Masas de Agua y Circulación

  • Fundamento
  • Diseño
  • english version

Las corrientes oceánicas juegan un papel fundamental en la regulación del clima a escala global. Por sus características, la circulación oceánica del Atlántico adquiere especial importancia en el control del clima de la cuenca atlántica. El modelo de la cinta transportadora aporta una visión esquemática y sencilla de los movimientos de masas oceánicas que componen la circulación del Atlántico (Figura 1; Kuhlbrodt et al., 2007 *). En este modelo, la circulación oceánica del Atlántico consta de cuatro elementos principales: (1) corrientes profundas que transportan masas de agua fría y densa desde el Atlántico Norte hasta altas latitudes del hemisferio sur, (2) regiones de afloramiento de estas aguas profundas en las inmediaciones de la península Antártica, (3) corrientes que transportan aguas cálidas y poco densas en superficie en el sentido sur-norte y (4) regiones de formación de agua profunda ubicadas en el Atlántico Norte que cierran el circuito.

AmocLos movimientos de masas de agua que dan origen a las corrientes oceánicas están principalmente gobernados por cambios de densidad que tienen lugar en las regiones de formación de agua profunda. A su vez, estos cambios de densidad son consecuencia de las variaciones de salinidad y temperatura de la parcela de agua considerada. Estas dos variables constituyen los pilares fundamentales de la denominada ecuación de estado del agua de mar, en la que la densidad del agua oceánica depende, principalmente, de la salinidad y de la temperatura.

La salinidad del agua de mar es esencialmente una medida de las sales disueltas en un kilogramo de agua de mar y puede variar entre 33 y 37 gramos por kilogramo. En los océanos, la temperatura varía de -2 ºC a 36 ºC. Los cambios en salinidad y temperatura dependen, fundamentalmente, de la latitud y la profundidad. Cualitativamente los cambios de salinidad y temperatura afectan a la densidad de la siguiente forma:

  • Aumentos de salinidad dan lugar a aguas más densas
  • Descensos de temperatura dan lugar a aguas más densas

En situación de equilibrio, las aguas menos densas flotan sobre las aguas más densas. Así, dadas dos capas de agua con el mismo grado de salinidad, el agua más caliente flotará sobre el agua más fría. En la situación análoga, dadas dos masas de agua con igual temperatura, la de menor salinidad flotará sobre la más salina.

Estas variaciones de salinidad y temperatura provocan cambios de densidad en el agua oceánica dando lugar a masas de agua de distintas características. En las regiones de formación de agua profunda, las aguas frías y salinas, y por tanto densas, se hunden en profundidad desencadenando la aparición de corrientes oceánicas de gran importancia en la regulación del clima de la cuenca atlántica (Figura 1).

* Kuhlbrodt, T., Griesel, A., Montoya, M., Levermann, A., Hofmann, M., and Rahmstorf, S.: On the driving processes of the Atlantic meridional overturning circulation, Rev. Geophys., 45, RG2001, doi:10.1029/2004RG000166, 2007.

Con estos experimentos estudiaremos de forma cualitativa la influencia de los cambios de salinidad y temperatura, y por tanto, de densidad, en distintas masas de agua. Con el objetivo de facilitar la comprensión de los complejos procesos que tienen lugar en el océano, aquí trataremos por separado los efectos de los cambios de salinidad y temperatura en aguas de disitintas características. Para ello, necesitaremos un recipiente construido de forma que su interior quede dividido en dos mitades por una lámina de metacrilato móvil o dispuesta de un orificio que permita comunicar ambas partes. Cada una de las mitades albergará masas de agua con distintas características y comprobaremos qué sucede al abrir la trampilla de metacrilato o destapar el orificio de la lámina separadora.

Salinidad

En este experimento introduciremos agua en cada una de las dos mitades del recipiente. Una de las mitades se llenará con agua poco salina (extraída directamente del grifo) y la otra con agua muy salina (resultado de disolver sal en agua extraída del grifo). Con objeto de distinguir las dos masas de agua una vez levantada la divisoria de metacrilato, se añadirán unas gotas de tinta azul en el agua muy salina y unas gotas de tinta roja en el agua poco salina. Es necesario que la temperatura del agua sea aproximadamente la misma en las dos mitades. De esta manera, los efectos observados tras subir la trampilla de metacrilato serán exclusivamente debidos a la diferencia de salinidad entre las dos masas de agua.




Temperatura

De nuevo, en este experimento introduciremos agua en cada una de las dos mitades del recipiente. Una de las mitades se llenará con agua caliente (tintada de color rojo) y la otra con agua fría (tintada de color azul). En esta ocasión, es necesario que el agua de las dos mitades tenga aproximadamente la misma salinidad (nosotros usamos agua extraída directamente del grifo). De esta manera, los efectos observados tras subir la trampilla de metacrilato serán exclusivamente debidos a la diferencia de temperatura entre las dos masas de agua.

Créditos:

Autores del experimento:

innovega