Tema 12 Circulación General Oceánica -...
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Tema 12 Circulación General Oceánica Curso Climatología, 2017
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Tema 12
Circulación General Oceánica
Curso Climatología, 2017
¿Por qué son importantes los océanospara el clima?
¿Por qué son importantes los océanospara el clima?
Porque pueden tener efectos directos e indirectos sobre el mismo
Efectos directos de los océanos en el clima
Tienen mucha agua:97% del agua del planeta está en los océanos.
Principal fuente de vapor de agua para la atmósfera (principal gas efecto invernadero).
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.
Es un fluido: 50% del transporte de energía del ecuador a los polos se da por el océano.
Efectos indirectos de los océanos en el clima
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)
Observación:
Viendo los diversos efectos (tanto directos como indirectos) que el océano tiene en el sistema climático, entonces uno podría
esperar que:
Si la circulación oceánica es afectada por el calentamiento global →
Se observen grandes cambios en el sistema climático.
Propiedades del agua salada
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)
Estructura vertical de temperatura
Aguas superficiales cálidas. [La luz sólo penetra unas decenas de metros]
Cambio muy importante de la temperatura con la profundidad entre los 500-100m: termoclina.
En profundidad: temp. casi uniforme y bastante mas fría ~ 2ºC.
3 secciones verticales:
Mixed Layer:
Luz, vida marina.
Se calienta por radiación solar.
Capa bien mezclada por los vientos.
Estructura vertical de temperatura
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) → aisla la zona de aguas profundas de la capa de mezcla y de la atmósfera
Estructura vertical de temperatura
Océano profundo
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 de temperatura
A diferencia de la atmósfera, el océano se calienta desde arriba provocando que las capa mas cálida permanezca sobre en superficie y la estratificación vertical inhiba los movimientos verticales de agua.
Estructura vertical de temperatura
Estructura vertical de temperatura típica en diversas latitudes
Estructura vertical de temperatura típica en diversas latitudes
CO2 en el océano
- 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.
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
¿Por qué existe la termoclina?
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 años, calentando las capas más profundas.
Temperatura en una sección del Atlántico
¿Por qué no existe una temperatura más uniforme con la profundidad 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
La termoclina está mantenida por las dos grandes circulaciones oceánicas:
1) Circulación Termohalina
2) Circulación superficial
Circulación general oceánica
La termoclina está mantenida por las dos grandes circulaciones oceánicas:
1) Circulación Termohalina
asociada a cambios en la T y Sinvolucra aguas profundas
2) Circulación superficial
forzada por los vientos
Circulación general oceánica
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: Sólo 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.
Mares Labrador y Groenlandiason sitios de producción de aguas
profundas.Distribucion de la densidad de superficie en el invierno del HN
Mar deLabrador
Mar de Groenlandia
Distribucion de la densidad de superficie en el invierno del HS
Mares de Weddell y Ross sonsitios de producción de aguas profundas.
Mar de Weddell
Mar de Ross
Circulación termohalina
Azul – trayectoria de masas de agua en profundidadRojo – trayectoria de masas de agua en superficie
Circulación Termohalina En las diapositivas anteriores, los círculos marcan las
posiciones de los mares de Labrador y de Groenlandia en el Atlántico Norte, y los mares de Ross y Weddel cerca de la Antártida.
Luego de hundirse las aguas en el Atlántico Norte, empiezan a fluir hacia el sur, atraviesan el ecuador, y se unen a la corriente circumpolar Antártica.
Parte de esa corriente, a su vez, se bifurca hacia el océano Índico y luego hacia el Pacífico, donde ascienden y vuelven como aguas superficiales hacia el Atlántico Norte.
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 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 del contenido de
14C (Broecker, 1985)]
14C
es creado en la atmósfera alta debido a los rayoscósmicos.
Entra al 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)
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.
