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Circulación general oceánica

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El Sistema Climático 2020

1) Circulación forzada por el viento

2) Circulación termohalina

1) Circulación forzada por el viento

2) Circulación termohalina→ estructura vertical ocánica

Estructura vertical de temperatura

● Aguas superficiales son mas calidas.

● Existe un gran gradiente vertical de temperatura 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 permanente y estacional

Termoclina estacional(en latitudes medias, superpuesta

a la termoclina permanente)

Invierno → verano Verano → invierno

0

100 m

A16

Por debajo de la capa límitees posible distinguirdiferentes tiposde masas de agua, caracterizadaspor T y S

Una vez debajo de la capa superficial en contacto con la atmosfera, T y S se conservan permitiendo la identificacion de

masas de agua. T y S lejos de la superficie solo pueden cambiar a traves de la fricción y advección.

● Algunas masas de agua– Aguas Profundas del Atlántico Norte (NADW)

● T=2-4 C, S=34.9-35

– Aguas Antarticas de Fondo (AABW)● T=-0.5-0 C, S=34.6-34.7

– Aguas Antárticas Intermedias (AAIW)● T=3.0-4.0 C, S=34.2-34.3

12N, A16

NADW

DiagramaT-S

Surface Waters Central Waters

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).

Algunas masas de agua varian sus caracteristicas con la profundidady por lo tanto estan representadas por lineas en el diagrama T-S. Ejemplo: aguas centrales de la termoclina permanente

●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 Groenlandiason 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 océano por causa de pruebas con bombas atómicas.

Se observa que en 10 años aumentó la cantidad de tritio en aguas profundas

Muy estratificadoinhibeconveccion.

Mas evidencia: Distribución de edades del agua a 3km de profundidad. Los puntos indican donde se tomaron las medidas (Broecker, 1985)

Carbón radiativo es creado en la atmósfera alta debido a los rayoscosmicos. Entraal océano a través de la absorción de CO2, y una vezdebajo de la superficiedecae.

Sitios de formaciónde aguas profundasmuestran lasedades mas jovenes.

Circulación termohalina

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

Esquema de la circulación general oceánica

X X. .

Vientos alisios

Vientos del oeste

Barreiro et al 2008

Circulacion regional

Peterson and Stramma 1991

Salinidad en superficie

Guerrero et al 2014

Afloramientos costeros en Uruguay

Trinchin et al 2019

Trinchin et al 2019

January snapshot of the upper layer horizontal velocity and temperature fields derived from the Miami Isopycnal Coordinate Model (Micom). The red and blue lines show schematically the regions of higher velocity and where the flow is relatively well organized. The thick blue line represents the Malvinas Current and the Malvinas Return and the thick red line represents the Brazil Current.

The thick white lines indicate two hydrographic sections.

Piola y Matano 2001

Vertical potential temperature ( C), salinity and dissolved oxygen (mmol/Kg) sections from the Brazil/Malvinas Confluence near 38 S. Water masses identified by property extrema are labeled as follows: TW, Tropical Water; SACW, South Atlantic Central Water; AAIW, Antarctic Intermediate Water; UCDW, Upper Circumpolar Deep Water; NADW, North Atlantic Deep Water; LCDW, Lower Circumpolar Deep Water.

Esquema de la circulación general oceánica

circulación forzada por los vientos + circulación termohalina

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

Criosfera

GlaciaresNieve

Capas de hielo continental

Hielo oceánico

Suelo congelado (permafrost)

Hielo en ríos y lagos

● La criosfera – contribuye al albedo terrestre – Influencia la circulación termohalina a través de

cambios en el contenido de sal– Es un reservorio de agua que puede influenciar

el nivel del mar significativamente

● Hielos continentales:– Los mayores están en Groenlandia y la Antártida

– Crecen por nieve y pierden masa por sublimación, por generación de icebergs, y en verano por el descongelamiento. El balance neto de masa indica si crecen o decrecen.

– La región de acumulación está en el interior del continente y las de ablación en zonas periféricas.

West Antarctic Ice sheet

EAIS – está situado sobrecontinente a una alturaconsiderable y es estable

WAIS – está situado en gran parte por debajo del nivel del mar y es inestable.Contiene masa para elevar en 7 metros el nivel del mar.

● En escalas de milenios las capas anuales de nieve en el centro del glaciar son comprimidas por el peso encima de ellas y la nieve se convierte en hielo.

● Debido a la presión los cristales se deforman y las capas comprimidas fluyen gradualmente hacia la periferia causando que la capa se extienda horizontalmente y se afine.

● El glaciar también puede moverse debido a una superficie con menor rozamiento por la presencia de agua. El flujo está concentrado a lo largo de canales.

Glaciares continentales

El glaciar de Lambert es el glaciar mas grande del mundo. Por año fluyen 900.000 km2 de hielo.

La región de ablación en Groenlandia se ha expandido en los últimos años

Razón de ganancia neta de masa de hielo

Groenlandia

Antartida

Ablación es mayor que laacumulación enGroenlandia yla Antártida.

– En las mesetas el movimiento horizontal es muy lento y las capas verticales representan la edad del hielo (hasta 100 ka en G y 800 ka en AA). El análisis de burbujas de aire y polvo atrapados en el hielo provee informacion sobre climas pasados

Vostok

● Glaciares de montaña– Se comportan en forma muy parecida a los otros

glaciares y su evolución depende del balance de masa. Las parcelas de hielo fluyen continuamente desde lo alto hasta alturas menores donde el agua se descongela.

– Debido a su menor masa estos glaciares responden mas rápidamente a cambios climáticos.

Glaciar de Behring, Alaska

Glaciar Chacaltaya (Bolivia)

● Hielos oceánicos– Cubren una superficie mayor que los hielos

continentales pero su espesor es de solo 1-3 m.

– No forman una superficie contínua sino que está en general quebrada con pedazos de diferente tamaño que se mueven arrastrados por el viento.

Circulación media anual- Giro de Beaufort- Deriva transpolar

Influencia sobre circulación oceánica– Cuando se congela el agua, quedan aguas de salinidad muy

concentrada conocidas como “brine”, que al mezclarse con su entorno aumenta la salinidad de las aguas. Este proceso es fundamental para dar lugar a la formación de aguas profundas.

– Creación de polinias (hueco en la cobertura de hielo). Polinias costeras se generan alrededor de la Antártida por fuertes vientos soplando hacia el océano (50-100km). Estas polinias influyen la circulación a través de la formación de hielo. Polinias en océano abierto son mayores (1000x350 km) y pueden permitir un enfriamiento de las aguas superficiales que induzca convección.

Cobertura de hielo minima histórica

En promedio ha habido un aumento en el hielo marino

Tendencia Hielo Marino Antártico

Los cambios dependen de la region

● Cobertura de nieve en el continente ocupa una extensión aún mayor que la cobertura de hielo marino y tiene una variabilidad muy grande. Desaparece en la primavera.

● Permafrost:suelo a menor temperatura que la del congelamiento del agua (0 C).

Aún en la zona de permafrostcontínua, los primeros metros del suelo se descongelanen verano. La difusion de calor del interior de la Tierra limita la extension vertical de la capa.

Retroalimentaciones con hielo

● Hielo-albedo (opera en verano en altas latitudes)

Disminución del albedo

Aumento de temperatura

Disminución de cobertura de hielos

+

Cambios en la cobertura de hielos marinos en el Artico son más importantes para la retroalimentación hielo-albedo que los cambios en la cobertura de hielos marinos en la Antartida pues en la Antartida los hielos desaparecen todos los veranos que es cuando incide la radiacion solar y actua el albedo.

● Hielo-flujos de calor depende de que el océano es una fuente de calor para la atmósfera polar y que está limitado por el hielo (opera todo el año)

Flujo de calor del océano a la atmósfera

Aumento de temperatura

Disminución de cobertura de hielos

+