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CORRIENTES
OCEÁNICAS
Por Dra. Jenine T.
Ramírez
Introducción
El movimiento
constante y dinámico del océano es más intenso y visible en la
superficie. Las
olas, las mareas y las corrientes superficiales promueven la mezcla de
las aguas
oceánicas, lo cual tiene efectos sobre la vida en los mares. Las
corrientes y
las olas están influenciadas por los vientos. Los vientos a su vez están
influenciados por el calor generado por el sol. Las corrientes marinas
transportan grandes cantidades de agua y energía en forma de calor, por
lo que
influyen en la distribución de la salinidad y de la temperatura. Como
resultado
se afecta el clima y la productividad de las aguas.
Propiedades
físicas del agua
El agua salada
tiene unas propiedades únicas que la distinguen de otros fluidos. Dentro
de las
propiedades físicas más importantes están su alto calor específico, su
leve
conducción de calor y la gran capacidad de disolución. En gran medida
estas
propiedades dependen de la temperatura, salinidad y presión.
La
temperatura promedio del océano es de aproximadamente 17.5
ºC.
La temperatura máxima es de 36
ºC
en el Mar Rojo y la mínima es de – 2
ºC
en el Mar de Weddell en la Antártida. La distribución de
temperatura de las
aguas depende de la radiación solar y de la mezcla de las masas de agua
en el
océano.
Las aguas cálidas
superficiales transmiten el calor a las aguas próximas debajo de ellas
formando
una zona de productividad, aproximadamente de 200-400 m. A los 1000-1800
m la
temperatura disminuye gradualmente y bajo los 1800 m el agua se mantiene
fría.
La salinidad
de la superficie del agua depende mayormente de la evaporación y la
precipitación. En zonas tropicales donde la evaporación es mayor que la
precipitación encontramos agua de mayor salinidad (>350/00).
En las regiones costeras, el agua dulce desemboca cerca de las bocas de
los ríos
y la salinidad generalmente no excede de 15-200/00..
En las zonas de los polos, el proceso de congelamiento y derretimiento
de los
hielos ejerce mayor influencia sobre la salinidad de las aguas
superficiales. En
el verano del Ártico, encontramos las salinidades más bajas (~290/00).
La salinidad
promedio del océano es de 350/00
pero ésta puede variar dependiendo de la estación, la latitud y la
profundidad.
En conjunto, la temperatura y la salinidad afecta la densidad del
agua. A su
vez, la densidad afecta muchos otros parámetros como los procesos de
mezcla de
las diferentes masas de agua y la transmisión de sonido. Aguas
estratificadas
evitan la mezcla del agua superficial con el agua de la profundidad,
mientras
que aguas poco estratificadas favorecen la mezcla.
En estas gráficas
se muestran perfiles de la columna de agua para el mes de febrero
colectadas en
un gradiente costero-oceánico desde 10 Km. hasta 46 Km. de la costa, en
la zona
sur de Puerto Rico (La Parguera). La gráfica de arriba a la izquierda,
nos
indica la densidad. La salinidad está representada en la gráfica
de arriba a la
derecha. Las gráficas de abajo muestran, a la izquierda, la temperatura y
a la
derecha la concentración de clorofila-a. En ellas, podemos observar una
capa
mixta superficial con estratificación permanente. Se muestra un
picnoclino
(cambio abrupto en la densidad del agua) y un termoclino (cambio abrupto
en la
temperatura del agua). Ambos cambios están asociados a un aumento en
salinidad y
una disminución en la temperatura según aumenta la profundidad. Para
tomar estos
datos se utilizan instrumentos oceanográficos como el (CTD) que se ve a
la
derecha, por sus siglas en inglés “Conductivity Temperatura and Depth”
Patrones de
Viento
Debido a la
rotación de la Tierra, todo lo que se mueve en su superficie no sigue
una línea
recta, sino que tiende a girarse hacia un lado. Esto se conoce
como el efecto
de Coriolis. El efecto es muy leve para sentirlo cuando caminamos o
vamos en un
carro, pero es muy importante en distancias grandes. Esta desviación
afecta el
curso de proyectiles y obviamente el de los vientos y las corrientes. La
desviación es hacia la derecha en el Hemisferio Norte y hacia la
izquierda en el
Hemisferio Sur.
Los vientos son los
responsables de producir las olas y las corrientes en el océano. A su
vez es el
calentamiento solar lo que impulsa los vientos. La mayor energía solar
se recibe
en el Ecuador, por eso el aire es más caliente en el Ecuador y más frío
en los
polos. El aire caliente, por ser menos denso, se eleva en el Ecuador,
por lo que
se forma una baja presión. Según el aire caliente se aleja del Ecuador
hacia el
norte o hacia el sur, se enfría y se torna más densa y baja. Esto
ocasiona un
gradiente de presión y otra masa de aire tiene que remplazarlo,
ocasionando el
viento. Entonces se forma una celda de circulación o de convección.
Cuando el aire
caliente del Ecuador asciende se forman las calmas ecuatoriales
(“doldrums”) y
al ser reemplazado por aire de latitudes más altas, se forman los
Vientos
Alisios (“Trade Winds”). Estos soplan del noreste y sureste desde las
altas
presiones subtropicales hacia las bajas presiones tropicales del
Ecuador. Estos
vientos son constantes y traen las típicas brisas del noreste a Puerto
Rico.
Los otros vientos también son impulsados por la energía solar, pero
tienden a
ser más variables que los alisios.
En las latitudes
templadas, los vientos céfiros del oeste (“Westerlies”) soplan desde las
altas
presiones subtropicales hacia las bajas presiones templadas. En las
latitudes
altas, las fuertes y altas presiones polares engendran los Vientos
Solanos del
Levante que soplan del este (“Polar Easterlies”), los vientos más
variables que
hay.
Corrientes
Geostróficas
Hay dos tipos de
corrientes en el océano: las corrientes superficiales, que constituyen
el 10%
del agua del océano y se encuentran desde los 400 m hacia arriba y las
corrientes de agua profunda o la circulación termohalina que afectan el
otro 90%
del océano.
Las
corrientes oceánicas están influenciadas por fuerzas que inician el
movimiento
de las masas de agua, estas son: el calentamiento solar y los vientos.
El
balance entre otro tipo de fuerzas influye en la dirección del flujo de
las
corrientes, la fuerza de Coriolis (que es siempre hacia la derecha en el
Hemisferio Norte) y la gravedad la cual se dirige hacia el gradiente de
presión.
Estas corrientes marinas se conocen como Corrientes Geostróficas, (del
griego
strophe, giro: fuerzas provocadas por la rotación de la tierra).
El calentamiento
solar causa la expansión del agua. Ya que, cerca del Ecuador las
temperaturas
son más altas, esto causa que el nivel del mar esté cerca de 8 cm. mas
alta que
en las latitudes medias. Esto causa una pendiente o inclinación en el
nivel del
mar y el flujo del agua tiende a fluir hacia abajo, en dirección de la
pendiente.
Los vientos
que soplan en la superficie empujan el agua desplazándola en la
dirección de
donde provienen. Lo que ocasiona que el agua tienda a amontonarse en la
dirección que sopla el viento. Entonces, la gravedad tiende a halar el
agua en
contra del gradiente de presión o sea descendiendo por la inclinación de
la
pendiente. Pero debido a la rotación de la Tierra, la fuerza de
Coriolis, causa
que el movimiento del agua sea 45º
hacia la derecha de la dirección del viento, en
el
Hemisferio Norte y
45º
a al izquierda de la dirección del viento, en el Hemisferio Sur,
alrededor de
los centros de amontonamiento. Este flujo de agua produce grandes
corrientes
circulares en las cuencas oceánicas que se conocen como Giros. Esta
ilustración
simplificada muestra los giros del Océano Atlántico.
El giro del
Atlántico Norte está separado en cuatro corrientes distintas. La
Corriente
Ecuatorial del Norte, la Corriente del Golfo, la Corriente del Atlántico
Norte y
la Corriente de las Canarias.
Los Vientos Alisios
que soplan del este desplazan el agua formando la Corriente Ecuatorial
del
Norte. En el margen Oeste del Atlántico se encuentra una masa
continental
continua, Norte, Centro y Sur América. De manera que la corriente tiene
que
moverse hacia el norte, entonces se conoce como la Corriente del Golfo.
Al
acercarse al Polo Norte, influida por los vientos del oeste, cruza el
Atlántico
formándose la Corriente del Atlántico Norte. Allí tropieza con otra masa
de
tierra, las Islas Británicas, Europa y África, por lo que fluye hacia el
sur
tornándose en la Corriente de las Canarias.
En el giro del
Atlántico Sur, se forma la Corriente Ecuatorial del Sur, ocasionado por
los
Vientos Alisios del sureste. Al chocar con la masa continental de
América del
Sur se forma la Corriente de Brasil. Al acercarse al Polo Sur
fluye de oeste a
este y equivale a la Corriente del Atlántico Sur. La corriente del sur
sube por
África y representa la Corriente de Benguela.
El nivel del
mar es más elevado en el Pacífico tanto en el norte como en el sur
formando la
Contracorriente del Ecuador, una estrecha banda alrededor del Ecuador (2
º N y 2
º S).
Aunque de una forma
simplificada se describieron los dos grandes giros del Atlántico. En el
Norte el
giro es a favor de las manecillas del reloj y el del Sur en contra de
las
manecillas del reloj.
Podemos asimismo
describir las corrientes en el Océano Pacífico. Al igual que en la
cuenca del
Atlántico tenemos la Corriente Ecuatorial del Pacifico Norte, que se
desplaza de
este hacia el oeste. Luego al ser interrumpida por las costas de Asia
sube por
la costa de Japón y se convierte en la corriente Kuroshío que guiada por
los
vientos Céfiros del oeste se torna en la Corriente del Pacífico Norte.
Posteriormente baja como la corriente de las Aleutas y la Corriente de
California, y al llegar al Ecuador cierra así el giro del Pacífico
Norte.
En el giro del
Pacífico Sur, tenemos la Corriente Ecuatorial del Pacífico Sur que
eventualmente
baja como la Corriente Australiana y cruza el océano como la Corriente
del
Pacífico Sur. Luego sube como la corriente del Perú tornándose otra vez
en la
Corriente Ecuatorial del Pacífico Sur, para completar el giro del
Pacífico Sur.
Al igual que en el Atlántico, en el Norte el giro es a favor de las
manecillas
del reloj y en el del Sur es en contra de las manecillas del reloj.
Hay una corriente
que fluye alrededor de la Antártica, que se dirige de Oeste a Este. Es
la única
corriente que le da la vuelta a la Tierra. Esta se conoce como la Deriva
del
Viento del Oeste (“west wind drift”)
Las corrientes se
pueden dividir en corrientes cálidas o calientes, que en el diagrama
superior
están representadas con las flechas de color rojo y las corrientes
frías, que
equivalen a las flechas azules.
Corrientes
Cálidas y Frías
Las corrientes
marinas superficiales trasportan un gran volumen de agua y energía en
forma de
calor, por lo que influyen en la distribución de la temperatura. Como
resultado
afecta el clima del planeta. Es por esto que el océano se conoce como el
termostato de la Tierra
Esta imagen de
satélite representa las corrientes cálidas y frías al igual que la
ilustración
anterior. Los colores equivalen a la temperatura de la superficie del
agua (rojo
más caliente, verdes y azules más frías)
Una de las
propiedades del agua es su gran capacidad de calor. Las corrientes
cálidas al
oeste de las cuencas del océano, como la corriente del Golfo, puede
transportar
gran cantidad de energía en forma de calor hacia los polos. Por otro
lado,
corrientes frías, como la del Labrador, que bajan por el este de los
polos,
ayudan a refrescar los trópicos. Las corrientes cálidas, producen un
aumento de
la temperatura del aire y mayor concentración de vapor de agua en la
atmósfera y
por tanto, aumenta la humedad. Las corrientes frías disminuyen
temperatura del
aire y la concentración del vapor del agua en la atmósfera, por lo que
baja la
humedad. Sus efectos en el clima son evidentes, un ejemplo de esto
ocurre en las
costas de Escandinavia, zona cercana al Polo Norte donde no se forma
hielo y las
temperaturas son más altas de las esperadas para su latitud. También,
por eso,
encontramos arrecifes de coral en latitudes más altas, en los márgenes
del oeste
de las cuencas. Por esta razón, se dice que las corrientes oceánicas son
el
termostato de la Tierra ya que amortiguan las fluctuaciones termales.
Las corrientes son
más fuertes en los márgenes del Este de los continentes de Asia y
América del
Norte, o en el lado oeste de las cuencas oceánicas. Esto se debe
al
amontonamiento del agua causado por los Vientos Alisios que soplan de
Este. Para
medir las corrientes, se utilizan equipos electrónicos tales como
correntómetros,
boyas a la deriva, entre otros.
Los
números representados
en esta ilustración muestran el índice de velocidad del flujo de las
corrientes
en “sverdrups” (1sv = 1 millón de metros cúbicos de agua por segundo)
La Corriente del
Golfo es un ejemplo de las Corrientes de Margen o de Frontera
(Boundary Currents).
Es una de las corrientes tropicales más fuertes del planeta.
Corrientes
Termohalinas
El término
termohalino proviene del griego, “thermos” es caliente, y “alinos” es
salino.
Las corrientes de agua profunda o la circulación termohalina comprenden
el 90%
de las corrientes del océano. De ninguna manera las aguas profundas
están
estancadas, sino que son dinámicas. Estas aguas se sumergen hacia las
cuencas
oceánicas ocasionadas por fuerzas de cambios en densidad y la gravedad.
Las
diferencias en densidad son reflejo de las diferencias en temperatura y
salinidad. Las corrientes de aguas profundas se forman donde la
temperatura del
agua es fría y las salinidades son relativamente altas. La combinación
de altas
salinidades y bajas temperaturas afectan la densidad del agua tornándola
más
densa y más pesada provocando que se hunda. Esto ocurre en las zonas
polares, y
al hundirse se desplazan hacia las zonas ecuatoriales. El agua de las
zonas
ecuatoriales, en cambio, es cálida y tiende a desplazarse hacia las
zonas
polares a través de la superficie. La disolución de oxígeno es mayor en
aguas
frías. Al sumergirse estas aguas transportan oxigeno a las agua
profundas. Esta
fuente de oxígeno permite la existencia de la vida en aguas oceánicas
profundas
El diagrama a continuación, nos ilustra los lugares donde
se sumerge el agua de superficie, por tanto, donde se forma agua
profunda. Estas
son las zonas de color violeta y azul ubicadas en los Polos Norte y Sur.
El agua fría entonces se mueve hacia zonas
tropicales y emerge en la superficie. Aquí representada por el color
verde
claro. Esto permite el intercambio de oxígeno, nutrientes y energía de
calor
entre otras cosas, entre los polos y las zonas tropicales.
Las aguas profundas
se forman en mayor medida en el Atlántico Norte, agua más densa por ser
más
salada y fría. Al sumergirse hacia el fondo mantiene la circulación
oceánica en
movimiento como si fuera un gran pistón. Las aguas del Océano Índico son
muy
cálidas para hundirse. En el Pacífico Norte, aunque el agua es fría no
alcanza
la salinidad necesaria para hundirse al fondo oceánico, pero forma agua
con
densidades intermedias. Esto es causa mayormente a la precipitación.
Los procesos que
cambian la salinidad del agua son la precipitación, la evaporación y el
congelamiento del agua. La temperatura del agua cambia predominantemente
por el
calentamiento solar. Estos procesos ocurren principalmente en la
superficie. Una
vez la masa de agua se sumerge la salinidad y la temperatura no puede
cambiar,
por lo que estas características únicas quedan impresas en las
masas de agua en
la superficie como si fueran una huella. Esto permite a los oceanógrafos
identificar el movimiento de las masas de agua a través de grandes
distancias.
Al sumergirse el
agua en la superficie, su posición en la columna de agua depende de su
densidad.
La capa superficial al ser más caliente y menos densa se mantiene
arriba. En
términos generales tenemos una masa superficial que se encuentra entre
los 100 a
200 m. En la mayoría de los casos, se conoce también como la capa mixta,
ya que
está mezclada bajo la acción de los vientos y las olas. En este diagrama
simplificado se ilustran las tres capas de agua en la columna de agua.
Le sigue a la
capa mixta una zona de transición donde el cambio de la temperatura con
profundidad es abrupto. A esta capa se le conoce como el
termoclino. Ocurre a
una profundidad aproximada de 1500 m. Termoclinos más llanos y que
varían con
las estaciones ocurren en agua cercanas a las costas. En este caso nos
referimos
al termoclino que ocurre en las aguas oceánicas y que separan las masas
de agua
superficiales de las masas de agua profundas. Estas masas de agua están
por
debajo de los 1500 m y son frías con una temperatura promedio de 4
ºC.
Cinturón de
transporte oceánico (“Conveyor Belt”)
En este diagrama se
ilustran las corrientes superficiales (en amarillo) y las corrientes de
agua
profundas (en verde). El agua profunda del Atlántico se inicia al sur de
Groenlandia donde aguas mas frías y saladas se hunden y se desplazan por
el
fondo e inician su viaje hacia el sur del Atlántico. Las masas de agua
superficiales tienen a su vez que reemplazar las masas de agua que se
hunden.
Mayormente, en el
Hemisferio Norte, éstas son remplazadas por las aguas cálidas que vienen
de la
Corriente del Golfo. Como resultado hay una interconexión global en los
patrones
de circulación oceánica. Esta compleja conexión entre las
corrientes oceánicas,
se conoce como el Cinturón de Transporte Oceánico (Conveyor Belt).
La misma
dirige y afecta los patrones climáticos, transportando energía de calor y
humedad alrededor de la Tierra. Pero esta conexión es vulnerable y
podría se
interrumpida o cambiar de dirección. Evidencia científica demuestra que
ya ha
ocurrido en el pasado. Una posible causa fueron los movimientos de los
continentes con la fragmentación de las Placas Tectónicas. También se ha
comprobado que estos cambios han traído cambios globales en los patrones
climáticos. Estos incluyen cambios en los patrones de viento,
retraimiento y
avances de los hielos, fluctuaciones de precipitación entre otros.
No debemos
poner en riesgo este sistema climático.
En estos momentos
no hay consenso entre los científicos, en las repercusiones reales y lo
posibles
efectos adversos, que puedan surgir con el aumento de los gases de
invernadero y
el calentamiento global. Se ha sugerido que cuando la corriente
termohalina
circula con mayor rapidez, transporta las aguas de los océanos Pacífico,
Índico,
y Atlántico sur, hacia el Atlántico tropical y hacia el Atlántico norte.
Este
movimiento es de vital importancia para la formación de huracanes y por
supuesto
para Puerto Rico. El cambio en la velocidad de este tipo de circulación
puede
ser afectado por diversos factores. Uno de gran importancia sería, la
formación
de las aguas al sur de Groenlandia Que aun cuando permanecen frías
pudieran ser
menos saladas, debido al deshielo en el área del Polo Norte. Esta
agua se
tornaría menos pesada y por tanto menos densa. Al tener menos peso y ser
menos
densa se hundiría a menor profundidad, de manera, que requerirá menos
volumen de
agua desde el ecuador para reemplazar la masa de agua que se hunde.
En resumen, la
estabilidad y operación de este Cinturón de Transporte Oceánico es
necesario
para la estabilidad del planeta. Fluctuaciones en la dirección o
velocidad de
esta corriente, tendría efectos adversos. Entre algunos de los factores
que se
afectarían se encuentran, las fluctuaciones en el intercambio de oxígeno
y
nutrientes, entre las masas de agua superficiales y aguas profundas. Se
alteraría la distribución y formación de los vientos, surgiría una
modificación
en los patrones climáticos globales. Por otro lado entre los factores
que se
afectarían a corto plazo, se pueden mencionar, la frecuencia y
formación de
huracanes y las variaciones en tiempo y espacio de las zonas de sequía y
precipitación. Todos estos cambios se traducen en un impacto y deterioro
de los
patrones que conocemos hoy día, como consecuencia se afectaría el
Planeta y los
organismos que aquí habitamos.
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