Circulación termohalina

10. Circulación general oceánica
10.1 Estructura vertical oceánica En el océano la columna de agua puede dividirse en 4 regiones (Fig. 10.1). En la superficie se encuentra la capa límite de mezcla que tiene propiedades relativamente constante como la densidad y la temperatura. Esta capa tiene una profundidad de 10-50 m y puede asociarse para los movimientos de gran escala de este curso con lacapa límite de Ekman. Por debajo se encuentra la termoclina estacional una capa cuya estratificación vertical es máxima al final del verano y desaparece en invierno por el enfriamiento convectivo y la mezcla de los vientos muy fuertes. Su profundidad es del orden de 100 m (Fig. 10.2). Mas abajo se encuentra la termoclina permanente, que está permanentemente estratificada y su profundidad es entre500–1000 m. El resto de la columna tiene una estratificación muy débil y se conoce como el océano profundo.

Figura 10.1 – Estructura vertical oceánica desde el punto de vista de la circulación oceánica. Las profundidades de las capas no están en escala; el océano profundo es mucho mayor que las otras capas. La termoclina permanente es la región de los océanos en donde la circulación espredominantemente causada por el bombeo de Ekman que viene de la capa límite y por lo tanto es mas pronunciada en latitudes medias. Por otro lado, el océano profundo es alimentado por convección profunda en altas latitudes.

Figura 10.2 – Estructura térmica en diferentes meses del año en Bermuda Station (31.8N,64.1W)

10.2 Subducción y circulación forzada por el viento En un capítulo anteriorestudiamos la dinámica del interior oceánico integrada verticalmente (teoría de Sverdrup); las teorías de la termoclina permanente intentan describir la dinámica considerando la estratificación. En el tope del océano interior (parte de la columna de agua que contiene a la termoclina permanente y océano profundo) existe un intercambio de agua con la termoclina estacional. Este proceso es llamado subducciónsi el agua pasa de la termoclina estacional al interior océanico y obducción si el agua sube hacia la termoclina estacional (Fig. 10.3). Existen varios procesos por los cuales el agua entra la termoclina permanente: bombeo de Ekman, retroceso de la capa limite al final del inverno y convergencia del flujo en la capa límite. La suma de estos procesos crea subducción que puede ser definido como laentrega de agua antes perteneciente a la termoclina estacional al interior oceánico. Es importante notar que gran parte del agua “dejada atras” por el retroceso de la termoclina estacional durante primavera y verano es re-capturada en el otoño e invierno siguiente pues no ha tenido tiempo suficiente de hundirse hacia el interior oceánico. Por lo tanto la mayor parte de la subducción es solamentetemporal y el interior oceánico es alimentado efectivamente por la subducción únicamente en invierno.

Figura 10.3 – Esquema de procesos de subducción y obducción. Las primeras teorías para explicar la termoclina permanente intentaron describirla como la estructura vertical resultante de un equilibrio local entre afloramiento de aguas frías y difusión de calor desde la superficie
∂T ∂2T w =k 2∂z ∂z

Este paradigma cambió en los años 1980s con la publicación de un artículo llamado “La circulación de la termoclina ventilada” de Luyten, Pedlosky y Stommel (1983). La teoría combina subducción desde la capa límite de mezcla con descenso adevectivo a lo largo de la estratificación de la termoclina. El proceso es el siguiente. En el océano de latitudes medias, donde el bombeo de Ekman es haciaabajo, el agua de la capa límite entra por subducción en la termoclina permanente y viaja a lo largo de isopicnals llevando consigo las propiedades de superficie tales como densidad y vorticidad potencial (Fig. 10.4). Las diferentes capas de la termoclina pueden ser entonces diferenciadas de acuerdo a donde en la base de la capa límite se realizó la subducción, y se dice que están ventiladas....