TEMA 4: LA HIDROSFERA

CTMA 2º BACHILLERATO

CTMA. LOURDES BAILE

LORENZO

ÍNDICE:

1. CONCEPTO HIDROSFERA

2. ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA

3. CARACTERÍSTICAS AGUAS OCEÁNICAS Y CONTINENTALES

4. EL CICLO HIDROLÓGICO

5. DINÁMICA DE AGUAS OCEÁNICAS

6. DINÁMICA DE AGUAS CONTINENTALES

7. SISTEMAS LITORALES

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1.- CONCEPTO HIDROSFERA

• DEF. “Capa de agua que rodea la Tierra”

• DEF 2. “Subsistema terrestre constituido por el conjunto del agua en sus tres estados: líquido, sólido y gaseoso.”

LÍQUIDO Aguas subterráneas

Mares y océanos

Ríos

Lagos

SÓLIDO Glaciares

Casquetes polares

GASEOSO Vapor

Nubes

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ORIGEN de la Hidrosfera:

• Hace unos 4500 m.a. la temperatura de la Tierra descendió tanto que se produjo la condensación del vapor de agua atmosférico en forma de lluvias torrenciales, que comenzaron a llenar las depresiones en la superficie terrestre.

• Se consolidó un PROTOCÉANO caliente (30-60ºC) y de carácter ácido debido a la elevada concentración de ácido carbónico (H2CO3) (debido a la disolución del CO2 atmosférico).

• Hipótesis recientes: casi todo el agua del planeta procede de un intenso bombardeo cometario. (“Origen extraterrestre”)

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DISTRIBUCIÓN MARES y OCÉANOS 97,18%

AGUAS

CONTINENTALES Glaciares 2,2 %

Subterráneas 0,6 %

Superficiales 0,017%

ATMÓSFERA 0,001%

BIOSFERA 0,0005%

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2.- ESTRUCTURA • H2O : Dos átomos de hidrógeno y

un átomo de oxígeno

• Ángulo de 104,5º

• Enlaces covalentes

• Electrones de enlace asimétricamente: región electropositiva y región electronegativa

• CARÁCTER DIPOLAR: enlaces de hidrógeno Red tridimensional

• Sustancia LÍQUIDA A TEMPERATURA AMBIENTE

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2.- PROPIEDADES DEL AGUA Dicha estructura le confiere las siguientes propiedades características:

• ELEVADO CALOR ESPECÍFICO – 1 cal/g: energía necesaria para elevar 1ºC la

temperatura de 1 g de agua. FUNCIÓN TERMORREGULADORA: absorbe mucha energía sin variar fácilmente su temperatura.

– Regiones costeras: en verano absorbe mucha energía que libera en invierno.

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• ELEVADO CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN Y FUSIÓN

– Absorbe o libera mucha energía al cambiar de estado: • 540 cal/g (+ para vaporización) (- para

condensación)

• 80 cal/g (+ para fusión) (- para solidificación)

– BUEN REFRIGERANTE: evapotranspiración.

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AGUA: ÚNICA SUSTANCIA PRESENTE EN LOS TRES ESTADOS DE LA MATERIA EN LA SUPERFICIE TERRESTRE.

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(…) PROPIEDADES DEL AGUA

• DENSIDAD MÁXIMA A 4ºC

– En general, al aumentar la Tª, disminuye la densidad.

– De 0ºC a 4ºC: ANOMALÍA!! Al aumentar la Tª hasta los 4ºC, la densidad aumenta (MÁX.)

– Densidad del agua líquida> Densidad hielo

– Masas de hielo flotan AISLANTE TÉRMICO EN ECOSISTEMAS ACUÁTICOS

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DENSIDAD EN EL AGUA PURA

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(…) PROPIEDADES DEL AGUA:

• POLARIDAD DEL AGUA – Molécula polar: densidad de carga + en H y –

en la zona del oxígeno.

– Introducirse en compuestos iónicos y/o no iónicos con grupos polares.

– El líquido capaz de disolver mayor número de sustancias. DISOLVENTE UNIVERSAL

– Reacciones metabólicas

– AGUA SALINA: agua con soluto NaCl

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SAL EN ESTADO SÓLIDO: NaCl

Na+ y Cl-

DISOLUCIÓN DE SAL EN AGUA

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3.- CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS CONTINENTALES Y OCEÁNICAS

Se caracterizan por los siguientes parámetros físico-químicos:

• SALINIDAD

• ACIDEZ

• TEMPERATURA

• DENSIDAD

• ILUMINACIÓN

• GASES

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• SALINIDAD – En aguas oceánicas: NaCl y otras sales procedentes de

la erosión superficial.

– En a. continentales:

• Aniones: carbonato, hidrogenocarbonato, sulfato, cloruro

• Cationes: sodio, potasio, calcio, magnesio

– Salinidad media océanos: 35g/l MAR

MUERTO

226 g/l

MAR

ROJO

40g/l

MEDITE

RRÁNEO

38 g/l

BÁLTICO 10-5 g/l

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COMPONENTES DE 1 KG DE AGUA OCEÁNICA

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• (…) SALINIDAD:

– HALOCLINA: En un perfil vertical del océano, es aquella región en que se experimenta un cambio brusco en los valores de salinidad.

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• TEMPERATURA: – TERMOCLINA: “En una

columna vertical, aquella franja en la que se observa un cambio brusco en los valores de la Temperatura”

– Las aguas profundas presentan homogeneidad térmica, a diferencia de las superficiales.

– Variación de perfiles: clima, latitud, salinidad…

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• (…) TEMPERATURA: En general, se distinguen tres

regiones en una columna vertical:

• EPILIMNION: superficial, tª cálida y variaciones acordes a las atmosféricas

• TERMOCLINA: en general, la tª baja bruscamente e impide la mezcla entre las zonas superior e inferior

• HIPOLIMNION: tª frías y constantes. Zona profunda.

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• DENSIDAD:

– Depende de la temperatura y salinidad

– - T + densidad (excepto:0-4ºC)

– + salinidad + densidad

– Influyen en la dinámica interna de los océanos: CORRIENTES MARINAS PROFUNDAS

• GASES:

– Oxígeno:

• + T - concentración

• Aguas agitadas, frías y org. Fotosintéticos: más oxigenadas.

– Dióxido de carbono:

• Muy soluble, abundante en el agua.

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• ILUMINACIÓN:

– Factores: inclinación rayos de sol, turbidez.

– Las ondas electromagnéticas se propagan mejor en el vacío, y su velocidad se reduce cuando aumenta la densidad.

– Rad. VIS mayor profundidad que las UV e IR.

– ZONA FÓTICA: fotosintéticos.

– ZONA AFÓTICA: heterótrofos y quimiosintéticos.

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Las ondas electromagnéticas se propagan mejor en el vacío, y su velocidad se reduce cuando aumenta la densidad.

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100 METROS

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Disco de Secchi: mide la turbidez del agua

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4.- EL CICLO HIDROLÓGICO

• El agua del planeta está en continuo movimiento, de manera que se conectan todos los sistemas acuáticos con la atmósfera, geosfera y biosfera.

• El agua fluye de unos sistemas a otros configurando un SISTEMA CERRADO.

• MOTOR DEL CICLO: enegía solar y gravedad • Consta de dos fases:

– CICLO INTERNO – CICLO EXTERNO

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(…) CICLO INTERNO

• Agua juvenil (de origen magmático) sale a

la superficie y se mezcla con las del ciclo externo.

• ¿Quién lo mueve? Calor del interior terrestre y diferencia de densidad de los materiales.

• Sale de la litosfera por: volcanes, dorsales

• Se incorpora a la litosfera: zonas de subducción.

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(…) CICLO EXTERNO • ¿Cuál es el motor?

– ENERGÍA SOLAR: Evaporación y evapotranspiración.

– GRAVEDAD: Precipitaciones, escorrentía e infiltración.

• ¿Dónde se desarrolla?

– Atmósfera

– Superficie terrestre

• ¿IMPORTANCIA? Regula temperatura, transporta materia y energía, modela el

paisaje, traslada sedimentos hasta las cuencas sedimentarias.

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FASES DEL CICLO HÍDRICO

• EVAPORACIÓN NUBES

• PRECIPITACIÓN

• ESCORRENTÍA (ríos, lagos, torrentes) e INFILTRACIÓN (escorrentía subterránea y acuíferos)

• EVAPORACIÓN y EVAPOTRANSPIRACIÓN (seres vivos) NUBES

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• EVAPORACIÓN: paso de agua líquida a gaseosa.

• EVAPOTRANSPIRACIÓN: paso de vapor de agua a la atmósfera por la actividad metabólica de los seres vivos.

• CONDENSACIÓN: paso de vapor a líquido. (nubes)

• PRECIPITACIÓN: microgotas de agua se unen entre sí y generan otras mayores que caen por gravedad a la superficie, en forma de nieve, lluvia o granizo.

• ESCORRENTÍA SUPERFICIAL: el agua de lluvia que cae sobre la superficie de los continentes discurre impulsada por la gravedad (curso de agua).

• ESCORRENTÍA SUBTERRÁNEA: el agua de lluvia puede infiltrarse en el subsuelo y discurrir por él o almacenarse (acuíferos).

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FLUJOS ANUALES entre reservorios: (miles km3/año)

ENTRADAS SALIDAS BALANCE

CONTINENTE

110 70 40

OCÉANO 385 425 -40

• Océanos: más evaporación que lluvia.

• Continentes: más lluvia que evaporación La escorrentía compensa el BALANCE HÍDRICO negativo de los océanos.

BALANCE CONTINENTE-OCÉANO: (40-40)= 0

EQUILIBRIO

LA ESCORRENTÍA EQUILIBRA AMBOS SUBSISTEMAS

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5.- DINÁMICA DE AGUAS OCEÁNICAS

Los vientos, las diferencias de densidad (temperatura y salinidad) y las fuerzas

gravitatorias originan una serie de movimientos en el mar:

A. LAS OLAS B. LAS CORRIENTES MARINAS C. LAS MAREAS

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5.1.- LAS OLAS DEF. “Son

movimientos ondulatorios de la superficie oceánica que se generan por el viento y se propagan según su dirección”

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(…) LAS OLAS • FUERZAS QUE LO ORIGINAN

– El viento superficial y la gravedad. – Una erupción volcánica o movimiento sísmico

• CÓMO SE GENERAN – Parte de la energía eólica se transmite a las partículas de agua

superficiales, provocando un MOVIMIENTO CICLOIDAL (circular con un pequeñísimo desplazamiento en la dirección del viento) .

– El movimiento cicloidal es menor a mayor profundidad, y se anula en una línea imaginaria denominada “nivel de base”.

– Cuando este nivel se aproxima a la costa: la cresta aumenta su altura y velocidad.

– Fondo muy somero: la cresta adelanta a la base de la ola, la ola rompe y libera la energía contenida. (“zona de batida”)

– ENERGÍA DEL OLEAJE ALTERNATIVA

– ** OLAS GIGANTES provocadas por seísmos: TSUNAMIS

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LA PROFUNDIDAD DE ACCIÓN DE UNA OLA ES DE λ/2, por debajo se atenúa el movimiento cicloidal.

λ/2

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• La parte más alta de una ola es su cresta, y la parte más profunda de la depresión entre dos olas consecutivas se llama valle o seno.

• A la distancia entre dos crestas se le denomina longitud de onda (λ)

• A la diferencia de altura entre una cresta y un valle se le llama altura de la ola.

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LA OLA SE ROMPE

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MAPA DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DEL OLEAJE

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EFECTOS DE LAS OLAS: • Vaivén de las aguas sobre

la playa movimiento de

cantos y arenas.

• Acumulación de arena en la línea de costa: playas de arena.

• Al golpear en un acantilado excavación

de la base (posible desplome y retroceso).

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Tsunami Japón 11 de marzo 2011 • Terremoto 8,9 (escala

de Richter).

• Olas de hasta 9,7 m de altura

• Energía liberada: 600 millones de veces la de la bomba de Hiroshima.

• VÍCTIMAS:

– 20,896 muertos, 3.084 desaparecidos y 6.025 heridos

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5.2.- CORRIENTES MARINAS

• DEF. Cursos de agua con distinta T, salinidad y densidad, que se desplazan por la superficie o el interior de los mares y océanos.

• ¿Fuerzas que lo originan?

– Vientos

– Movimiento de rotación terrestre

– Diferencias de densidad (por T y salinidad)

• Pueden ser: SUPERFICIALES y PROFUNDAS

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CORRIENTES SUPERFICIALES • Se deben a vientos constantes y rotación terrestre.

• Afectan a los primeros 400 m • EFECTO CORIOLIS afecta a la trayectoria general:

– Desde polos a ecuador: Hacia el oeste (HN)

– Desde ecuador a polos: Hacia el este (HN)

• Si no hubiese continentes se seguiría el patrón general de los vientos, no obstante este es el esquema general de referencia.

• En cuencas oceánicas, FLUJOS CIRCULARES que forman dos células por hemisferio. – GIRO POLAR: ANTIHORARIO

– GIRO SUBTROPICAL: HORARIO**

** Cambia según el hemisferio considerado

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GIRO POLAR Y GIRO SUBTROPICAL

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CORRIENTES DE COSTA OESTE

-Corriente del Golfo

-Corriente de Brasil CORRIENTES

CÁLIDAS

CORRIENTES DE COSTA ESTE

-Corriente de Canarias.

-Corriente de Benguela

-Corriente de Perú

-Corriente de California

CORRIENTES FRÍAS

LAS CORRIENTES SUPERFICIALES PUEDEN SER: CÁLIDAS (transportan calor hacia las latitudes altas) y FRÍAS (enfrían las

latitudes más bajas)

EN ZONAS TEMPLADAS:

• Costa oriental de continentes: ARIDEZ (la humedad se la llevan los alisios).

• Costa occidental de continentes: MÁS LLUVIOSA.

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• Cerca del ecuador se observan:

– Corriente norecuatorial

– Contracorriente ecuatorial

– Corriente sudecuatorial

• Tiende a acumularse agua en el oeste, por lo que retorna hacia el este mediante la Contracorriente Ecuatorial.

• LATITUDES BAJAS: la zona este recibe corrientes del mar con humedad LLUVIA

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Efectos de las corrientes superficiales:

• Regulación del clima de las áreas costeras:

– Latitudes medias: costa occidental mucho más lluviosa que la oriental.

– Latitudes bajas: costa este lluviosa.

• Modelado de las costas: forma cordones litorales y cierra bahías.

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CORRIENTES PROFUNDAS:

• Son desplazamientos de corrientes oceánicas originadas por diferencias de DENSIDAD – + fría + densa

– + salina + densa

• Se conoce como CIRCULACIÓN TERMOHALINA: a la circulación global de las corrientes oceánicas profundas.

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(…) Corrientes profundas

• Cuando el agua es muy densa (p.e. fuerte enfriamiento de las capas superficiales), se hunde y discurre horizontalmente bajo la TERMOCLINA.

• Todos los mares y océanos del planeta tienen interconectados sus reservorios mediante un circuito convectivo, denominado CINTA TRANSPORTADORA DE CALOR.

• CORRIENTE PROFUNDA: fría y más densa

• CORRIENTE SUPERFICIAL: cálidad y menos densa.

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CINTA TRANSPORTADORA DE CALOR

• En Groenlandia: alta salinidad y T bajas inicio de una corriente profunda por todo el Atlántico.

• O. Índico, bifurcación: – Hacia la Indica, donde aflora y

se une a la corriente superficial que cierra el ciclo.

– Hacia Japón como corriente profunda, allí asciende, se dirige hacia la Indica y retorna a Groenlandia.

• El descenso de agua fría es compensado por la llegada de agua superficial cálida.

Importancia: MEDIO DE TRANSPORTE DE CALOR de unas regiones a otras.

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¿Se puede alterar la cinta transportadora de calor?

• VARIACIONES DE SALINIDAD:

– Deshielo del Ártico Dilución del agua salina del océano Atlántico Norte Agua menos densa.

– Ralentización de la circulación general o incluso colapso.

• No se transfiere energía desde el ecuador hasta los polos CONSECUENCIAS DRÁSTICAS EN EL CLIMA GLOBAL.

• Crecimiento casquetes polares en las tierras adyacentes al Atlántico Norte

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LOS AFLORAMIENTOS o UPWELLINGS

• Los vientos (alisios) desplazan las capas superficiales de agua, de manera que se produce una zona de ascenso de agua fría y profunda.

• Ricas en nutrientes, fitoplancton RECURSOS PESQUEROS.

• Costa pacífica de Sudamérica, costa Atlántica del Sahara.

• Costa este continental Coincide con zona árida

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FENÓMENO DE EL NIÑO

• Fenómeno anómalo de la dinámica oceánica que se repite de forma cíclica aproximadamente cada 4 años, en los meses de diciembre y enero.

• ¿Dónde? En las costas oriental de Perú y occidental de Asia meridional.

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LA NIÑA • FENÓMENO NORMAL: La Niña

– Anticiclones en la costa pacífica de Sudamérica.

– Borrascas (lluvias) sobre Oceanía e Indonesia.

– Vientos alisios desde Perú hasta Indonesia descargan humedad e incluso forman inundaciones.

– Acumulan agua en la zona OCCIDENTAL, lo que origina la inclinación de la termoclina y el afloramiento del agua.

– Corriente del Perú: afloramiento de agua fría en la costa Pacífica RIQUEZA PISCÍCOLA EN ESTA COSTA.

VIENTOS ALISIOS

AFLORAMIENTO: Riqueza piscícola

AGUAS FRÍAS con nutrientes

B A

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EL NIÑO • FENÓMENO ANÓMALO.

– Borrascas en Sudamérica.

– Anticiclones en Oceanía e Indonesia.

• SENTIDO INVERSO DE LOS ALISIOS INUNDACIONES

EN SUDAMÉRICA y SEQUÍAS en OCEANÍA.

• La termoclina se estabiliza e impide el AFLORAMIENTO de la corriente fría profunda.

• Desaparece la CORRIENTE DE PERÚ: Fuertes pérdidas económicas en PESQUERÍA.

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EFECTOS DEL NIÑO

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• FACTORES DE AMPLITUD: – Tamaño, profundidad y

topografía del litoral. – Fuerza centrífuga debida al

movimiento rotacional de la Tierra

LAS MAREAS DEF. Subidas y bajadas periódicas del nivel del mar, causadas por la atracción gravitatoria que ejercen la Luna y el Sol sobre la Tierra.

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• Todo punto terrestre dos alineaciones por día con la Luna. – Dos elevaciones de mayor amplitud: MAREA

ALTA o PLEAMAR.

– Dos fluctuaciones de menor amplitud: MAREA BAJA o BAJAMAR.

• Alineación TIERRA-LUNA-SOL: máxima amplitud MAREAS VIVAS. Se da en fases de Luna nueva y Luna llena.

• SOL-TIERRA-LUNA en ángulo recto: mínima amplitud MAREAS MUERTAS.

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Predicción de mareas:

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(…) MAREAS • EFECTOS EN LAS COSTAS:

– CORRIENTES DE MAREA

• Corrientes de flujo (del mar a la tierra)

• Corrientes de reflujo o resaca (sentido opuesto)

– Redistribución arenas en el litoral.

– Ecosistemas de interfase: alternativamente acuáticos o aéreos. Alta BDV.

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ENERGÍA MAREMOTRIZ

– Se origina por el movimiento de bajamar y pleamar, que hace funcionar una TURBINA que genera energía eléctrica.

– Se tiene que construir un DIQUE PARALELO A LA COSTA que retenga la gran masa marina.

– Corriente mareal de ascenso y de descenso mueven la turbina de la presa.

– LOCALIZACIÓN: importante altura de mareas y fácil construcción de la estructura.