UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Maestría en Ciencias Ambientales Materia: Mar y Área Costeras Parte III: Física Marina

La oceanografía es el estudio científico de los océano Es un ensamble de ciencias básicas y aplicadas: Matemática Física Química Geología Meteorología Ingeniería Biología

Oceanografía Biología Marina Geología Marina Química Marina Física Marina

Física, estudia las propiedades físicas del agua de mar y los fenómenos físicos que tienen lugar en los océanos. Química, estudia la composición del agua de mar y las transformaciones de las sustancias que contiene. También la contaminación. Geológica, estudia las estructuras y sedimentos costeros del fondo oceánico. Biológica, estudia los organismos vivos que habitan los océanos.

Oceanógrafa Física El agua de mar Balance energético de los océanos Campos de temperatura y salinidad Capa de mezcla, termoclína y capa profunda El precipitación/evaporación global Circulación termohalína e inducida por el viento Geostrofismo Espiral de Ekman y surgencias Teoría simple de olas Teoría simple de mareas Procesos litorales

Aplicaciones de la Oceanógrafa: Mejor entendimiento del Sistema Climático Fuente de energía Ingeniería de Costas (estructuras, rellenos de playa, etc.) Determinación de zonas productivas (o pesquerías) Toma de decisiones (gestión – políticas) Ayudas a la navegación (Tablas de marea, pronósticos, etc.) Planeamiento (derrames, búsquedas, etc.)

FORMACIÓN DE LOS OCEANOS

Hace aproximadamente 4500 millones de años la atmósfera terrestre era muy diferente de la actual, era mucho más espesa y mucho más caliente. Estaba constituida por: N2, NH3, CO, CO2, SO2 y H2O(g) No había O2. Debido al escape de moléculas hacia el espacio la temperatura decreció, produciendo que: H2O(g) H2O(l) Esto dio origen a intensas y persistentes lluvias que llenaron las cuencas existentes en el planeta.

Debido al: Impacto de las gotas de lluvia contra las rocas y a la Disolución química se originaron las sales oceánicas. El 90% de las sales contenidas en los océanos provino de este mecanismo. El resto proviene de la actividad biológica y volcánica.

Esquema de fuentes y sumideros de sales en el océano

Definición de agua de mar: El agua de mar es una solución acuosa que contiene: Sales inorgánicas. Constituyentes mayores (sales principales) y constituyentes menores (nutrientes y trazadores). Gases en solución. Materia orgánica soluble (glúcidos, lípidos y prótidos). Materia en suspensión (orgánica, inorgánica y antropogénica).

Agua pura ~ 4C

Constituyentes mayores del agua de mar La salinidad se define como la masa de sales disueltas (en gramos) por kg de agua de mar. La salinidad es adimensional, aunque habitualmente nos referimos a Unidades Prácticas de Salinidad (ups) Masa de sales disueltas (gr) Masa de agua de mar (Kg) El 99,9% de los principales iones son: ION (g/kg) Na+ 10.770 Cl‑ 19.354 Mg++ 1.290 SO4= 2.712 Ca++ 0.412 Br‑ 0.067 K+ 0.399 B(OH)4‑ 0.003 Sr++ 0.008 F- 0.001 ~85% ~99.36%

Color del agua de mar (generalidades) Altas latitudes: verde azulado a verde Aguas costeras: verdoso/amarillento hasta parduzco Bajas latitudes: (aguas abiertas) azul Aguas de estuario: pardo a verdoso.

Algunas propiedades del agua de mar

El balance de radiación del sistema climático

Temperatura La radiación solar es absorbida y almacenada en el océano como calor. La temperatura superficial del océano decrece desde aproximadamente 28°C en el ecuador hasta -2°C en latitudes polares. Debajo de la superficie podemos distinguir en general 3 zonas: sup - 200 m, con temperatura cercana a la de superficie (capa de mezcla) 500 - 1000 m (termoclina) con pronunciado descenso de temperatura. >1000 m agua profunda con temperaturas bajas.

Temperatura superficial del océano

Efectos de corrientes, “constancia” E-W, máximo gradiente latitudinal, Ver zona antártica. Isotermas superficiales Campo Medio anual

Rango anual: diferencia entre máxima y mínima temperatura.

Balance de agua (precipitación) y evaporación

Salinidad superficial El 75% del volumen total oceánico tiene salinidad entre 34 y 35‰.

Campo medio anual de salinidad (isohalinas)

Algunas generalidades observadas en el océano El océano se encuentra estratificado, es decir, es como si estuviera formado por capas horizontales dado que las variaciones en este sentido son mucho menores que en la vertical. Por ejemplo próximo al ecuador la temperatura de agua en superficie es 25 °C y a 1000 m de profundidad es 5°C. Para encontrar un gradiente de 20°C en el sentido N-S sería necesario recorrer 5000 km. Las distribuciones están influenciadas por el calentamiento, el enfriamiento, la evaporación, la condensación, la precipitación, la fusión del hielo, el congelamiento, las corrientes y los procesos de difusión y mezcla.

El 75% del volumen total oceánico tiene una temperatura comprendida entre 0 y 6C y una salinidad entre 34 y 35. El 50% del volumen total oceánico tiene una temperatura comprendida entre 1.3 y 3.8C y una salinidad entre 34.6 y 34.8. La temperatura media del océano es de 3.5 C. La salinidad media del océano es de 34.7. La profundidad media del océano es de 3800 m. Un principio que se cumple en la gran escala oceánica: “Constancia en las proporciones relativas de las concentraciones de los constituyentes mayores del agua de mar”

Las variaciones diurnas de temperatura son mínimas y raramente exceden los 0.3°C, aumentando esta variación a 2 o 3°C en zonas costeras. La variación anual de temperatura es 2°C en el ecuador 8°C a los 40° de latitud y disminuye hacia los polos La profundidad a la cual el gradiente de temperatura es máximo se denomina termoclina. En latitudes medias y bajas (no polares) se tiene la presencia de una termoclina permanente entre los 200 y 1000 m.

Determinación de la salinidad Célula de conductividad mantenida a temperatura constante en la que se inyecta una muestra de agua de mar para medir la relación de conductividades entre la muestra y el agua normal. Precisión ±0.002 USP Salinómetro CTD-Roseta (Conductividad-Temperatura-Profundidad). Armazón protector alrededor del cual se montan una serie de botellas oceanográficas dispuestas en forma circular. En el hueco central se montan los sensores de conductividad, temperatura y presión y otros adicionales para medir, por ej. oxígeno,fluorescencia, pH, etc. Botellas Niskin colocadas en la armadura CTD-Roseta.

La temperatura y la salinidad cambian con la profundidad La temperatura y la salinidad cambian con la profundidad. Cambios rápidos en temperatura y en salinidad producen la termoclina y haloclina respectivamente. El gráfico corresponde al noreste del Océano Pacífico.

Durante el año, la estructura de la capa de superficie varía Durante el año, la estructura de la capa de superficie varía. En ausencia de fuertes vientos y olas, en verano el calentamiento solar produce una termoclina poco profunda. Durante el otoño y el invierno el enfriamiento de la superficie y las condiciones de tormenta causan mezcla y movimientos verticales, eliminando la termoclina de superficie y produciendo una capa de mezcla profunda.

Densidad El conocimiento de la densidad (masa/volumen) del agua de mar es importante ya que varia con los cambios de salinidad, temperatura y presión. (agua de mar) en superficie = 1.021 g/cm3 (agua de mar) a 10000 m = 1.070 g/cm3 Ya que la densidad () del agua de mar varía entre 1 y 1.1 g/cm3 es conveniente utilizar un factor de densidad definido como: (s,t,p) = (  - 1) 1000 La distribución de densidad del agua de mar en la superficie del océano puede ser descripta diciendo que t aumenta desde 22 en proximidades del ecuador a 26 o 27 a 50° - 60° de latitud.

La densidad aumenta con la profundidad La densidad aumenta con la profundidad. Se denomina picnoclina a la zona en donde los cambios de densidad son mayores con la profundidad. La variación de la densidad con la profundidad mide la estabilidad del agua de mar. Si aumenta con la profundidad entonces es estable, por el contrario si disminuye es inestable.