias descienden en los mares polares y se mueven hacia el ecuador por medio de corrientes profundas.
Estructura básica del Océano Océano Superficial ( aprox. 100m) Somero, capa superficial cálida donde la luz es abundante y donde encontramos la mayotia de la vida marina Océano profundo Frío, oscuro, en la profundidad del océano es donde encontramos los nutirntes y el carbono.
Estructura Vertical del Océano
Maury (1806-1873) 1er oceanografo físico The Physical Geography of the Sea Recien en 1925 se realizo la primer expedicion dedicada a la oceanografia fisica. Entre 1925 y 1927 la expedicion alemana en el Meteor realizo mediciones de temperatura y salinidad sobre una gran region del Atlantico.
Año Internacional de la Geofisica en 1957-1958 la cooperacion entre varios paises permitio realizar medidas sobre grandes dominios oceanicos, y no restringirse unicamente a una de las cuencas. El World Ocean Circulation Experiment (WOCE), operacional desde 1985 a 1995, tuvo como finalidad medir, describir, modelar y comprender la circulacion oceanica global. Se realizaron muchisimos transectos midiendo temperatura y salinidad en todos los oceanos, muchos de los cuales fueron repetidos para determinar variaciones de largo plazo en estas variables. Los datos estan disponibles en el sitio web http://whpo.uscd.edu/. Otros programas internacionales donde el estudio de los oceanos forma parte integral fueron el TOGA (Tropical Ocean Atmosphere Program), PIRATA y el CLIVAR (Climate Variability) que aun estan funcionando.
El primer satelite para investigacion oceanografica, el SEASAT, fue lanzado en 1978 y, aunque estuvo en funcionamiento solo por un mes, se realizaron importantes medidas de la topografia de la superficie del mar usando altimetria con radar. Hoy dia se realizan medidas de la altura de superficie del mar (TOPEX, ERS), concentracion de clorofila en superficie (SeaWifs) y temperatura de superficie del mar (AVHRR) en forma rutinaria y con cobertura global. Estos datos estan disponibles para la comunidad, por ejemplo en http://topex-www.jpl.nasa.gov/. Se han dado los primeros pasos para un sistema de monitoreo global de los oceanos. Por ejemplo, ARGO es un programa que consiste en mas de 3000 boyas a la deriva que miden temperatura y salinidad de 0 a 2000 m de profundidad. Esto permite, por primera vez, el monitoreo global y continuo de temperatura, salinidad y velocidad de las corrientes de los oceanos globales. Los datos son transmitidos por cada boya y disponibles al publico muy rapidamente (http://www.argo.ucsd.edu/).
Ecuación de estado = T, s, p T- temperatura s salinidad: medida de la cantidad de sal disuelta en el agua de mar. Promedio: ~34.5. p presión: a pesar de que el agua no es completamente incompresible usualmente = T, s La salinidad se mide en practical salinity units (psu) o sin unidades. ρ aumenta con la salinidad y disminuye con la temperatura
Sistema básico de corrientes
SST for a particular day
Salinidad en superficie
Dos tipos de forzantes de las corrientes
Corrientes de superficie El sistema de corrientes superficiales esta dominado por los giros subtropicales.
Seis grandes circuitos oceánicos
Los centros de los giros son regiones de corrientes débiles. Corrientes intensas en: regiones ecuatoriales, bordes oestes, ACC
Características de los Giros
Verde: clorofila
Estructura vertical de temperatura Aguas superficiales son mas calidas. Existe un gran gradiente vertical de temp entre los 500 y 1000m: termoclina En profundidad la temperatura de los oceanos es casi uniforme
Capa límite oceánica
La capa limite oceanica es mucho mas profunda en invierno
Termoclina estacional (en latitudes medias, superpuesta a la termoclina permanente) Invierno verano Verano invierno
Sitios de formación de aguas profundas A pesar de que la sal representa únicamente el 3% de la masa de los océanos, es de gran importancia pues afecta la densidad. En latitudes altas donde la diferencia de temperaturas entre las aguas superficiales y las subsuperficiales es chica una pequeña adicion de sal causa que las aguas superficiales se hundan. Dos procesos pueden provocar este procesos de convección oceánica: Evaporación, que saca moléculas de agua pura, sin sal, dejando aguas oceánicas mas saladas. Esto ocurre durante el invierno cuando masas de aire muy frías y secas se mueven del continente hacia un océano mas cálido, lo cual calienta el aire y absorbe humedad, provocando que las aguas superficiales se enfríen, se hagan mas salinas y se hundan. La formación de hielo: el hielo se forma únicamente con moléculas de agua dejando las sales en el agua líquida aumentando así la salinidad de los océanos.
Distribucion de la densidad de superficie en el invierno del HN Mares Labrador y Groenlandia son sitios de formación de aguas profundas.
Distribucion de la densidad de superficie en el invierno del HS Mares de Weddell y Ross son sitios de formación de aguas profundas. R W
Evidencia de creacion de masas de agua profundas: Distribucion de tritio en el Atlantico Norte El tritio entró al oceano por causa de las pruebas con bombas atomicas. Se observa que en 10 años aumento la cantidad de tritio en aguas profundas Muy estratificado inhibe conveccion.
Mas evidencia: Distribucion de edades del agua a 3km de profundidad. Los puntos indican donde se tomaron las medidas (Broecker, 1985) Carbon radiativo es creado en la atmosfera alta debido a los rayos cosmicos. Entra al oceano a traves de la absorcion de CO2, y una vez debajo de la superficie decae. Sitios de formacion de aguas profundas muestran las edades mas jovenes.
Circulación termohalina Azul trayectoria de masas de agua en profundidad Rojo trayectoria de masas de agua en superficie
Circulacion somera: El agua se hunde en 30 y se mueve hacia el ecuador a unos 200 m de profundidad. Llega a la costa oeste, se mueve hacia el este y aflora en la región central y este. Gu and Philander (1997)
Corte longitudinal en el Pacifico Corriente Subsuperficial equatorial
Seccion longitudinal muestra las dos circulaciones: la termohalina y la circulacion somera. Isotermas
Efecto dinámico de los vientos
Bombeo de Ekman Si el viento varía espacialmente el transporte de Ekman también lo hará y habrá convergencia/divergencia en la capa lo cual induce movimientos verticales. Hemisferio Norte
El bombeo de Ekman juega un papel importante en la creacion de las Aguas Centrales de la termoclina pues bombea agua de superficie fuera de la capa limite (Iselin 1939).
Afloramiento costero
Regiones costeras orientales mas frias por advección y afloramiento
Esquema de la circulación general oceánica
Altura media del nivel del mar
Balance energético en el tope de la atmósfera. La atmósfera recibe más radiación solar en los trópicos y menos en los polos. La distribución de energía NETA evidencia un balance que no es por columna atmosférica y por lo tanto implica un transporte. + - -
Cuanto calor transportan los océanos? Para mantener el balance energético terrestre la atmósfera y el océano deben transportar energía Transporte de energia por atm+ocn
Los océanos absorben calor preferentemente en los trópicos y pierden el calor en latitudes altas del hemisferio norte.
Transporte de calor medio anual Excepto en los tropicos, la atmosfera domina el transporte de calor Que componente de la circulación oceánica transporta mas calor?