La circulación del océano

Palabras clave para esta unidad: Distribución del agua, océanos como almacenamiento de energía, circulación del océano, circulación termohalina, corriente del golfo, corriente del Atlántico Norte.

 

Fig 1: El océano polar entre agua y hielo juega un papel importante para la circulación global del océano. Foto: John Boyer

Agua en nuestro planeta

Los océanos cubren el 71% de la  superficie de la Tierra.  Algunos puntos son más profundos que la altura de las más altas montañas, en la mayoría de las regiones de 2000 hasta 4000 m de profundidad. Esta es una enorme cantidad de agua: 96.5% de toda el agua en la Tierra. Desafortunadamente, debido a su salinidad, esta agua no sirve como agua potable para los humanos ni tampoco para la irrigación de las plantas. Es por esto, que con la expansión de los océanos causada por el cambio climático, perdemos valiosos espacios vitales.
 

Fig 2: La gráfica  de  la derecha muestra la estructura peraltada del fondo del mar en el área del océano ártico. Aquí encontramos montañas y valles en el fondo del océano, similares a las existentes en el continente.Por favor haga clic en la foto para agrandar!Fuente : www.cyberspaceorbit.com/northpolefloor.jpg
 

Distribución del agua

La gráfica de la izquierda muestra, que la mayor parte del agua dulce (1.74% azul claro) es almacenada como mantos de hielo y glaciares, sobre todo en Antártica y Groenlandia. Pero allí no la podemos utilizar. Cerca de la misma cantidad (1.7%) está disponible como agua subterránea. De esto solamente un poco menos de la mitad (0.76% de todo el agua, verde claro) no es salada. También miramos, que sólo una pequeña parte de las reservas globales del agua (verde turquesa) corresponde a los lagos y una parte aún más pequeña está representada por el cuadro amarillo claro casi imposible de ver abajo a la derecha. Tan poca es la cantidad almacenada en los ríos y la atmósfera juntos.
  

Fig 3 (arriba): Las áreas en la gráfica muestran la distribución relativa del agua en los océanos (azul marino) y otras reservas del agua. En la parte más inferior en la esquina derecha pueden verse las más pequeñas fracciónes (gris, turquesa y amarillo), que no pertenecen al hielo y agua subterránea.
La distribución fue generada de los datos publicados en USGS Website
Gráfica: Elmar Uherek

Fig 4 (derecha): Collage distribución del agua; foto principal: Simeon Eichmann (sxc)

Los océanos como almacenamiento de energía

Cuando la tierra es vista desde el espacio los océanos parecen muy oscuros. Ellos absorben la mayor parte de la luz del sol, que sobre ellos cae, y reflejan muy poco: cerca de 4% cuando el cielo esta claro y hasta 7% si el cielo esta nublado.
 

De esta forma toman los océanos una gran cantidad de energía solar y la almacenan. Tú sabes que toma mucho tiempo hasta que una olla con agua en la estufa empiece a hervir, aunque la hornilla esté muy caliente todo el tiempo. El agua toma su tiempo absorbiendo la energía. Si alejas la olla de la estufa y apagas la hornilla, está se enfriará después de algunos minutos. Pero el agua continua estando caliente. El agua toma también su tiempo liberando la energía.
 
  

Nosotros conocemos esté fenómeno por las playas. El 21 de Marzo y 22 de Septiembre la irradiación solar es más o menos la misma. Pero en Marzo el mar está todavía frio por el invierno, en Septiembre está en cambio caliente por el verano – mucho mejor para bañarse.
  

Fig 6: El mar del Norte dos semanas antes del inicio de la primavera y dos semanas después del inicio del otoño. La posición astronómica del sol es idéntica. Pero las temperaturas del agua son claramente diferentes.
Fuente: Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie.
Haga clic en la figura para ver todos los meses.

El calor del agua superficial en el océano será transportado hacia nosotros por el viento durante muchas semanas y esto alarga el verano hasta el temprano otoño. El calentamiento rápido de la tierra y el lento calentamiento o enfriamiento del mar ocasiona brisas marinas y brisas terrenas en la costa. (La brisa marina es explicada en: ESPERE página.)
 

A veces encontramos bahías con aguas llanas. En estos lugares la energía de un día cálido puede calentar el agua y enfriarla otra vez durante la noche. Sin embargo el agua de la superficie del océano reacciona más a cambios estacionales de temperatura, se calienta en el verano y se enfría en el invierno. Esto es diferente para el agua profunda en el océano en varios centenares o aún miles de metros de profundidad. El mar profundo no se siente realmente las temporadas. Sólo si la temperatura media del aire sobre los océanos aumenta por décadas a siglos, el calor será lentamente transportado al mar profundo.
 
 

Este proceso comenzará con el cambio del clima. El mar profundo almacenará el calentamiento climático durante mucho tiempo y lo entregará a las próximas generaciones, incluso si la humanidad pueda reducir la fracción de gases invernaderos en el aire.

Fig. 8:  Cálculos basados en  modelos muestran  la reacción de la temperatura del océano durante un aumento extremo en la cantidad de bióxido de carbono tres veces los valores preindustriales (3 X 280 = 840 ppm). El efecto no alcanzaría el mar profundo hasta siglos más tarde. Fuente: IPCC 2001
 

Diferencias de temperatura y corrientes de océano.

Los océanos están en un estado de continuo movimiento lento. Ellos transportan el calor, que es dado por el Sol principalmente a las regiones ecuatoriales, hacia los polos. Uno de las corrientes de superficie es la Corriente del golfo. Corrientes de superficie cálidas y frías llevan a climas diferentes a las regiones costeras. Nosotros le llamamos clima marítimo. Pero los océanos están en movimiento no sólo en áreas cercanas a  a la superficie.
 

Fig 9: El mapa muestra las corrientes de superficie importantes en los océanos. Fuente:  Windows to the Universe / UCAR

El agua profunda es cambiada  lentamente también. Agua superficial fría y densa en las regiones polares del Sur y el Norte se hunden hacia el Ecuador en las capas profundas. Podemos simular este movimiento en un pequeño experimento. Pero el intercambio de agua profunda es muy lento. Un intercambio completo de los océanos dura cerca de 1000 años.

Salinidad

Las aguas del océano son saladas. Esto tiene importantes consecuencias para las corrientes de océano. El agua salada es más pesada que el agua dulce. Y debido a la sal, la anomalía de la densidad del agua cambia. El agua salada de 1°C es más densa que agua salada de 4°C.
 

Por contraste, el agua dulce tiene su densidad más alta en 4°C. Junto al polo norte y el polo sur  es tan frío que las aguas del océano se comienzan a congelar. Pero el hielo consiste sólo de agua dulce debido a que la sal es excluida del proceso de congelación. Por consiguiente, el agua de superficie con hielos flotante es más salada y más densa que las capas de agua profunda de la misma temperatura. Podemos concluir que el agua de superficie no sólo se hunde debido a su baja temperatura, sino también debido a su salinidad. Según los términos griegos para el calor (termos) y la sal (hals) llamamos la cinta transportadora de océano una "circulación de thermohalina".
  

Texto: Dr. Elmar Uherek (MPI - Chemistry Mainz)
Traducción: Leticia Reyes
Revisor científico y corrector linguístico : Dr. Juan Carlos Ortiz Royero (Universidad del Norte / Baranquilla, Colombia)