En este curso, el estudiante aprenderá las bases de la ciencia oceanográfica. Cómo se clasifica y se ha formado el fondo marino, cómo funcionan los actuales sistemas de análisis del mar por satélite, la química del océano y los procesos que han llevado a su formación. Este curso enfoca la meteorología y climatología oceánicas desde la perspectiva de los conocimientos básicos que necesitan los navegantes para participar en una regata como la Barcelona World Race, la única una vuelta al mundo sin escalas con dos tripulantes.
1.3 Vídeo: Formación de agua densa y masas de agua
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Oceanografía: una clave para entender mejor nuestro mundo
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1B. El Mediterráneo: un modelo de océano - Masas de agua y circulación
En este módulo aprenderás como se forman las aguas densas y las masas de agua. Donde se utilizará el Mediterráneo como un modelo de océano. Así como también algunos de los conceptos fundamentales de la dinámica marina, qué es Coriolis y cómo se forma la fuerza del gradiente de presión. Además la importancia de la topografía dinámica y circulación geostrófica. Esperamos sea de tu agrado.
Познакомьтесь с преподавателями
Jordi Salat
Institut Ciències del Mar, CSIC
Jordi SerraDr.
Grupo de Geociencias Marinas
[MUSIC]
Hoy vamos a hacer una introducción a un tema muy importante que es la formación de
agua densa.
Toda el agua que está en el fondo del océano,
estuvo en algún momento en la superficie, pero si está en el fondo es que se hundió.
Y se hundió es porque adquirió una densidad superior
a la que tenía cuando estaba en superficie.
Por lo tanto el proceso de formación de agua densa y de agua profunda,
es algo fundamental en todos los océanos.
Vamos, como no puede ser de otra manera, a utilizar ejemplos del Mediterráneo.
La zona que nos concierne, tenemos Barcelona en esta zona de aquí.
En blanco no se ve Barcelona, la vamos a poner redondear negro, perfectamente.
Pero la zona donde vamos a ver cómo se produce agua densa no es tanto ésta,
sino que en principio vamos a fijarnos en esta de aquí.
Esta zona que es más profunda, llamada Golfo de León, recibe generalmente
vientos del norte en invierno, fríos, a veces muy fríos.
Que por un lado favorecen el enfriamiento propiamente del agua,
pero por otro también introducen mucha energía mecánica.
Y la evaporación que sabemos que es importante el viento para la evaporación.
Por lo tanto, es una zona donde el enfriamiento de invierno
lleva a una formación de agua densa.
Sin embargo, en esta zona que estamos hablando aquí,
esta agua densa, esta uniformización de la parte superior,
alcanza una capa que está a una cierta distancia
de agua que es algo más salada y algo más caliente.
Y esta es una cuestión importantísima para formar aguas profundas.
Vamos a distinguir lo que sería por lo tanto,
aguas densas que se producen en invierno.
Y se producen en la zona templada más o menos en todas partes,
donde el agua superficial se enfría, se mezcla,
y esta mezcla puede alcanzar profundidades distintas.
Según el clima de la zona,
o según el tiempo atmosférico que tengamos aquel invierno.
El agua que se va a formar va a ser más o menos fría, más o menos salada,
y por lo tanto va a alcanzar profundidades más o menos importantes.
Esto es formación simplemente de agua densa, en invierno.
Que puede ser que no alcance mucha profundidad,
pero puede ser que realmente se hunda y vaya
a lugares lejanos de la zona donde se ha formado esta agua más densa.
Pero el enfriamiento y el aumento de salinidad, generalmente,
no son demasiado compatibles.
Y por lo tanto, realmente cuando se forma agua muy densa,
que tiene que ser por un lado fría y por otro lado salada.
Generalmente es porque se mezclan dos aguas, una fría y una salada.
Con temperaturas similares, en general el agua salada es algo
más caliente y el agua fría es algo menos salada.
Pero la mezcla produce en agua fría y salada y más fría y
más salada que el agua del entorno.
Esta agua sí que se hunde hasta el fondo.
Esta mezcla importante de aquí se produce en invierno y la verdad es que en invierno
hemos visto que toda esta zona de aquí muestra unas temperaturas alrededor de 12,
13 grados.
En la parte sur vemos que hay unas temperaturas algo mayores,
estamos en la parte del sur.
Pero en esta parte de aquí no vemos ninguna diferencia de temperaturas.
¿Ocurre algo?.
¿En todas partes tenemos la misma situación?
No.
Y esto lo vemos perfectamente con esta otra fotografía, donde los
colores son proporcionales o representan clorofila.
Y nos damos cuenta que las zonas azules, son las que tienen muy poca clorofila.
Es decir, no hay algas prácticamente, microscópicas que produzcan una
coloración ligeramente distinta, el agua podríamos decir es transparente.
Y las zonas con colores amarillos o rojos serían las zonas donde el agua
realmente tiene una cantidad de clorofila y es algo más verde, podríamos decir.
Fijaos pues que en esta zona de aquí hay una zona donde no hay prácticamente algas.
¿Por qué?
Es una zona precisamente donde se está produciendo esta mezcla intensa.
Es curioso porque la vida que se produce encima de lo que es una situación
móvil, una estructura física que se hace y se deshace y se mueve,
es la que muchas veces nos revela este funcionamiento.
Estas formas, por ejemplo.
Estas flechas que estoy indicando son remolinos
que los propios organismos ponen de manifiesto.
Y de la misma manera este, digamos agujero azul,
también lo pone de manifiesto mejor los organismos que no la propia
temperatura o la salinidad y, ¿por qué aquí no hay organismos?
Simplemente porque hay una mezcla vertical intensa, y los organismos, las alagas,
requieren luz para vivir.
Y resulta que las algas pasan algo de tiempo en la superficie con luz,
pero luego viajan hasta profundidades de más de mil metros y se pasan la mayor
parte del tiempo a oscuras.
Al pasar la mayor parte del tiempo a oscuras no puede desarrollarse
una población de algas.
Por lo tanto, no puede vivir una población de algas que de coloración y que
forme masas importantes, y por lo tanto el agua está absolutamente transparente.
En esta zona he dicho que por debajo de esta agua de invierno que se está
mezclando hay agua ligeramente más caliente y ligeramente más salada.
Vamos a ver ahora unos perfiles de unas estaciones de unos perfiles de esta zona
y unos perfiles de una zona algo más al sur.
Para ver la diferencia que hay de la posición justamente de esta agua
algo más salada, de esta zona respecto a la otra.
Y esto es importante porque es lo que determina que en esta zona
haya realmente formación de agua muy profunda o agua, digamos, muy densa.
Y en cambio aquí no llega a formarse esta agua densa.
Estos perfiles
son en la zona.
Este sería en la zona norte, este sería en la zona norte.
Dos estaciones próximas.
Pero fíjense que tenemos, el color rojo sería la densidad.
Tenemos pues agua que aumenta la densidad y a partir de una cierta profundidad,
prácticamente la densidad varía muy poco, es de 1029,1 más o menos.
Pero aquí hay una zona donde hay un mínimo de oxígeno y un máximo de salinidad.
La salinidad viene representada por el color fucsia, y el oxígeno azul.
El mínimo de oxígeno y el máximo de salinidad,
el máximo de salinidad y el mínimo de oxígeno, son
señal de que hay un agua más vieja que viene de otro lugar.
Y esta agua es justamente agua que viene de la cuenca oriental del Mediterráneo,
es la que llamamos Agua Levantina Intermediaria.
Un agua que se mueve en una profundidad intermedia y viene de la cuenca oriental,
es más salada y algo más caliente.
Aquí en esta zona del norte encontramos el núcleo, digamos,
la señal a una profundidad de unos ciento, ciento y pico de metros.
Mientras que más al sur, la señal del
máximo de salinidad y el mínimo de oxígeno,
están en 400 o 500 metros.
Es decir, 400 o 500 metros es relativamente lejos,
100 metros es muy cerca de la superficie.
¿Ésto qué quiere decir?, que en la zona norte el agua levantina está
más hacia la superficie, es un lugar donde esta agua se incorporará a la mezcla.
Agua muy fría en superficie, relativamente salada pero no necesariamente muy salada,
se mezcla con agua algo más caliente pero significativamente más salada.
Y dan lugar a un agua que es el agua profunda,
que tiene una salinidad relativamente alta y una densidad máxima para la zona.
No todos los años se produce la misma cantidad de agua profunda,
no todos los años tienen las mismas características.
Aunque más o menos se repite.
Algunos años, ocurre que en estas entradas de aire polar o aire del
norte que producen temporales importantes en toda esta zona,
hay años en los cuales es algo más frío.
Estos fenómenos de mezcla turbulenta y de formación de agua profunda se
documentaron por primera vez de una manera digamos suficientemente clara.
Finales de los años 60 principios de los 70.
Estos gráficos pertenecen a estos primeros trabajas y realmente
la situación que vemos que las zonas donde el agua está mezclada.
Tienen una anchura más o menos de unas decenas de kilómetros,
entre 10, 20, 30 kilómetros, variable.
Y que a los lados de estas zonas bien mezcladas, hay una cierta estratificación.
Es decir que se bautizó estas estructuras como chimeneas,
por el hecho de que además aquí había una mezcla vertical importante.
Y que además ventilaba o comunica la parte inferior con la parte superior.
Es decir, en estas zonas el agua profunda está comunicada con la de la superficie,
hay una circulación.
¿Qué ocurre después de estas situaciones?.
Lógicamente después de esta mezcla el agua vuelve a tapar.
Y además, la mezcla ha producido otra cosa.
Y es que ha hecho que agua, digamos más profunda,
o agua sino profunda del todo que está fuera de la superficie,
se haya mezclado y haya enriquecido con nutrientes el
agua superficial, es decir la primavera ha llegado.
¿Qué es la primavera en el mar?
A final de inverno empieza la primavera marina.
A final de invierno la mezcla vertical
a puesto nutrientes que estaban en el agua profunda y oscura en la superficie
al alcance de la luz solar y por lo tanto es cuando hay crecimiento de las algas.
Y por lo tanto, la clorofila aumenta en las capas superficiales en primavera.
Y en primavera el agujero azul, esta zona de mezcla vertical, desaparece.
En años donde hay mucho frío, como fue por ejemplo el año 2005,
hubo una irrupción de aire frío que duró unos cuantos días,
y además muy frío, ocurre un fenómeno especial.
Y es que, en este año por ejemplo, estos perfiles que vimos antes,
con un ejemplo, ahora vemos particularmente el invierno del 2005.
La uniformidad es increíble pero además la densidad del agua superficial
en la zona costera alcanzaba no sólo la densidad del agua profunda,
pero no una densidad superior a la densidad del agua profunda.
¿Qué es lo que ocurre?
Lo que ocurre es que en la costa generalmente en invierno.
Esto seria un diagrama T/S que you vimos, es decir,
temperaturas, y salinidades, datos de la costa de Catalonia,
de la costa alrededor de Barcelona del año 2003, 2004 por ejemplo.
Muestran aguas en invierno con unas salinidades
que están cercanas a 38 gramos por kilo.
Y unas temperaturas que están alrededor de 12 y 13 grados,
que son las temperaturas típicas de invierno.
¿Pero este año qué ocurrió?
Había habido un tiempo relativamente seco y además hubo mucho frío.
Lo que pasó es que hubo una mezcla intensa
y lo que aumentó mucho en el agua superficial fue la salinidad.
Y además con temperaturas más o menos iguales
en las estaciones típicas que visitamos en aquella época.
Y sin embargo, en estaciones donde había una influencia de agua continental,
influencia del Ebro por ejemplo.
Pues las temperaturas bajaron más, es decir nos encontramos
que las temperaturas pudieron alcanzar temperaturas de once grados.
Con salinidades no particularmente bajas, sino salinidades relativamente altas.
Es decir, estas aguas de la costa eran aguas muy densas,
las aguas muy densas, fijaos que las aguas densas,
el agua profunda tiene una densidad de 1029,1 más o menos.
Estas aguas tienen densidades iguales o superiores a la profunda.
Si comparamos las aguas del invierno de 2005 en la costa
con las aguas profundas o las aguas de fondo documentadas por distintos autores.
Nos damos cuenta que tienen densidades mayores y salinidades del mismo orden,
pero temperaturas mucho más bajas.
La cuestión clave es que hay un proceso típico
que ocurre siempre pero a veces es más importante y es el siguiente.
Aparte de la formación de agua densa en esta zona,
hay que tener en cuenta que en la plataforma es
un lugar donde el grueso del agua es menor,
alcanza 50, 100 metros.
Y donde el enfriamiento puede llegar a uniformizar una capa de agua.
Que luego cuando llega la uniformidad hasta el fondo
se enfría toda ella, es decir, toda ella se enfría y puede ir enfriando más.
Además en la zona que recibe aguas del Rodano,
o recibe aguas de la lluvia de escorrentía.
Por lo tanto es un agua relativamente menos salada,
pero que puede llegar a enfriarse mucho.
El resultado es que muchas veces alcanza
densidades suficientes como para que
pueda ver descenso de agua de la plataforma
que baja hacia las profundidades.
Lo que pasa es que en este viaje hacia las profundidades,
que generalmente se hace muchas veces a lo largo de los cañones submarinos,
encuentra agua algo más caliente, densa, y se mezclan.
El resultado está en que muchas veces se produce una cierta cantidad de agua.
Diríamos que cada año se produce una cierta cantidad de agua densa que va hacia
el fondo o a profundidades importantes que proviene de la zona costera.
Y en particular el año 2005, toda la
costa tenía agua realmente
muy densa que bajó y formó un agua especialmente densa este año.
En resumen, en invierno se forma agua densa,
el grado de densidad indicará o marcará la profundidad que alcanzará.
Más o menos en todas partes cada año se repite el mismo tipo de invierno,
el mismo tipo de clima, con pequeñas variaciones interanuales.
Lo que ocurre a nivel del Mediterráneo es que se forman,
en distintos lugares, como veremos, o como podéis ver además en vuestros documentos,
agua profunda en distintos lugares, aguas intermedias.
Y que estas circulan siguiendo más o menos la propia densidad a la altura,
a la profundidad que les corresponde.
Pero hay cierta variabilidad interanual.
En los océanos ocurre algo parecido, también siempre se produce en los mismos
lugares agua profunda o agua de fondo, con cierta variabilidad interanual.
Por lo tanto, veremos en la siguiente introducción
cómo estas aguas del Mediterráneo se distribuyen y cómo circulan.
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