Thread by @scnycc

¿Cómo se mueven nuestros océanos? Podríamos decir que de dos maneras diferentes. Desde la superficie hasta los 200 m de profundidad influye el viento (izquierda) y por debajo por las propiedades de salinidad y temperatura del agua, la circulación termohalina (derecha). Hilo va.

En primer lugar apreciad las similitudes entre la imagen izquierda del anterior tuit y las siguientes, donde se recoge la dirección del viento en enero (izquierda) y en julio (derecha). El viento es el principal factor que controla la dirección de las corrientes oceánicas.

La explicación de esta esta coincidencia nos la dio el oceanógrafo sueco Vagn Walfrid Ekman, gracias a lo que le contó su amigo Fridtjof Nansen, que observó que los icebergs del Ártico cuando se movían no seguían la dirección del viento, sino que se desplazaban 45º a la derecha.

Esto lo explicó Ekman en un modelo teórico. El viento ejerce una tensión mecánica en el océano, como cuando empujas una mesa. En la superficie, el agua sigue la dirección del viento, pero con la profundidad la influencia es menor y el agua va cambiando su dirección.

El efecto neto es crear una espiral de agua móvil, la espiral de Ekman, y transportar la masa de agua unos 45º, por eso Nansen vio que los icebergs se movían 45º a la derecha. Aquí también influyen la fuerza de Coriolis y los gradientes de presión, que también afectan al viento.

En el Hemisferio Norte el transporte es a la derecha de la dirección del viento y en el Sur a la izquierda del viento por la fuerza de Coriolis.

Otro efecto de la tensión del viento es que las aguas frías puedan aflorar desde las profundidades. Esto sucede en los límites costeros occidentales de los continentes, como en la costa de California, debido a que el viento va en dirección hacia el ecuador.

Cerca del ecuador, los vientos alisios del noreste en el Hemisferio Norte y del sureste en el sur producen un transporte de agua hacia el norte y al sur respectivamente, favoreciendo el afloramiento de aguas y que sean frías. Esto tiene consecuencias en el clima.

Al estar las aguas frías, no se pueden formar nubes porque se inhibe la convección, por eso las zonas donde convergen los alisios, la Zona de Convergencia Intertropical, está algo desplazada. En zonas cercanas a aguas frías es + fácil que se formen nieblas, como en San Francisco.

El afloramiento produce también una desviación de las superficies isobáricas (de igual presión), produciendo altas presiones cerca del Ecuador. Se crea, entonces, unas contracorrientes ecuatoriales en ambos hemisferios, que van en dirección contraria a los alisios.

Esta contracorriente ecuatorial se intensifica en los años que se produce el Niño, al aumentar la presión el Pacífico Occidental. Aquí tenéis un hilo que hice sobre el Niño twitter.com/i/events/12385…

¿Piensas que esta circulación es complicada? Pues esto es solo la punta del iceberg (nunca mejor dicho) porque a mayores profundidades esta circulación es completamente diferente. Una vez llegamos al tope de la espiral de Ekman, nos encontramos ante un océano totalmente diferente

Antes de hablar del océano profundo, hay que comentar propiedades importantes del agua. Mirad la gráfica:
-a) A menos temperatura, más densa es.
-b) A más salinidad, más densidad y por tanto se hunde más fácilmente.
-c) A más profundidad en el océano, más densidad.

La circulación en el océano profundo es controlada por las variaciones de densidad. Y como la densidad depende de la temperatura y salinidad, la circulación se le llama termohalina, por sus nombres griegos. Es una circulación muy lenta.

¿Sabéis cuál es el problema con la oceanografía? Que conocemos mejor el espacio que el océano profundo porque se ha explorado muy poco, ¿entonces cómo sabemos sobre esta circulacion? Los gases disueltos en agua nos dan una pista.

La mayoría de gases son solubles en agua, pero llega un punto en el que el agua no puede contener más cantidad de gas y son expulsados, se saturan. Este punto de saturación depende de temperatura y salinidad del agua. La saturación aumenta al disminuir la temperatura.

Gracias a esto podremos conocer las fuentes del agua. Cuando el agua se sumerge en las profundidades, el oxígeno irá disminuyendo lentamente porque las bacterias empiezan a consumirlo en el océano y no es renovado. Podremos saber cuándo el agua estuvo en la superficie.

Aquí podemos ver la concentración del oxígeno en el agua en el Atlántico y el Pacífico. Vemos como en el Atlántico Norte esta concentración es alta y va disminuyendo conforme vamos al sur y descendemos. Gracias a esto podemos saber que la fuente de aguas está en el Ártico.

A esto se le llama la formación de aguas profundas del Atlántico Norte (NADW). El agua procede de aquí porque está más fría, y al estar mas fría se hunde fácilmente (+ densa). En el gif, un ejemplo didáctico, el agua azul (fría) se hunde.

Después el agua se extiende al Hemisferio Sur y a esto se le suman las aguas profundas que se forman cerca de la Antártida, ya que es otra zona fría y de agua dulce. El mecanismo de formación de aguas es diferente porque el transporte es diferente por las corrientes.

Después las corrientes antárticas, que se forman por los fuertes vientos de la zona, se encargan de trasladar este agua al Océano Índico y al Pacífico y aquí el agua asciende, por lo que las aguas más antiguas se encuentran en el Pacífico Norte.

Las corrientes luego se unen en el Índico y llegan al Atlántico Sur, donde el agua es transportada de nuevo al Atlántico Norte. Aquí el agua se vuelve a enfriar y se repite el ciclo. Una vuelta al circuito completo lleva unos 1000 años.

Tenemos entonces que las aguas profundas solo se forman en el Atlántico, una pista de esto nos la da la imagen anterior de la concentración de oxígeno en el Pacífico, que es completamente diferente y muy pequeña.

En el Atlántico tropical la concentración es pequeña porque hay una fuerte capa estable que impide la mezcla de agua.

Por último es necesario comentar que ahora mismo los seres humanos estamos alterando la circulación termohalina porque el agua del Ártico está cambiando su salinidad y temperatura por el derretimiento del hielo ártico. A menos hielo, más agua dulce y menos densa. No se hunde.

Una pista de esto nos la da la mancha azul que hay por debajo de Groenlandia e Islandia en la comparación de temperaturas medias entre 2020 y el promedio 1981-2010. El agua se está enfriando en esa zona, por lo que puede afectar a la circulación termohalina.

Las consecuencias de esto son importantes porque se produciría un enfriamiento de la corriente Noruega, que nos trae un tiempo más cálido a Europa y ayuda a la formación de lluvias. Y tenemos evidencias de que en el pasado sucedió algo similar.

Cuando se produce una deglaciación, se derriten las capas de hielo del Ártico, lo que frena la formación de aguas profundas y el Ártico se enfría. Esto estaba detrás de los cambios climáticos rápidos de la Última Era Glacial.

Esta es la explicación más posible al enfriamiento del Reciente Dryas, un derretimiento de hielos produjo unos inviernos muy fríos en Europa. Aquí un hilo que hice en su día sobre este tema y el de los Eventos Heinrich.

https://twitter.com/scnycc/status/1271031247771500545

A día de hoy los estudios apuntan a que este efecto de enfriamiento será mucho menor al del calentamiento global actual, por lo que solo queden afectados los regímenes de precipitación.
Fin del hilo.

Todo lo que he contado está sacado a parte de los hilos que menciono de:
Salby, Physics of the Atmosphere and Climate. Cap 17
Hartman, Global Physics Climate. Cap 7.
Tenéis una explicación más descriptiva en el libro Atmosphere, Weather and Climate, de Barry y Chorley (cap 7).