Los océanos y el clima.pptx

Los océanos y el clima
Tema 5
CURSO CLIMA Y AGROMETEOROLOGÍA
2022

2022
 Conocer la estructura vertical de océano y cómo varía con la profundidad la temperatura, salinidad
y densidad de las aguas oceánicas.
 Explicar la relación existente entre la circulación general atmosférica y las corrientes oceánicas
superficiales.
 Comprender las distintas fuerzas que intervienen en las corrientes y sus efectos en las mismas.
 Explicar el proceso por el cual se producen sumideros y afloramientos de aguas profundas.
 Describir los procesos que explican el fenómeno de El Niño y La Niña
Objetivos

2022
 Conocer la estructura vertical de océano y cómo varía con la profundidad la
temperatura, salinidad y densidad de las aguas oceánicas.
 Explicar la relación existente entre la circulación general atmosférica y las corrientes
oceánicas superficiales.
 Comprender las distintas fuerzas que intervienen en las corrientes y sus efectos en las mismas.
 Explicar el proceso por el cual se producen sumideros y afloramientos de aguas profundas.
 Describir los procesos que explican el fenómeno de El Niño y La Niña
Objetivos

2022
El comportamiento de la atmósfera no se puede entender sin el de los océanos, ni viceversa. Entre ambos
existe una fuerte interacción en la que hay distintos procesos involucrados, lo que, de cara a su estudio y
modelización, es lo mismo que decir que están acoplados. La atmósfera y la hidrosfera (formada en su mayor
parte por los citados océanos) intercambian masa, energía (calor) y momento (movimiento), teniendo cada
una de esas componentes del sistema climático su propia dinámica, mucho más lenta en el agua que en el
aire, donde el ritmo de los cambios es frenético. Basta con ver el día a día del tiempo meteorológico.
Introducción

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 Los océanos son la principal fuente de agua del planeta.
Cubren el 71 % (aprox) de la superficie del planeta y
contienen el 97 % de toda el agua terrestre, pero su
distribución es desigual.
 Las masas continentales se encuentran concentradas en el
Hemisferio Norte, mientras que el Hemisferio Sur tiene un
predominio oceánico, conteniendo el 60 % de toda la
superficie oceánica.
Introducción

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Los océanos tienen una profundidad media de 3.8 km, aunque las tres cuartas partes del área total oceánica se
encuentran entre los 3 y los 6 km de profundidad. La temperatura media de toda el agua oceánica es de 3.5 ºC,
pero existe una gran variación vertical y latitudinal
Introducción

2022
Introducción
Sección de temperatura
potencial meridional en el
Océano Atlántico
(fuente: World Ocean Base
de datos 2013). Por debajo
de los 2000 m de
profundidad, las masas de
agua son más frías que 5 °
C en todas las latitudes.

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Introducción
La densidad es un parámetro físico
fundamental en el océano. La
estabilidad de las columnas de agua
vienen determinadas, en gran parte,
por las diferencias de densidad.
La densidad depende de:
 La temperatura
 La salinidad
 La presión
Se suele determinar la densidad de
una columna de agua a una presión
determinada a partir del diagrama de
líneas ISOPYCNALS

2022
Introducción
La densidad es un parámetro físico
fundamental en el océano. La
estabilidad de las columnas de agua
vienen determinadas, en gran parte,
por las diferencias de densidad.
 La temperatura
 La salinidad
Se suele determinar la densidad de
una columna de agua a una presión
determinada a partir del diagrama de
líneas ISOPYCNALS

2022
Introducción
 La temperatura
 La salinidad
Al disminuir la temperatura de una
columna de agua, aumenta su
densidad. Una disminución de 10
grados, representa un aumento de
2kg/m3

2022
Introducción
 La temperatura
 La salinidad
Al aumentar la salinidad de una
columna de agua, aumenta su
densidad. Un aumento de 1,3 g/kg
produce un aumento de 1 kg/m3

2022
Introducción

2022
Introducción
Flotabilidad
 La flotabilidad es determinante para establecer la estabilidad que tiene una columna de
agua. Es decir, la estabilidad del agua se mide en función de la flotablidad.
 Si un volumen de agua se desplaza hacia zonas más profundas, la columna de agua se
desestabiliza: Las aguas que bajaron son menos densas que las que lo rodea, por lo tanto,
por el principio de Arquímedes esa parcela de agua que fue desplaza va a tener un
empuje hacia arriba proporcional a las diferencias de densidades.
 Sin embargo cuando suba, va a quedar en zonas donde la densidad de este volumen de
agua es mayor a lo que lo rodea, de esta manera ahora tendera a hundirse.
 Finalmente esta parcela de agua va a bajar y subir hasta que se estabiliza según su
densidad, esto es lo que permite dentro del mar que se genere un movimiento ondulatorio
que da ondas internas.

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Introducción
Perdida de flotabilidad
 Por radiación
 Por contacto atmosférico: Si la atmosfera está fría hay un intercambio de calor desde el
mar hacia la atmosfera.
 Por evaporación: El agua que pasa de líquido a vapor, se lleva calor y material. Es decir, hay
un aumento de la salinidad y se enfría la columna de agua.

2022
La atmosfera y el océano son máquinas termodinámicas (de
eficiencia dispar) que funcionan gracias a la energía solar
(convierte la radiación en energía mecánica).
Atmosfera: La parte alta de la atmosfera posee temperatura
muy bajas y baja densidad atm, en la parte baja hay más altas
temperatura y alta densidad atm (mayor presión). Esto se
explica ya que la radiación solar penetra bien en la atmosfera y
calienta el suelo (calentando el aire circundante, perdiendo
densidad y flota hasta que llega a un nivel donde alcanza la
densidad estable), esto significa que el sol estaría
desestabilizando la atmosfera ya que produce movimientos
verticales en las corrientes de aire.
Al calentarse por abajo y enfriarse por arriba, significa que tiene
una buena eficiencia y por lo tanto, es una buena máquina
termodinámica.
Introducción

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La radiación solar estabiliza la columna de agua, ya que penetra
muy poco en el agua (en unas pocas decenas de metros toda la
energía del sol fue absorbida por el agua), solo calienta la
superficie donde la P es baja, mientras que donde la P es alta no
hay cambios importantes, esto significa que el agua superficial o
que es influenciada por la energía térmica gana flotabilidad.
Es por ello que la radiación solar estabiliza la columna de agua.
La conclusión de esto es que la atmosfera es muy eficiente al
calentarse, mientras que el océano tiene que enfriarse y
calentarse por el mismo lugar (es una mala máquina
termodinámica).
Introducción

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Si tenemos en cuenta el descenso de la temperatura a medida que descendemos en profundidad podemos
distinguir tres capas térmicas (Barry y Chorley, 1998)
Los océanos

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Capa superior de los océanos en contacto directo con la
atmósfera.
 La profundidad de la capa de mezcla se determina mediante la
temperatura (aunque también influye la salinidad): a) pocas
decenas de metros de profundidad por encima de los 60º de
latitud, b) cerca de 400 m en los 40º de latitud y, c)100-200 m
en el Ecuador.
 La mayoría de la luz solar es absorbida en esta capa
calentándola.
 Es la capa que actúa sobre el clima y representa un gran
almacén térmico.
 Si no existiera produciría veranos mucho más ardientes e
inviernos mucho más gélidos (Garduño, 1994). Presenta dos
escalas temporales de variación: diaria y estacional.
Los océanos
Aguas superficiales

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La capacidad calorífica de los océanos es tan grande que solo los primeros dos metros y medio de su parte
superficial contienen tanto calor acumulado como toda la atmósfera. Se estima que desde los años 80, el
93% (*) del calor extra que han aportado las emisiones antrópicas de gases de efecto invernadero, ha
quedado camuflado (absorbido) por el medio oceánico, por lo que el calentamiento global observado es solo
debido al 7% restante.
El agua caliente de la superficie requiere de varios siglos para alcanzar el océano profundo, si bien en ese
largo viaje, parte del calor volverá a escapar a la atmósfera. En términos de CO2, aproximadamente la
mitad de las emisiones permanecen en la atmósfera, mientras que la otra mitad es absorbida tanto
por los océanos como por organismos terrestres.
(*) Datos del International Union for Conservation of Nature (IUCN) (2016)
Los océanos
Aguas superficiales

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Capa donde la temperatura disminuye rápidamente con la
profundidad.
 Varía con la latitud y la estación: es permanente en los
trópicos, variable en los climas templados (más fuerte en los
veranos), y débil o inexistente en las regiones polares, donde
la columna de agua está tan fría en la superficie como en el
fondo.
 Cuando la estratificación es estable (impide la mezcla vertical)
 Barrera entre la capa de mezcla (más caliente) y las
profundidades oceánicas (más frías).
Los océanos
Termoclina

2022
La termoclina es el gradiente de temperatura, esta variación de T
desde la superficie (mayor T) hasta el fondo (menor T) es lo que
marca el ciclo físico y biológico en el océano.
Compuesta por dos capas: donde se localiza el gradiente máximo
de temperatura se sitúa la termoclina oceánica o permanente. Por
encima de esta, en latitudes medias en primavera y verano, el
calentamiento de la superficie oceánica origina la formación de una
termoclina estacional por encima de la permanente, entre los 50 y
100 m de profundidad. En otoño e invierno dicha capa tiende a
deshacerse cuando la pérdida de calor en la superficie genera
inestabilidad y la convección resultante mezcla la columna de agua
a una mayor profundidad.
Los océanos
Termoclina

2022
Durante el verano la radiación solar aumenta la estabilidad
de la columna de agua formándose la termoclina.
Durante el invierno hay evaporación de la columna de agua
y enfriamiento por contacto atmosférico, aumentando la
densidad del agua superficial, disminuye la flotabilidad y se
erosiona la termoclina.
Clima templados
Los océanos
Erosión de la termoclina

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Contiene aproximadamente el 80 % del volumen total de agua
oceánica
Su temperatura es fría, oscilando entre los 0 y los 3ºC y está
pobremente mezclada.
Los movimientos del agua en esta capa están gobernados por
variaciones de densidad debidos a las variaciones de
salinidad (mecanismo termohalino)
Los océanos
Aguas profundas

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https://www.nytimes.com/es/2019/01/14/espanol/temperaturas-mar-calor-oceanos.html
Los océanos
Artículos
¿Cuan rápido se calientan los océanos? PDF

2022
Sistema Mundial de Observación de los Océanos
Los océanos globales impulsan los sistemas meteorológicos y climáticos en escalas de tiempo que van
desde varios días hasta milenios. Los científicos utilizan diferentes tecnologías e instrumentos de
observación para medir y observar los océanos globales.
El AOML trabaja con socios de todo el mundo para desarrollar y mantener componentes clave de estos
sistemas de tecnologías de observación, conocidos colectivamente como el Sistema Mundial de
Observación de los Océanos.
Las observaciones resultantes han demostrado que mejoran las previsiones meteorológicas y avanzar en
el conocimiento de las fluctuaciones climáticas. Los científicos del AOML diseñan y operan nuevas
tecnologías y sistemas de observación, los despliegan en los océanos de todo el mundo, coordinan los
despliegues con los socios para maximizar la eficiencia, y gestionan varios aspectos críticos del flujo de
datos para asegurar que los datos estén disponibles y sean de la más alta calidad.

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Componentes de un sistema mundial de observación de los océanos:
 Programa Argo Float
 Programa Global Drifter
 Programa de series temporales de la frontera occidental
 Planeadores de huracanes de la NOAA
 Red XBT y Programa de Barcos de la Oportunidad
 Operaciones del termosalinógrafo
 Red de Circulación Meridional del Atlántico Sur
 Extensión del noreste de PIRATA

2022

2022
Propiedades Físicas
 La salinidad es la masa de sales disueltas en un kilogramo de agua de mar.
 Unidad: ‰ (parte por mil; por mil).
 La salinidad media del océano mundial es 34,7 ‰ (g/kg).
 Cuatro factores principales que afectan la salinidad: evaporación, precipitación,
afluencia de agua de río y hielo marino formación y fusión.
 Otra característica del agua marina es que el 99,3% de sus sales disueltas se encuentran
siempre en la misma proporción, esto hace que se pueda medir mediante la
conductividad eléctrica (que depende la S y T) con mucha precisión.
 Una de las escalas de salinidad que se utilizaban, se llama “práctica” (UPS: Unidades
prácticas de salinidad). La salinidad que se da mediante UPS se considera equivalente y
es corregida por la T y la P. Esta medida no corresponde exactamente a la salinidad
absoluta (g/kg).
 Hacia el año 2010, se estableció un nuevo algoritmo que permite obtener la salinidad
absoluta y las propiedades termodinámicas con más exactitud: TEOS-10.
Salinidad

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TEOS-10: Las ventajas de este método consisten en el uso de una fracción de masa, usa
estandars de temperatura anteriores, hace una descripción termodinámica consistente y
tiene más precisión en las propiedades del agua.
La dificultad de este método es que requiere de muchas variables.
Salinidad

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Salinidad

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Estructura térmica
Se describe por un sistema de 3 capas que están muy bien definidas en las latitudes medias y
bajas, no así en las latitudes polares en que no hay una clara distinción.

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Estructura térmica
Capa superficial muy mezclada por la acción del viento. Tiene un espesor de hasta 500
metros. En ella la variación de temperatura es mínima por lo que constituye una capa
isoterma.

2022
Estructura térmica – Termoclina
Capa en que la temperatura desciende bruscamente con la profundidad en el cuerpo de agua. La
termoclina permanente en los océanos ocurre entre 200 y 1000 metros de profundidad y separa una
capa superior de aguas templadas homogéneas, de aguas muy frías y densas de la profundidad. La
temperatura al final de la termoclina es del orden de 5ºc

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Estructura térmica – Termoclina
La termoclina actúa como una barrera de densidad a la circulación vertical. Sobre ella se encuentran aguas cálidas
superficiales de baja densidad (capa de mezcla) y por debajo de ella las aguas frías y densas de profundidad. A gran
profundidad, la temperatura al igual que la salinidad, es baja y muy uniforme, siendo para el conjunto de los océanos entre
2ºc y 0ºc. De esto resulta que tres cuartas partes del volumen de los océanos tiene una temperatura comprendida entre 0ºc y
6ºc, así la temperatura promedio general es de 3.25ºc.

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Estructura térmica – Agua de fondo
Hasta 4000 metros, en que la temperatura cambia muy lentamente hasta llegar a 1ºc.

2022
Densidad de la superficie de los océanos

2022
Densidad de la superficie de los océanos
Las variaciones de densidad de la superficie del mar son en realidad muy pequeñas, menos del 3% en general, pero la
variación es muy importante. Hay tres regiones densas y estables en la superficie del océano, una en el mar alrededor de
Islandia, Groenlandia y Escandinavia y las otras dos cerca o debajo de las principales plataformas de hielo de la Antártida.
En estas regiones, el agua superficial se vuelve lo suficientemente densa como para hundirse y unirse a las corrientes
oceánicas profundas. De hecho, se cree que este hundimiento impulsa estas corrientes profundas como parte de un
sistema llamado Circulación termohalina. Esta circulación tiene un fuerte efecto en el clima de la Tierra, influyendo en la
Corriente del Golfo, los eventos de El Niño y los cambios climáticos pasados y futuros.

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