Circulación General de los Océanos Clase...
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Circulación General de los Océanos Clase I Curso Climatología, 2011
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Circulación General de los
Océanos
Clase I
Curso Climatología, 2011
¿Por qué son importantes los océanos?
¿Por qué son importantes los océanos?
Efectos directos en el clima
Tienen mucha agua:97% del agua del planeta está en los océanos.
Fuente principal de vapor de agua para la atmósfera.
71% de la superficie del planeta está cubierta por océanos: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
Inercia térmica: escalas de semanas a siglos.
Reduce amplitud de ciclo estacional.
Fuente principal de calor para la atmósfera.
Es un fluido: 50% del transporte de energía del ecuador a los polos se da por el océano.
¿Por qué son importantes los océanos?
Efectos indirectos en el clima
Procesos químicos y biológicos:Reservorio 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:Evaporación de spray puede formar núcleos de condensación de nubes.
Observación:
Si la circulación oceánica es afectada por el calentamiento global →
Pueden esperarse grandes cambios en el sistema climático.
Propiedades del agua salada
Variables importantes:
Temperatura: ~3,6ºC [valor promedio]
Salinidad: ~ 34 g/Kg [valor promedio]
Densidad
Relaciones:
+ Sal → + Densidad (relación lineal)
+ Temperatura → - Densidad (el agua se expande)
Estructura vertical de temperatura
Aguas superficiales cálidas. [La luz sólo penetra unas decenas de metros]
Gradiente vertical de temp. entre los 500-100m: termoclina.
En profundidad: temp. casi uniforme ~ 2ºC.
3 secciones verticales:
Mixed Layer:
Luz, vida marina.
Se calienta por radiación solar.
Capa bien mezclada por los vientos.
Aisla al océano profundo.
Estructura vertical de temperatura
Termoclina:
La temperatura baja muy rápido.
Zona de transición.
Estructura vertical de temperatura
Océano profundo
Esta agua se produce en pocas regiones del mundo.
- Temp → + CO2 puede absorver
Estructura vertical de temperatura
Baja concentracion de nutrientes en superficie.[La luz define la zona eufótica donde viven las plantas oceánicas que requieren luz para la fotosíntesis. Las plantas, y el zooplancton que las consume, asi como otros organismos en la cadena alimentaria absorben la mayoria de los nutrientes y el dioxido de carbono disponible en la superficie.]
Gradiente de concentración hasta los 1000m.
En profundidad: concentración de nutrientes uniforme. [Cuando los organismos mueren precipitan]
Estructura vertical de nutrientes
CO2 en el océano
- Temp. → + Co2 puede absorver 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.
La existencia de la termoclina atrapa al CO2 en las profundidades y el océano actúa como reservorio de CO2.
¿Por qué existe la termoclina?
Temperatura en una sección del Atlántico.
Océano calentado por arriba → Se estratifica (aguas cálidas arriba, aguas frías abajo). [Se inhibien movimientos verticales convectivos → No es como la atmósfera tropical].
¿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 anos... calentando las capas más profundas.
La termoclina está mantenida por las
dos grandes circulaciones oceánicas:
1) Circulación Termohalina
2) Circulacián de superficie forzada
por los vientos
Circulación general oceánica.
Notar efecto Coriolis, en circulación de superficie.
Circulación Termohalina Depende críticamente de la existencia de sal en los
océanos [pues afecta la densidad]. En latitudes altas:
Diferencia de temperatura entre aguas superficiales-profundas es pequeña.
La adición de sal provoca que aguas superficiales se hundan.
2 procesos generadores de convección oceánica:
− Evaporación: Saca moléculas de 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 mas 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.
Mares Labrador y Groenlandiason sitios de producción de aguas
profundas.Distribucion de la densidad de superficie en el invierno del HN
Labrador Groenlandia
Distribucion de la densidad de superficie en el invierno del HS
Mares de Weddell y Ross sonsitios de producción de aguas profundas.
WeddellRoss
La circulación Termohalina es muy lenta [al menos 1000 años para completar la circulación]
→ ¿Cómo sabemos de su existencia?
Evidencia de creacián de agua profunda:Distribución de tritium en el 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.
Muy estratificadoinhibeconvección.
Más evidencia: Distribución de edades del agua a 3km de profundidad.
[Los puntos indican dónde se tomaron las medidas (Broecker, 1985)]
14C
es creado en la atmósfera alta debido a los rayoscósmicos. Entraal océano a través de la absorción de CO2, y una vezdebajo de la superficiedecae.
Sitios de formaciónde aguas profundasmuestran lasedades más jóvenes.
Edades de agua a 3km de profundidad (años)
Circulación termohalina
Azul – trayectoria de masas de agua en profundidadRojo – trayectoria de masas de agua en superficie
Distribución de salinidad en el Atlántico: Evidencia Corrientes
30°S30°S 24°N24°N
(1)
(2)
(3)
(4)
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. Por lo tanto, 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.
La sensibilidad de la circulación termohalina 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.
