Corrientes Marítimas Tema13_2019

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Angel B m

2/11/2023

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Ciencias

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Circulación General Oceánica
Tema 13
Climatología 2019
Santiago de Mello

¿Por qué son importantes los océanos para el
clima?
Efectos directos
● 97% del agua del planeta está en los océanos
● Principal fuente de vapor de agua para la atmósfera
● 71% de la superficie del planeta está cubierta por océanos:
– Rol importante en el albedo. Si no está congelado
tiene bajo albedo
– El océano recibe más del 50% de la energía que entra
en el sistema climático
● Gran capacidad calorífica:
– Cp_aire =1 J/g*K, Cp_agua = 4.18 J/g*K
– Almacén de energía del planeta
– Inercia térmica: escalas de semanas a siglos.
– Reduce amplitud de ciclo estacional.
– Fuente principal de calor para la atmósfera.
● Fluido que transporta/redistribuye el 50% de la energía que
llega al planeta.
Efectos indirectos
● Procesos químicos y biológicos:
– Almacén de elementos químicos para la
atmósfera.
– Intercambio de gases con la atmósfera: rol
en determinación de la composición
química de la misma.
– Ejemplo: El océano remueve CO2 de la
atmósfera.
● Rol en la formación de nubes:
– Partículas de sal → núcleos de
condensación de nubes (→ albedo)

Geografía

Propiedades
Variables importantes:
- Temperatura (T): ~3,6ºC [valor promedio]
- Salinidad (S): ~ 34 g/Kg [valor promedio]
- Densidad
La densidad depende de T y S:
+ Sal → + Densidad (relación lineal)
+ Temperatura → - Densidad (el agua se expande)

Temperatura de la superficie del océano (SST)

Composición
Esta es la composición media del agua de los
océanos:
● 96,5 % agua
● 3,5 % sales, incluidas las que contienen
magnesio, bromuro y cloruro de sodio
● pequeñas cantidades de materia orgánica e
inorgánica disueltas
● partículas

Salinidad

CO
2
● - Temp. → + CO2 puede absorber el océano→ Gran
concentración de CO2 en el fondo oceánico.
● Si la temperatura del fondo oceánico aumentara, el dioxido de
carbono escaparía a la atmósfera.

Estructura vertical del océano
● En las aguas oceánicas se distinguen tres capas verticales bien definidas: la capa de mezcla,
la picnoclina y la capa profunda.
● La capa de mezcla oceánica se define como los 100 metros superiores del océano. Esta es la
parte del océano que se ve afectada por las corrientes superficiales impulsadas por el viento.

Estructura vertical del océano
● Capa de Mezcla
– Aguas superficiales cálidas.
– La luz sólo penetra unas decenas demetros
● Termoclina
– Cambio muy importante de la temperatura
con la profundidad entre los 500-100m
● Aguas profundas
– uniforme y bastante mas fría ~ 2°C.

Estructura vertical del océano
● En la picnoclina, la capa inmediatamente debajo de la capa de mezcla y que normalmente
alcanza una profundidad de 500 a 1000 metros, la densidad del agua aumenta rápidamente
con la profundidad.
● Los cambios de densidad de esta capa se deben a cambios de temperatura o de salinidad: el
agua fría es más densa que el agua caliente y el agua salada es más densa que el agua dulce.
● Cuando el aumento en la densidad se debe a la disminución de la temperatura con la
profundidad, la picnoclina pasa a llamarse termoclina. Si el aumento en la densidad con la
profundidad se debe a una mayor salinidad, hablamos de haloclina.
● La capa profunda debajo de la picnoclina comprende la mayor parte de la masa de los
océanos. La profundidad media del océano es de aproximadamente 3700 metros.

Estructura vertical del océano
● Capa de Mezcla
– Luz, vida marina.
– Se calienta por radiación
solar.
– Capa bien mezclada por los
vientos.

Estructura vertical del océano
● Termoclina
– La temperatura cambia muy
rápido.
– Zona de transición entre la capa
de mezcla de la zona de aguas
profundas.
– Presenta una estratificación
bastante estable (T disminuye con
la profundidad) → aísla la zona de
aguas profundas de la capa de
mezcla y de la atmósfera

Estructura vertical del océano
● Aguas profundas
– Esta agua se produce en
pocas regiones del mundo.
– T disminuye débilmente con
la profundidad hasta llegar a
los 2ºC aprox.
– - Temp → + CO2 puede
absorber

Estructura vertical del océano

Termoclina

¿Por qué existe la termoclina?
● Océano calentado por arriba → Se estratifica (aguas cálidas
arriba, aguas frías abajo). → Se inhibien movimientos verticales
convectivos (Distinto a lo que pasa en la atmósfera en los
tropicos)

¿Por qué no existe una temperatura más
uniforme en el océano?
El calor podría haber sido transportado por difusión desde la
superficie al fondo durante miles de años, calentando las capas
más profundas.
Si esto fuera así, el clima de la Tierra sería muy distinto porque el
CO2 del océano escaparía a la atmósfera (mayor T → menor
capacidad de absorber CO2 del océano)
Esa difusión de calor desde la superficie hacia el interior no ha
ocurrido y la termoclina ha permanecido somera → circulación
oceánica

Circulación general oceánica
La termoclina está mantenida por las dos grandes
circulaciones oceánicas:
1) Circulación Termohalina
– asociada a cambios en la T y S involucra aguas profundas
2) Circulación superficial
– forzada por los vientos

Circulación Termohalina
● Depende críticamente de la existencia de sal
en los océanos (pues la sal afecta la
densidad).
● En latitudes altas:
– Diferencia de temperatura entre aguas
superficiales y profundas es pequeña.
– La adición de sal provoca que aguas
superficiales se hundan.

Circulación Termohalina
● Depende críticamente de la existencia de sal en los océanos (pues la sal afecta
la densidad).
● En latitudes altas:
– Diferencia de temperatura entre aguas superficiales y profundas es pequeña.
– La adición de sal provoca que aguas superficiales se hundan.
● 2 procesos generadores de hundimiento de aguas:
– Evaporación: Se evapora el agua pura, sin sal, dejando aguas oceánicas más saladas.
Esto ocurre durante el invierno cuando masas de aire muy frías y secas se mueven del
continente hacia un océano más cálido, lo cual calienta el aire y absorbe humedad,
provocando que las aguas superficiales se enfríen, se hagan mas salinas y se hundan.
– 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.

Circulación Termohalina
● Densidad

Circulación Termohalina

Circulación Termohalina
https://www.meted.ucar.edu/oceans/currents_es/global_thermo.htm
https://www.meted.ucar.edu/oceans/currents_es/global_thermo.htm

Circulación Termohalina
La circulación Termohalina es muy lenta (al menos 1000 años
para completar la circulación!!!) → ¿Cómo sabemos de su
existencia?
Evidencia de creación de aguas profundas: Distribución de
tritium enel Atlántico Norte. El tritium entró al océano por causa
de pruebas con bombas atómicas. Se observa que, en 10
años, aumentó la cantidad de tritium en aguas profundas.

Más evidencia:
Distribución de edades del
agua a 3km de profundidad.
Los puntos indican dónde se
tomaron las medidas del
contenido de C14 (Broecker,
1985)
● C 14 es creado en la
atmósfera alta debido a los
rayos cósmicos.
● Entra al océano a través de
la absorción de CO2, y una
vez debajo de la superficie
decae.
● Sitios de formación de aguas
profundas muestran las
edades más jóvenes.

Circulación Termohalina
El agua que se hunde es densa por su alta salinidad y su baja
temperatura.
Si la salinidad es suficientemente alta, el agua se hundirá aún si
su temperatura aumenta un poco.
Entonces la manifestación atmosférica del calentamiento global
podría ser enlentecida si los océanos absorben el calor y lo
guardan en capas profundas. La capacidad calorífica del agua es
tan grande que aún un pequeño aumento de temperatura en el
océano profundo puede representar un gran sumidero de calor.

Circulación Termohalina
La sensibilidad de la circulacióntermohalina a perturbaciones
¿qué se requiere para que la circulación se detenga o
comience a funcionar en forma diferente?
No se conoce. Este es un tema de gran actividad de
investigación mundial actual. Para determinar esto los
científicos se basan en modelos climáticos numéricos y en el
estudio de climas pasados – paleoclimas.

Circulación general oceánica
La termoclina está mantenida por las dos grandes
circulaciones oceánicas:
1) Circulación Termohalina
– asociada a cambios en la T y S involucra aguas profundas
2) Circulación superficial
– forzada por los vientos

Circulación forzada por los vientos
Confinada a capas superficiales.
Excepción: Corriente Circumpolar Antártica (CCA).
Se extiende casi hasta el fondo oceánico.
Motivos:
– Poca estratificación vertical → el forzante de los
vientos penetra a mayores profundidades.
– Posibilidad de las parcelas de circunvalar la Antártida.
– Lejos de la CCA, las aguas superficiales tienden a
moverse en gigantescos giros inducidos por el estrés
del viento en superficie.

Circulación superficial
¿Cuál es el efecto de los vientos sobre el océano?

Circulación superficial – Transporte de Ekman

Circulación superficial – Transporte de Ekman
Parte del agua que se hunde
fluye hacia el Ecuador por
debajo de la superficie, en la
Termoclina conservando la
misma temperatura y salinidad.
Una vez que el agua llega al
Ecuador, aflora, es calentada por
la radiacion solar, y es llevada
de vuelta hacia los polos,
completando la circulación.

Circulación superficial – Transporte de Ekman
El resto del agua que se hunde en 30° participa en Giros subtropicales que viajan
hacia el polo en corrientes como la corriente del Golfo o del Brasil, antes de
retornar a la región de hundimiento

Circulación superficial
Los vientos en superficie

Circulación superficial

Circulación superficial
Los giros subtropicales son asimétricos debido a la rotación terrestre: las corrientes son
más intensas en las costas oestes de las cuencas oceánicas.

Circulación superficial
1 Svedrup (Sv) = 1.000.000m3/s

Nombres

Nombres
Corrientes de Borde Oeste
(hacia los polos)
Ejemplo:
Golfo,
Kuroshio,
Brazil,
Agulhas

Nombres
Corrientes de Borde Este
(hacia el Ecuador)
Van hacia el Ecuador contra los continentes,
luego giran hacia el centro de la cuenca oceánica.
Ejemplo: Perú, California, Benguela.

¿Cómo medimos las corrientes?
Si bien existen correntómetros, la forma más usual de inferir las corrientes es a
través de mediciones de temperatura y salinidad.
Teniendo la temperatura y la salinidad es posible calcular la elevación de la
superficie del mar. El agua se expande cuando está caliente, por lo que un
incremento en la temperatura de una columna de agua causa un aumento del
nivel del mar.
Recientemente, los satélites han comenzado a proveer mediciones directas de
las variaciones en la altura del nivel del mar. La altura del nivel del mar, a su
vez, es una indicación de la presión.
Usando geostrofismo es posible así calcular las corrientes, de la misma forma
que calculamos los vientos.

¿Cómo medimos las corrientes?
- Nivel del mar es más alto en la porción oeste de las cuencas oceánicas.
- Gradiente de altura es mayor cerca de las costas oestes.
- Asociando un mayor nivel del mar a una alta presión, usando geostrofismo, podemos deducir la
existencia de las intensas corrientes en las costas oestes subtropicales que viajan hacia los polos y
las débiles corrientes que viajan hacia el Ecuador en las costas estes de las cuencas.

¿Qué pasa en las costas?

Afloramiento costero
Lo más común es que esto ocurra cuando el viento sopla en sentido paralelo a la costa y el
transporte de Ekman se dirige en dirección opuesta al litoral.
hemisferio sur

Afloramiento ecuatorial
El afloramiento trae a la superficie las aguas más frías de las zonas más profundas. Debido a su
menor temperatura, también suele ser más densa que el agua a su alrededor, lo cual explica por
qué el afloramiento suele producir una depresión en la altura de la superficie marina, lo cual a su
vez genera corrientes geostróficas.

Corriente submarina ecuatorial

Corrientes costeras

Corrientes costeras
Las corrientes en aguas someras difieren sensiblemente de las corrientes en aguas profundas.
–> ¿En qué difieren las aguas someras?
- Poco profunda como para que la influencia de
los efectos friccionales y batimétricos sea considerable.
- La influencia de las mareas es más fuerte.
- La proximidad a las aguas dulces de escorrentía
puede crear fuertes diferencias de densidad
horizontales y verticales.
- Los patrones meteorológicos del litoral difieren
sustancialmente de los de mar abierto.

Corrientes costeras

Fenómeno El Niño – Oscilación Sur
(ENSO)

Celda de Walker
Gradiente de temperatura

Definición
De acuerdo con el glosario de la American Meteorological Society:
ENSO es un episodio en el que las temperaturas de la superficie
del mar son anómalas en el océano Pacífico ecuatorial y tropical
este. Está asociado con oscilaciones en las presiones de
superficie entre el Pacífico tropical central y oeste.

- Debilitamiento de alíseos en la parte central y oeste del
Pacífico
- Desplazamiento del agua caliente hacia el este → hundimiento
de la termoclina en el este y ascenso de la misma en el oeste.
- Hundimiento termoclina → inhibe afloramiento →
calentamiento agus superficial Pacif este + disminución
producción pesquera.
- Las precipitaciones siguen al agua cálida hacia el este.
- Vientos aliseos soplando hacia el oeste
- Apilamiento de aguas cálidas en el pacífico oeste
- Afloramiento de aguas frías en el Pacífico este
- Altura del nivel del mar 0,5m mayor en las costas del
Pacífico oeste
Diferencia T (este – oeste): 8oC

- Sequías en Indonesia y Australia
- Inundaciones en Perú
El desplazamiento hacia el este de la fuente de
calor (latente) atmosférico provoca grandes
cambios en la circulación atmosférica global, lo
que a su vez fuerza los cambios climáticos en
regiones muy alejadas del Pacífico tropical.
- Vientos aliseos soplando hacia el oeste
- Apilamiento de aguas cálidas en el pacífico oeste
- Afloramiento de aguas frías en el Pacífico este
- Altura del nivel del mar 0,5m mayor en las costas del
Pacífico oeste
Diferencia T (este – oeste): 8oC

ENOS

ENOS
- Es un sistema de interacción océano – atmósfera en el Pacífico
ecuatorial.
- Su estado cambia cada año debido a cambios en la TSM.
- El Niño: TSM del Pacífico tropical está más cálida que lo usual.
- La Niña: TSM en el Pacífico tropical más fría que lo usual.
- El tiempo entre sucesivos El Niño/La Niña es irregular, pero tiende a
ser entre 3 y 7 años.
- No todos los El Niño/La Niña son iguales.
- Aunque El Niño/La Niña son caracterizados por anomalías de TSM,
también están asociados con anomalías de viento, presión, nivel delmar y precipitación.
- ENSO tiene efectos a nivel global: Dichos efectos dependen de la
región del mundo y de la época del año.

Lista de años Niño/Niña
Anomalías de TSM en la región Niño
3.4 (5°N-5°S, 120°-170°W)
Rojo: El Niño
Azul: La Niña

Para predecir El Niño es necesario entender cómo
funciona. Debemos estudiar:
1) La respuesta del océano a cambios en los vientos
alisios
2) La respuesta de la atmósfera a cambios en la TSM.
3) La interacción entre el océano y la atmósfera.

Respuesta del océano a los vientos aliseos
Los alisios empujan el agua
superficial hacia el oeste, al
mismo tiempo que la rotación de
la Tierra curva las corrientes
alejándolas del Ecuador.
Las aguas cálidas de superficie
son reemplazadas por aguas
más frías provenientes de bajo
de la superficie.

¿Cuándo se debilitan los alisios?
Alisios débiles → decrece el afloramiento y se
profundiza la termoclina →Se calienta el Pacifico
este → decrece el gradiente de SST y disminuye
la presión en el este y aumenta al oeste →Alisios
débiles

Oscilación Sur: manifestación de cambios en
celda de Walker
Matemático britanico, fue mandado a India como
Director General de Observatorios para predecir el
monzón.
Descubrió la Oscilación Sur → Fluctuación
interanual en las condiciones atmosféricas de
presión entre Tahití y Darwin
SOI=Tahiti-Darwin

Muy bien, ahora tengo un Niño que está
creciendo por un proceso de
retroalimentación positivo entre el océano
y la atmósfera...
Pero, ¿cómo mato al Niño?
(Respuesta: el Niño se suicida)

Cuando los alisios se debilitan generan una respuesta
retardada
El estado del océano no depende solamente de los vientos
en ese instante -> tarda en ajustarse.

Impactos del ENSO
El Niño La Niña
Los efectos dependen de la estación del año
No todos los Niños/Niñas son iguales

¿Cómo llega la señal desde el
océano Pacífico a Uruguay?
Ondas Atmosféricas creadas por el calentamiento se propagan
hacia los extratropicos y alteran el flujo medio (corriente de chorro)
por donde tienden a viajar los sistema sinópticos.

Impactos del ENSO
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