Introduccion a la Oceanografia.

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El agua es ligeramente comprimible, pero hay que pensar que ¡1.000 m de profundidad son 100 atmósferas de presión! Si bajamos una bolsa elástica llena de agua y bien cerrada, desde la superficie hasta 1000 m, su volumen disminuirá aproximadamente un 0,4% (si la bolsa era de 1 m3, se habrá reducido en 4 litros). Sin embargo, esto no es todo: la temperatura del agua dentro de la bolsa (si ésta es aislante y no permite los intercambios de calor a través de sus paredes) habrá aumentado unos 0,15ºC. Esta manera de comprimirse se llama "compresión adiabática". Si al agua le hacemos hacer el camino inverso, es decir, la volvemos a subir a la superficie, volverá a tener la temperatura de origen. La "expansión adiabática" enfriará el agua estos mismos 0,15 ºC. La temperatura que tendría de una muestra de agua si la subimos hasta 0 m de forma "adiabática" se denomina "temperatura potencial".

1.1.4 Densidad y el diagrama TS

La densidad del agua pura es una de los pocos datos que casi todo el mundo conoce bien, ya que un litro pesa un kilogramo, lo que hace una densidad de 1kg L-1, o si empleamos las unidades más comunes en oceanografía, la densidad es de 1.000 kg m-3. Sin embargo, esta densidad varía según la temperatura y la presión, y en el agua de mar, también depende de la salinidad.

Para mostrar cómo varía la densidad según la temperatura y la salinidad, para una presión fija (que pondremos ahora a 0 m) podemos usar un diagrama de dispersión donde la variable en abscisas es la salinidad y la variable en ordenadas es la temperatura. Podríamos poner la salinidad en UPS o en términos absolutos (g kg-1) y la temperatura se pone la potencial (referida a 0 m de profundidad) o la llamada "temperatura conservativa" que viene a ser prácticamente lo mismo, pero tiene una base termodinámica más cuidadosa. El diagrama TS, como veremos después, es una herramienta muy usada en oceanografía descriptiva.

[pic 1]Figura 1.1.4_2 Este diagrama TS se ha realizado con el software "Ocean Data View" odv.awi.de (Enlaces a un sitio externo.)> donde se ha incorporado datos del archivo EWOCE.

El diagrama de la gráfica adjunta es por una profundidad de 0 m. Se puede observar la no linealidad de la densidad respecto a las otras dos variables, T y S. Hemos incluido una serie de datos obtenidos en los diversos océanos del planeta, y en el Mediterráneo como referencia, pero nos interesa especialmente este diagrama para mostrar cómo varía la densidad para rangos amplios de salinidad y el rango de variación de la temperatura que nos podemos encontrar en los océanos principales.

En azul puede ver la variación de la temperatura de congelación (punto crioscópico) para el agua de mar en función de la salinidad, mientras que la línea de trazos negra indica la variación de la temperatura de máxima densidad en función de la salinidad. Ésta va disminuyendo desde cerca de los 3,98ºC del agua pura hasta los -1,33ºC del agua de 24,7 UPS, cuando coincide la temperatura máxima densidad con la de congelación. En una salinidad de 35 UPS la temperatura de congelación (de máxima densidad) es de -1,93ºC.

Uno se puede preguntar cómo es que si la densidad del agua en el punto de congelación es máxima, el hielo marino flota sobre el mar? Esto se debe a que cuando el mar se congela, la disposición geométrica de las moléculas de agua en el hielo se ve perturbada por la presencia de los iones de sal. Por lo tanto, los primeros ordenamientos de moléculas de agua se producen donde no hay iones grandes de sal. Por lo tanto, el hielo de agua de mar es menos salado que el agua en la que se ha formado ... y flota sobre un agua que se ha visto enriquecida en sal (y enfriada!) Y que tiende a hundirse ... Los cristalitos que se forman debajo y se acumulan en la superficie del mar forman una especie de granizado que se compactando, pero sin llegar a adquirir nunca la consistencia dura ya menudo transparente del hielo de agua dulce de los lagos continentales.

[pic 2]Figura 1.1.4-3 Detalle del espacio dentro del diagrama donde hemos puesto datos reales de medidas de temperatura y salinidad de los océanos mundiales y del Mediterráneo. El interés de esta manera de usar el diagrama TS se verá muy claramente cuando entraremos a analizar la distribución vertical y horizontal de las características físicas del océano ya hablar de masas de agua en las próximos temas.

1.2 El ciclo anual hidrográfico delante de Barcelona

Ya hemos visto que la temperatura y la salinidad determinan la densidad del agua, y aquí veremos como la estabilidad de la columna está relacionada con la distribución vertical de la densidad y su variación.

Los flujos de energía y agua que se producen en la capa superior del mar, en contacto con la atmósfera, son responsables de las variaciones locales de temperatura y salinidad a lo largo del año, y por tanto de su distribución geográfica.

Hay procesos que incrementan la estabilidad de la columna y hay otros que promueven su desestabilización y, por lo tanto, la mezcla vertical del agua. Veremos cómo se distribuyen las características físicas de las aguas del frente de la ciudad de Barcelona, en su ciclo anual hidrográfico.

Este ejemplo del Mediterráneo Noroccidental, una región de la zona climática templada, puede ser una referencia útil, tanto para las semejanzas como por las diferencias respecto a otras zonas del planeta.

1.2.1 Introducción: Perfiles verticales de T y S en la costa catalana(Mediterráneo Occidental)

A principios de invierno la temperatura del agua frente a Barcelona, a unas pocas millas fuera de la costa, es prácticamente la misma desde la superficie hasta los 500 metros, y vale unos 13ºC. La salinidad es también muy uniforme y suele ser ligeramente superior a 38 UPS (flecha roja en la figura 1 y figura 2). El agua que se enfría tiende a hundirse y a mezclarse con el agua de abajo, y el incremento de salinidad observado en las aguas superficiales en invierno es debido precisamente a la incorporación de una proporción creciente de agua más profunda, más salada, que se mezcla con las capas superficiales a medida que éstas van perdiendo flotabilidad por el enfriamiento (figura 1).

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Figura 121-1: Evolución de la temperatura y la salinidad en una estación situada unos 20 km mar afuera frente a Barcelona. Fuente: Salado, J. et al, 1978

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