Circulación general oceánica

Batimetría

Los océanos cubren el 71% de la Tierra, y tienen una profundidad promedio de 4kmLas cuencas están atravesadas por dorsales.

Una cuenca oceanica tipica comienza en la costa con la plataforma continental extendiendose hastauna profundidad de 200 m. La plataforma puede variar en ancho desde unas decenas de metros amiles de kilometros. La plataforma termina usualmente en forma abrupta dando lugar al talud, unazona de gran pendiente (entre 5% y 10%). El talud conecta con el fondo marino que tiene unapendiente 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 profundoFrío, 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- temperaturas – 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

La salinidad se mide en “practical salinity units” (psu)o sin unidades.ρ aumenta con la salinidad y disminuye con la temperatura

=T ,s ,p

=T , s

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 girossubtropicales.

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 capalimiteoceanicaes muchomas profunda en invierno

Termoclina estacional(en latitudes medias, superpuesta

a la termoclina permanente)

Invierno → verano Verano → invierno

●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.

Sitios de formación de aguas profundas

Distribucion de la densidad de superficie en el invierno del HN Mares Labrador y Groenlandia

son sitios de formación de aguas profundas.

Mares de Weddell y Ross sonsitios de formación de aguas profundas.

Distribucion de la densidad de superficie en el invierno del HS

WR

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 estratificadoinhibeconveccion.

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 rayoscosmicos. Entraal oceano a traves de la absorcion de CO2, y una vezdebajo de la superficiedecae.

Sitios de formacionde aguas profundasmuestran lasedades mas jovenes.

Circulación termohalina

Azul – trayectoria de masas de agua en profundidadRojo – trayectoria de masas de agua en superficie

Gu and Philander (1997)

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.

Corte longitudinal en el Pacifico

CorrienteSubsuperficialequatorial

Seccion longitudinalmuestra las dos

circulaciones: la termohalinay 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 lasAguas Centrales de la termoclina pues bombea agua de superficie fuerade 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 energéticoen el tope de laatmósfera.

La atmósfera recibemás radiación solaren los trópicos y menosen los polos.

La distribución de energía NETA evidencia un balance que no es por columna atmosférica y por lo tanto implica untransporte.

+- -

¿Cuanto calor transportan los océanos?

Para mantenerel balance energético terrestre la atmósfera yel océano deben transportar energía

Transporte de energiapor atm+ocn

Los océanos absorben calor preferentemente en los trópicos y pierden elcalor en latitudes altas del hemisferio norte.

Transporte de calor medio anualExcepto en los tropicos, la atmosfera

domina el transporte de calor

¿Que componente de la circulación oceánica transporta mas calor?