Las corrientes limítrofes son corrientes oceánicas cuya dinámica está determinada por la presencia de una línea costera y se dividen en dos categorías distintas: corrientes limítrofes occidentales y corrientes limítrofes orientales .
Corrientes limítrofes orientales
Las corrientes fronterizas del este son relativamente poco profundas, anchas y de flujo lento. Se encuentran en el lado este de las cuencas oceánicas (adyacentes a las costas occidentales de los continentes). Las corrientes subtropicales del límite oriental fluyen hacia el ecuador, transportando agua fría de latitudes más altas a latitudes más bajas; los ejemplos incluyen la Corriente de Benguela , la Corriente de Canarias , la Corriente de Humboldt y la Corriente de California . El afloramiento costero a menudo trae agua rica en nutrientes a las regiones de corrientes fronterizas del este, lo que las convierte en áreas productivas del océano.
Corrientes fronterizas occidentales
Las corrientes fronterizas occidentales son corrientes cálidas, profundas, estrechas y de flujo rápido que se forman en el lado occidental de las cuencas oceánicas debido a la intensificación occidental . Llevan agua tibia desde los trópicos hacia los polos. Los ejemplos incluyen la Corriente del Golfo , la Corriente de Agulhas y el Kuroshio .
Intensificación occidental
La intensificación occidental se aplica al brazo occidental de una corriente oceánica , particularmente un gran giro en dicha cuenca . Los vientos alisios soplan hacia el oeste en los trópicos. Los vientos del oeste soplan hacia el este en latitudes medias. Esto aplica una tensión a la superficie del océano con un rizo en los hemisferios norte y sur: provocando el transporte de Sverdrup hacia el ecuador (hacia los trópicos). Debido a la conservación de la masa y la conservación de la vorticidad potencial , ese transporte se equilibra con una corriente estrecha e intensa hacia el polo, que fluye a lo largo de la costa occidental, permitiendo que la vorticidad introducida por la fricción costera equilibre la entrada de vorticidad del viento. El efecto inverso se aplica a los giros polares: se invierte el signo de la curvatura de la tensión del viento y la dirección de las corrientes resultantes. Las principales corrientes del lado oeste (como la Corriente del Golfo del Océano Atlántico Norte ) son más fuertes que las opuestas (como la Corriente de California del Océano Pacífico Norte ). La mecánica fue aclarada por el oceanógrafo estadounidense Henry Stommel .
En 1948, Stommel publicó su artículo clave en Transactions, American Geophysical Union : "The Westward Intensification of Wind-Driven Ocean Currents", [1] en el que utilizó un modelo oceánico simple, homogéneo y rectangular para examinar las líneas de corriente y los contornos de altura de la superficie. para un océano en un marco no giratorio, un océano caracterizado por un parámetro de Coriolis constante y, finalmente, una cuenca oceánica de caso real con un parámetro de Coriolis que varía latitudinalmente. En este sencillo modelo, los principales factores que se tuvieron en cuenta para influir en la circulación oceánica fueron:
- estrés del viento en la superficie
- fricción inferior
- una altura de superficie variable que conduce a gradientes de presión horizontales
- el efecto Coriolis .
En esto, [2] asumió un océano de densidad y profundidad constantesver las corrientes oceánicas; también introdujo un término de fricción linealizado para dar cuenta de los efectos disipativos que impiden que el océano real se acelere. Comienza, por tanto, a partir de las ecuaciones de continuidad y momento de estado estacionario:
Aquí es la fuerza de la fuerza de Coriolis, es el coeficiente de fricción inferior, es la gravedad, y es el viento forzando. El viento sopla hacia el oeste en y hacia el este en .
Actuando sobre (1) con y en (2) con , restando y luego usando (3), da
Si introducimos una función Stream y linealizar asumiendo que , la ecuación (4) se reduce a
Aquí
y
Las soluciones de (5) con condición de frontera que ser constante en las costas, y para diferentes valores de , enfatizan el papel de la variación del parámetro de Coriolis con la latitud en la incitación al fortalecimiento de las corrientes fronterizas occidentales. Se observa que tales corrientes son mucho más rápidas, profundas, estrechas y cálidas que sus contrapartes orientales.
Para un estado sin rotación (parámetro de Coriolis cero) y donde eso es una constante, la circulación del océano no tiene preferencia hacia la intensificación / aceleración cerca del límite occidental. Las líneas de corriente exhiben un comportamiento simétrico en todas las direcciones, con los contornos de altura demostrando una relación casi paralela a las líneas de corriente, en un océano que rota homogéneamente. Finalmente, en una esfera giratoria, el caso en el que la fuerza de Coriolis es latitudinalmente variante, se encuentra una clara tendencia a las líneas de corriente asimétricas , con una intensa agrupación a lo largo de las costas occidentales. En el artículo se pueden encontrar figuras matemáticamente elegantes dentro de modelos de la distribución de líneas de corriente y contornos de altura en un océano de este tipo si las corrientes rotan uniformemente.
Equilibrio de Sverdrup y física de la intensificación occidental
La física de la intensificación occidental puede entenderse a través de un mecanismo que ayuda a mantener el equilibrio de vórtices a lo largo de un giro oceánico. Harald Sverdrup fue el primero, antes de Henry Stommel , en intentar explicar el equilibrio de la vorticidad del océano medio observando la relación entre los forzamientos del viento en la superficie y el transporte de masa dentro de la capa superior del océano. Asumió un flujo interior geostrófico, mientras descuidaba cualquier efecto de fricción o viscosidad y suponía que la circulación se desvanecía a cierta profundidad en el océano. Esto prohibió la aplicación de su teoría a las corrientes fronterizas occidentales, ya que más tarde se demostraría que alguna forma de efecto disipativo (capa inferior de Ekman) era necesaria para predecir una circulación cerrada para una cuenca oceánica completa y contrarrestar el flujo impulsado por el viento.
Sverdrup introdujo un argumento de vorticidad potencial para conectar el flujo interior neto de los océanos con el estrés del viento en la superficie y las perturbaciones de vorticidad planetaria incitadas. Por ejemplo, se sugirió que la convergencia de Ekman en los subtrópicos (relacionada con la existencia de los vientos alisios en los trópicos y los vientos del oeste en las latitudes medias) conducía a una velocidad vertical descendente y, por lo tanto, a un aplastamiento de las columnas de agua, lo que posteriormente obliga al giro del océano a girar más lentamente (a través de la conservación del momento angular). Esto se logra mediante una disminución de la vorticidad planetaria (dado que las variaciones de la vorticidad relativa no son significativas en las grandes circulaciones oceánicas), un fenómeno que se puede lograr a través de un flujo interior dirigido ecuatorialmente que caracteriza el giro subtropical. [3] Lo opuesto es aplicable cuando se induce la divergencia de Ekman, lo que lleva a la absorción (succión) de Ekman y un posterior estiramiento de la columna de agua y flujo de retorno hacia el polo, una característica de los giros subpolares.
Este flujo de retorno, como lo muestra Stommel, [1] ocurre en una corriente meridional , concentrada cerca del límite occidental de una cuenca oceánica. Para equilibrar la fuente de vorticidad inducida por la fuerza del viento, Stommel introdujo un término de fricción lineal en la ecuación de Sverdrup, que funciona como sumidero de vorticidad. Este arrastre de fricción en el fondo del océano sobre el flujo horizontal permitió a Stommel predecir teóricamente una circulación cerrada en toda la cuenca, mientras demostraba la intensificación hacia el oeste de los giros impulsados por el viento y su atribución a la variación de Coriolis con la latitud (efecto beta). Walter Munk (1950) implementó aún más la teoría de la intensificación occidental de Stommel utilizando un término de fricción más realista, mientras enfatizaba "la disipación lateral de la energía de Foucault". [4] De esta manera, no solo reprodujo los resultados de Stommel, recreando así la circulación de una corriente límite occidental de un giro oceánico que se asemeja a la corriente del Golfo, sino que también mostró que los giros subpolares deberían desarrollarse hacia el norte de los subtropicales, girando en la dirección opuesta.
Cambio climático
Las observaciones indican que el calentamiento del océano sobre las corrientes fronterizas subtropicales occidentales es 2-3 veces más fuerte que el calentamiento global medio de la superficie del océano. [5] El estudio [6] encuentra que el aumento del calentamiento puede atribuirse a una intensificación y desplazamiento hacia los polos de las corrientes fronterizas occidentales como efecto secundario de la circulación de Hadley cada vez mayor bajo el calentamiento global. [7] [8] [9] Estos puntos calientes de calentamiento causan graves problemas ambientales y económicos, como el rápido aumento del nivel del mar a lo largo de la costa este de los Estados Unidos, [10] el colapso de la pesquería sobre el Golfo de Maine [11] y Uruguay. [12]
Ver también
- Transporte Ekman: transporte neto de agua superficial perpendicular a la dirección del viento
- Giro oceánico : cualquier sistema grande de corrientes oceánicas circulantes
- Balance de Sverdrup : una relación teórica entre la tensión del viento ejercida sobre la superficie del océano abierto y el transporte meridional (norte-sur) integrado verticalmente del agua del océano.
Referencias
- Thurman, Harold V., Trujillo, Alan P. Introductory Oceanography Décima edición. ISBN 0-13-143888-3
- Glosario de AMS [ enlace muerto permanente ]
- Profesor Raphael Kudela, UCSC, diserta en OCEA1 Otoño 2007
- H. Stommel, La intensificación hacia el oeste de las corrientes oceánicas impulsadas por el viento , Transactions American Geophysical Union: Vol. 29 de 1948
- Munk, WH, Sobre la circulación oceánica impulsada por el viento , J. Meteorol., Vol. 7,1950
- Stewart, R. "11". Circulación oceánica impulsada por el viento . ocianworld.tamu.edu . Archivado desde el original el 21 de noviembre de 2011 . Consultado el 8 de diciembre de 2011 .
- John H. Steele; et al. (22 de octubre de 2010). Corrientes oceánicas: un derivado de la enciclopedia de las ciencias oceánicas . ISBN 9780080964867.
- Sverdrup, Harald (1947). Corrientes impulsadas por el viento en un océano baroclínico; con Aplicación a las Corrientes Ecuatoriales del Pacífico Oriental. Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América (Informe). 33 . JSTOR 87657 . PMC 1079064 .
Notas al pie
- ^ a b Stommel, Henry (abril de 1948). "La intensificación hacia el oeste de las corrientes oceánicas impulsadas por el viento" (PDF) . Transacciones, American Geophysical Union . 29 (2): 202-206. doi : 10.1029 / tr029i002p00202 . Consultado el 27 de agosto de 2012 .
- ^ H. Stommel, La intensificación hacia el oeste de las corrientes oceánicas impulsadas por el viento, Transacciones, American Geophysical Union: Vol. 29 de 1948
- ^ Lynne D Talley; et al. (11 de abril de 2011).Oceanografía física descriptiva. ISBN 9780080939117.
- ^ Berger, Wolfgang H .; Noble Shor, Elizabeth (6 de mayo de 2009). Océano: reflexiones sobre un siglo de exploración . ISBN 9780520942547.
- ^ Wu, L. y col. (2012), Calentamiento mejorado sobre las corrientes fronterizas occidentales subtropicales globales, Nat. Clim. Change, 2 (3), 161-166.
- ^ Yang, H., G. Lohmann, W. Wei, M. Dima, M. Ionita y J. Liu (2016), Intensificación y desplazamiento hacia los polos de las corrientes fronterizas occidentales subtropicales en un clima cálido, J. Geophys. Res. Oceans, 121, 4928–4945, doi: 10.1002 / 2015JC011513.
- ^ Seager, R. y Simpson, IR (2016). Corrientes fronterizas occidentales y cambio climático. Journal of Geophysical Research: Oceans, 121, 7212– 7214. https://doi.org/10.1002/2016JC012156
- ^ Seidel, DJ, Fu, Q., Randel, WJ y Reichler, TJ (2008). Ampliación del cinturón tropical en un clima cambiante. Nature Geoscience, 1 (1), 21-24.
- ^ Yang, H .; Lohmann, G .; Lu, J .; Gowan, EJ; Shi, X .; Liu, J .; Wang, Q. Expansión tropical impulsada por gradientes de temperatura meridional de latitudes medias que avanzan hacia los polos. J. Geophys. Res. Atmos. 2020, 125, e2020JD033158.
- ^ Yin, J. y Goddard, PB (2013). Control oceánico de los patrones de aumento del nivel del mar a lo largo de la costa este de los Estados Unidos. Cartas de investigación geofísica, 40, 5514–5520.
- ^ Pershing, AJ, et al. (2015), La adaptación lenta frente al calentamiento rápido conduce al colapso de la pesquería de bacalao del Golfo de Maine, Science, 350 (6262), 809– 812, doi: 10.1126 / science.aac9819.
- ^ https://www.washingtonpost.com/graphics/2019/national/climate-environment/climate-change-world/
enlaces externos
- biophysics.sbg.ac.at (JPG)
- Learner.org
- aos.princeton.edu (PDF)