ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURAINSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

UNIDAD TICOMN CIENCIAS DE LA TIERRA

Cruz Segundo AlejandroOlgun Cobos Daniel AlejandroSols Zapata Luis AntonioVargas Hernndez Felipe

Profesor: Alejando Mendoza Maravillas

Grupo: 2FV6

Materia: Oceanografa Fsica

Carrera: Ing. Geofsica.

Tema: Termometra Marina Fecha: 09/09/2014

INDICETermometraFactores que influyen en la temperatura de los Ocanos Temperatura Densidad del Agua de Mar SalinidadInstrumentos para la medicin de la temperatura del Ocano Batitermgrafo Instrumento CTD Botellas de Petersen-Nansen

Transferencia de Calor a travs de la superficie ocenica Suns Radiative Energy Back Radiation Evaporacin Sensible Heat Loss

Factores que influyen en la temperatura de los ocanos.

TemperaturaLa temperatura del ocano decrece con la profundidad, por lo general este decrecimiento es ms rpido cerca de la superficie que en la partes ms profundas. La parte superior de los ocanos es conocida comocapa superficial. Despus sigue una capa donde la temperatura cambia rpidamente llamada termoclina. La termoclina separa la capa superficial de lasaguasprofundas de los ocanos. Las caractersticas de la termoclina varan con la estacin, hacindose ms fuerte en verano cuando la capa mezclada es ms caliente, y ms dbil en invierno cuando la capa superficial es fra. Debajo de la termoclina la temperatura de las aguas cambia gradualmente con la profundidad, volvindose casi isotrmica otra vez. El agua en la mitad de la parte baja de todos los ocanos es uniformemente fra. El 50% del agua de los ocanos es ms fra que 2.3C.ElSolllega a la capa superficial de los ocanos y calienta el agua. El viento y las olas mezclan esta capa de la superficie con las que le siguen, de manera que el calor tambin se mezcla en direccin descendente. Latemperaturade la superficie del agua vara fundamentalmente con la latitud. Los mares polares (alta latitud), pueden ser tan fros como -2C (28.4 grados Fahrenheit), mientras que el Golfo Prsico (baja latitud), puede ser tan caliente como 36C (96.8 grados Fahrenheit). El agua de los ocanos tiene un promedio desalinidadde 3.5%, se congela a -1.94C (28.5 grados Fahrenheit). Eso significa que en latitudes altas se puede formar hielo. La temperatura promedio en las aguas de la superficie ocanos es de aproximadamente 17C (62.6 grados Fahrenheit).Temperatura potencial:la temperatura de una parcela del ocano de las capas profundas ser afectada por la presin. El concepto de temperatura potencial se deriva de la primera ley de la termodinmica, la que se puede expresar como:E = Q + WDonde E es la energa interna por unidad de masa, Q es la cantidad de calor proporcionado por unidad de masa, y W el trabajo hecho por unidad de masa. Los procesos termodinmicos pueden ser adiabticos o isotrmicos. En los procesos adiabticos no hay intercambio de calor con los alrededores (Q = 0). Un elemento de agua de mar que se mueve adiabticamente de un punto de presin a otro de diferente presin experimentar una expansin o una compresin debido a W. Cuando un elemento de agua de mar se expande adiabticamente su temperatura decrece (disminuye la energa interna); lo contrario sucede cuando un elemento de agua de mar se comprime adiabticamente (el caso de las capas profundas). Dado que los cambios de temperatura debidos a los procesos de expansin o compresin adiabticos no interesan al seguir las propiedades del agua de mar, en oceanografa se define la propiedad temperatura potencial, la que si se conserva al seguir el elemento de fluido, para comparar la temperatura del agua a un punto de presin con respecto a la temperatura del agua con respecto a otro punto de presin. Temperatura potencial es la temperatura que tiene un elemento de fluido que se ha movido adiabticamente a la superficie. En oceanografa se usa comnmente la superficie del mar como la presin de referencia para calcular la temperatura potencial, cuando se estn analizando las capas superiores.Densidad del agua de mar.Ladensidadtiene gran significado en la circulacin ocenica. Se expresa en gramos por centmetro cbico. La densidad del agua depende fundamentalmente de la temperatura y la salinidad.El agua pura (destilada) alcanza un mximo de densidad a 4c y es igual a 1. Por otra parte, cuando se agregan iones a un volumen fijo de agua su masa aumenta. As, un aumento de salinidad produce un aumento en la densidad del agua, por lo tanto, como el agua de mar es una solucin (contiene sales en disolucin) es ms densa.Variacin de la densidad con la salinidadLa salinidad tambin afecta la temperatura a la cual el agua de mar se congela; as, a medida que la salinidad aumenta se requiere una temperatura de congelacin ms baja. El punto de congelacin disminuye regularmente de 0c en el agua pura a 1.9c en el agua salada a 35o/oo.

Variacin del punto de congelacin con la salinidadLa temperatura tambin afecta la densidad del agua de mar. As, la densidad disminuye con el aumento de la temperatura y mientras ms fra sea, el agua ser ms densa.Variacin de la densidad con la temperatura

Instrumentos para la medicin de la temperatura del Ocano.

BatitermgrafoEn los ocanos la temperatura presenta variaciones sobre todo en sus capas superficiales, por lo que los oceangrafos fsicos han construido aparatos para registrar las variaciones en puntos localizados muy prximos de estas capas superficiales. Estos aparatos se llamanbatitermgrafos.Con estos registros trazan grficas que permiten conocer las variaciones de la temperatura a profundidades moderadas.

Batitermgrafo.

Los batitermmetros tienen la ventaja de funcionar, mientras el barco est navegando hasta a velocidades de 18 nudos, pero la ms recomendable es la de 12 nudos; se les lanza desde el barco sujeto a un cable de alambre mediante un ginche para ese propsito, y esta operacin es rpida y relativamente fcil. El aparato penetra verticalmente en el agua, a pesar de la velocidad del barco, y registra directamente la temperatura en relacin con la profundidad hasta los 300 metros. Su precisin no es muy elevada, pues no va ms all de un dcimo de grado, pudiendo registrar temperaturas entre menos 2C y 32C.

Instrumento CTDHoy en da, los instrumentos CTD son la manera ms importante para medir las caractersticas del agua tales como la salinidad, temperatura, presin, profundidad y densidad. Las siglas CTD significan; Conductividad-Temperatura-grabador de Profundidad (Depth, en Ingls).Un instrumento CTD es colocado en el agua para hacer mediciones. A medida que el instrumento CTD es sumergido en el agua, (o a medida que se mantiene a un mismo nivel), las mediciones de conductividad, temperatura y profundidad son registrada continuamente. Esto suministra una descripcin muy detallada del agua que est siendo examinada.Los instrumentos CTD miden directamente tres importantes cantidades - conductividad, temperatura y presin. Mediante la medicin de la conductividad (cun fcilmente se desplazan las corrientes de agua a travs del agua siendo examinada), los cientficos pueden obtener mediciones de la salinidad en esa muestra de agua. Esto es posible, porque la corriente elctrica se traslada mucho ms fcilmente a travs del agua con mayor contenido de salinidad. La salinidad semide en, psu(unidades de salinidad prcticas).Un instrumento CTD tambin midela temperaturadel agua. En un CTD, los sensores que se utilizan para medir la temperatura del agua, son muy precisos.Finalmente, un instrumento CTD mide la presin. La presin se registra en decibares. Debido a que la profundidad y la presin estn directamente relacionadas, una medicin en decibares puede ser convertida a metros de profundidad. Convenientemente, la presin "X" en decibares, es prcticamente igual a la presin encontrada a la profundidad "X" en metros. Por ejemplo, aproximadamente a 500 metros debajo de la superficie, la presin se haya justo a 500 decibares.La densidad del agua se calcula si se conocen las mediciones de conductividad (salinidad), temperatura y presin del agua.Las mediciones de conductividad, temperatura y presin son registradas en forma digital. Pueden ser almacenadas mediante el instrumento CTD, y transferidas a una computadora personal una vez que el CTD haya sido extrado del agua, o la informacin transferida puede circular continuamente a travs de un cable conectado desde el instrumento CTD a una computadora personal, en el barco o muelle.

Botellas de Petersen-NansenEntre estos instrumentos se encuentranlas botellaspara tomar muestras de agua, que han sido construidas de diversas formas y combinadas con los termmetros son los aparatos ms antiguos usados por los oceangrafos de todos los pases. La primera botella fue construida por Hooke en 1667.Entre estas botellas se encuentrala botella de inversin,ideada en 1912 por el oceangrafo Fsidjot Nansen. Est formada por un tubo metlico en cuyos extremos se hallan dos vlvulas exteriores de paso que se mantienen abiertas durante su descenso. Mediante la cada de un peso llamado mensajero, enviado desde la superficie que corre sobre el cable de sostn de la botella, se provoca el cierre de las vlvulas atrapando una muestra de agua de uno o dos litros, a fin de determinar su salinidad y contenido de oxgeno. El mensajero queda libre en el cable para deslizarse por l y hacer invertir a las siguientes botellas hasta llegar a la mayor profundidad.Esta botella est provista de 2 tubos portatermmetros en donde se colocan lostermmetros de inversin,que fueron diseados por la firma Negretti Zambra de Londres en 1874, y que han evolucionado hasta llegar a los que se manejan en la actualidad y que tienen una precisin hasta de 0.01C. Estos termmetros operan de tal manera que slo pueden registrar la temperatura en el momento en que la botella se voltea. En la misma botella se coloca untermmetro auxiliarque permite registrar la temperatura en el momento de hacer la lectura en el inventario, con el fin de hacer las correcciones necesarias, ya que la lectura se hace en la superficie del agua a una temperatura diferente a la que se encontraba en la profundidad.

Botella de tipo Nansen.

Movimiento de la botella de Nansen.Los fenmenos, el de inversin y el auxiliar, ocupan el interior de un tubo de vidrio grueso cerrado, lo que hace al dispositivo insensible a la presin de inmersin por lo que se les llama termmetros de inversin protegidos; tambin existen los no protegidos expuestos a la presin y cuyo protector est abierto por uno de sus extremos que sirven para determinar la profundidad a que se hacen las observaciones.Cuando los instrumentos son izados a bordo, las temperaturas se leen con gran cuidado utilizando una lente de aumento, mientras el agua de las botellas se recoge en frascos de vidrio, donde se guarda para los anlisis posteriores.

Transferencia de calor a travs de la superficie ocenicaDebemos de tomar en cuenta que para el estudio de la temperatura ocenica se deben tomar ciertas variables que afecta a este, esto se debe a la interaccin que hay entre la atmosfera y el ocano. Todo comienza con la trasferencia de calor a la Tierra, el sol irradia energa la cual es absorbida por la Tierra que tiene la caracterstica de ser un cuerpo negro.Este factor de radiacin va depender de estos 4 factores que se mencionaran a continuacin:1.- Radiacin de onda corta que recibe del sol.2.-Espectro infra rojo radiactivo que esta dado entre la atmosfera y el ocano.3.- El calor Perdido del ocano por evaporacin del agua.4.-El calor que esta dado entre la atmosfera y el ocano en donde haya una diferencia de temperatura entre la superficie del ocano y la atmosfera.Estos estn involucrados en la energa radiactiva emitida por el sol, evaporacin y prdida de calor sensible, e irradiacin por la Tierra.Cuando la energa radiactiva es emitida por el Sol la tierra tomara 2 posturas una de absorcin y otra de scattering. En la de absorcin guardara el calor que proviene a travs de esa energa en movimiento y la distribuir en todas las zonas de la Tierra incluyendo el ocano, la cantidad de calor que entra al ocano es proporcional a la que sale, para el otro caso que es el scattering lo que sucede es que las partculas de energa a veces son reflejadas por las nubes e inclusive por el agua y lo que les pace a esas partculas es que dividen el rayo solar convirtindolo en varios tipos de rayos los cuales afectaran al tipo de ocano por la longitud de onda que tomen estos por eso es que hay ocanos de agua ms clara que otros.Los otros efectos que estn involucrados como la evaporacin y prdida de calor sensible van de la mano, el que afecta al ocano en perdida de calor es la evaporacin porque lo que sucede es un efecto pequeo de conveccin, este proceso se rige por un flujo turbulento ms que por interaccin de molculas , si el agua entra en un proceso de inestabilidad con relacin a la atmosfera esta tratara de absorber mas vapor de agua por entrar en un proceso de instauracin estar motivado a adquirir ms vapor de agua que est caliente. En el proceso de prdida de calor sensibles pues involucra 2 procesos de transferencia de calor conduccin y conveccin donde el agua aportara ms calor a la atmosfera.Algunos datos importantes o numricos con respecto a la prdida y ganancia de calor en el ocano: Calor promedio absorbido por la superficie del ocano 360cal/cm2 cada da Las longitudes de onda49% espectro de luz visible.9% rayos UV.42% rayos infrarrojos. Albedo para los ocanos con hielo30-40%. Promedio de prdida de calor por Evaporacin590cal/g.Equipo para medicin de temperatura

ARGOS

Este equipo nos proporciona datos de temperatura y salinidad del ocano a continuacin se describir sus caractersticas y funciones.

Objetivos: Prever una descripcin cuantitativa de los cambios de estado de la superficie ocenica y patrones de variabilidad climtica desde meses hasta dcadas, incluyendo el almacenamiento y transporte de calor y agua fresca.

Los datos intensificaran los valores del altmetro de jason a travs de una medicin de temperatura en superficie, salinidad y velocidad con suficiente cobertura y resolucin que permita una interpretacin altimtrica de la superficie ocenica. Creacin de modelos Principalmente documentara por temporadas a la variacin del clima.La misin de este equipo es quedarse parado o a la deriva en el mar y en cierto punto tomar mediadas de los valores de temperatura y salinidad del ocano para obtener una intercalacin de datos de temperatura y salinidad. Caractersticas FsicasEst compuesto de 3 subsistemas: Hidrulica: Control a flote ajustado va satlite, as es que el flotador puede salir a flote o sumergirse Microprocesadores: manejan el control y el horario del aparato Sistema de transmisin de datos: va satlite.

Peso Aproximado: 25 KgMxima profundidad de operacin: 2000mDatos obtenidos de un modelo ProvorFeaturesPressureTemperatureSalinity

Rango0 to 2000 dBar-5C to 35C0 to 40 PSU

Resolucin0.1 dBar0.001C0.001 PSU

Precisin 1 dBar 0.002C 0.003 PSU

Drift