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Dinámica oceánica

Ocean Dynamics

Cuando el viento sopla mucho tiempo sobre el mar, el rozamiento arrastra el agua superficial, pero como la Tierra gira, el agua no sigue sin más al viento: se desvía a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el sur. Cuanto más hondo, más gira el flujo y más se debilita (la espiral de Ekman), y el movimiento neto de todas esas capas, el transporte de Ekman, forma un ángulo recto con el viento. Cuando el transporte de Ekman acumula agua en un lado, la superficie del mar se inclina y surge una corriente geostrófica en la que la fuerza del gradiente de presión equilibra la de Coriolis, mientras que en las costas el viento puede provocar afloramiento o hundimiento. Al cambiar la velocidad del viento y la latitud en el diagrama se ven a la vez la dirección y el tamaño de la espiral vista desde arriba y lo rápido que se debilita la corriente con la profundidad.

Cómo mueve el viento el mar

🌊 El viento y la fuerza de Coriolis
①Igual que al soplar sobre una bebida caliente se empuja su superficie, el viento sobre el mar arrastra el agua superficial por rozamiento
②Como la Tierra gira, un objeto en movimiento siente la fuerza de Coriolis, que lo desvía a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el sur
③Por eso la corriente superficial forma un ángulo con el viento, y las capas de debajo giran todavía más
④En el ecuador la fuerza de Coriolis es nula, así que este giro casi no se produce

La espiral de Ekman y el transporte de Ekman

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Dirección del transporte de Ekman
Hemisferio norte: 90° a la derecha del viento / Hemisferio sur: 90° a la izquierda
dirección neta del movimiento al sumar los flujos de todas las capas, desde la superficie hasta el fondo de la capa de Ekman
📐 Qué leer en el diagrama
①La corriente superficial se aparta unos 45° del viento, a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el sur
②Cada capa más abajo gira un poco más hacia el mismo lado y va más despacio, así que las puntas de las flechas dibujan una espiral
③En el fondo de la capa de Ekman, el flujo va casi en sentido contrario al de la superficie y a solo un 4 % de su velocidad
④Cuanto más fuerte es el viento, más rápida es la corriente superficial y más profunda la capa de Ekman, y con el mismo viento la capa es más profunda en latitudes bajas, donde la fuerza de Coriolis es menor
⑤El transporte de Ekman, suma de todas las capas (flecha verde discontinua), forma un ángulo recto con el viento

Corrientes geostróficas: la pendiente del mar equilibrada por la fuerza de Coriolis

Equilibrio geostrófico
fuerza del gradiente de presión = fuerza de Coriolis → flujo paralelo a las líneas de igual altura del mar
Sigue fluyendo mientras dure la pendiente que creó el transporte de Ekman y forma el grueso de la circulación oceánica superficial.
🏔️ La superficie del mar también tiene colinas y valles
①En las aguas subtropicales, el transporte de Ekman reúne agua hacia el centro del océano y allí la superficie se eleva cerca de 1 m
②El agua recibe una fuerza del gradiente de presión desde donde el mar está más alto hacia donde está más bajo
③En cuanto el agua se mueve actúa sobre ella la fuerza de Coriolis, y cuando ambas fuerzas se equilibran, el agua fluye a lo largo de las líneas de igual altura del mar (corriente geostrófica)
④En el hemisferio norte, una corriente geostrófica deja el mar más alto a su derecha
⑤Así se mantienen giros subtropicales con corrientes como la de Kuroshio y la del Golfo
Intensificación occidental
corrientes de borde occidental (Kuroshio, del Golfo) ≫ corrientes de borde oriental (de California, de Canarias)
Como la fuerza de Coriolis aumenta con la latitud (efecto β), el centro del giro se desplaza al oeste y la corriente occidental es estrecha, profunda y rápida.

Afloramiento y hundimiento

Comparación

Afloramiento vs hundimiento
ÍtemAfloramientoHundimiento
Causael agua superficial se aleja y sube agua profunda a reemplazarlael agua superficial se acumula y se hunde
En la costacuando el viento sopla paralelo a la costa y el transporte de Ekman va mar adentrocuando el transporte de Ekman va hacia la costa
Temperaturasube agua fría y la superficie se enfríael agua superficial cálida se hunde
Nutrientesabundan, así que prospera el plancton y se forman caladerosescasos
Ejemploscostas de Perú y Californiacentro de los giros subtropicales (mar de los Sargazos)
🐟 El afloramiento y los caladeros
①En las zonas de afloramiento sube a la superficie agua profunda rica en nutrientes
②El fitoplancton se multiplica en la capa iluminada y atrae al zooplancton y a los peces que se alimentan de él
③Los grandes caladeros frente a Perú, California, el noroeste de África y el suroeste de África están en zonas de afloramiento costero
④Con El Niño, el afloramiento frente a Perú se debilita y la captura de anchoveta cae con fuerza

Ejemplos y examen

Ejemplo 1
En mar abierto del hemisferio norte con viento constante, ¿hacia qué lado respecto al viento se mueve toda la capa superficial (transporte de Ekman)?
1
Por el efecto Coriolis, la corriente superficial se desvía respecto a la dirección del viento.
2
Sumando las corrientes en profundidad, el transporte neto en el hemisferio norte es 90° a la derecha del viento (transporte de Ekman).
▸ 90° a la derecha del viento (hemisferio norte)
En el hemisferio sur es 90° a la izquierda. Si en el diagrama pones una latitud negativa, la espiral y la flecha verde se invierten de arriba abajo.
Ejemplo 2
Cuando el viento paralelo a la costa empuja el agua superficial mar adentro, ¿qué asciende para ocupar el hueco y cómo afecta a la pesca?
1
Al llevarse el transporte de Ekman el agua superficial mar adentro, agua fría profunda asciende para ocupar el hueco (afloramiento costero).
2
El agua profunda es rica en nutrientes, así que el fitoplancton prolifera → se forman caladeros productivos.
▸ Asciende agua fría profunda → rica en nutrientes → caladeros productivos
Los ricos caladeros frente a Perú y California deben su riqueza al afloramiento costero, y cuando El Niño lo debilita, la captura cae con fuerza.
tipo examen de clase
¿Qué afirmación sobre el movimiento del agua de mar es correcta?
①En el hemisferio norte, el transporte de Ekman es 90° a la izquierda del viento
②El afloramiento costero enriquece en nutrientes y forma caladeros productivos
③La corriente geostrófica ocurre cuando la fuerza del gradiente de presión y la de Coriolis no se equilibran
④En la espiral de Ekman, la velocidad de la corriente aumenta con la profundidad
⑤Las zonas de hundimiento son ricas en nutrientes
▸ ② El afloramiento costero enriquece en nutrientes y forma caladeros productivos
1
El afloramiento eleva agua fría y rica en nutrientes a la superficie, favoreciendo el plancton y formando caladeros.
2
El transporte de Ekman del hemisferio norte es 90° a la derecha (①), la corriente geostrófica ocurre cuando las dos fuerzas se equilibran (③), la espiral de Ekman se frena con la profundidad (④) y las zonas de hundimiento son pobres en nutrientes (⑤).

Resumen

Esencia del movimiento oceánico
viento → transporte de Ekman (en ángulo recto) → pendiente del mar → corriente geostrófica → circulación oceánica
La energía del viento se convierte, a través de la fuerza de Coriolis, en la gran circulación oceánica.
🎯 Puntos clave
①El transporte de Ekman forma un ángulo recto con el viento (a la derecha en el hemisferio norte, a la izquierda en el sur)
②En la espiral de Ekman, la corriente gira en sentido horario con la profundidad en el hemisferio norte y se debilita
③Una corriente geostrófica es un flujo en el que se equilibran la fuerza del gradiente de presión y la de Coriolis, y corre a lo largo de las líneas de igual altura del mar
④La intensificación occidental hace que las corrientes del lado oeste de los océanos sean estrechas y rápidas
⑤El afloramiento costero ocurre cuando el viento sopla paralelo a la costa y el transporte de Ekman va mar adentro, y crea buenos caladeros
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