TEMA 4. LOS OCÉANOS

 LAS AGUAS MARINAS

Ocupan un 70% de la superficie del planeta. Su volumen alcanza los 1.286 millones de km3, cantidad que se mantiene constante, a pesar de evaporarse más agua de la que es devuelta por las precipitaciones, debido al retorno que se produce por los ríos.

COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS MARINAS

En su conjunto el agua del mar contiene diversos gases y sales en disolución y partículas en suspensión. Como:

• Gases disueltos: gracias a ellos es posible la presencia de animales y plantas y se encuentran todos los gases atmosféricos (oxígeno, nitrógeno, anhídrido carbónico…)
•  Las sales: son diversas y están disueltas, sobre todo hay cloruros (sal marina) y contiene pequeñas cantidades de yodo, fósforo, arsénico y cobre y en muy pequeñas cantidades oro y radio.
•  Partículas en suspensión: provienen tanto de materia orgánica como inorgánica, son restos de conchas, caparazones, esqueletos…

La composición de las aguas marinas tiene diferencias entre distintos puntos geográficos, la solubilidad, por ejemplo, es mayor en aguas frías y poco saladas; la salinidad es inferior en las proximidades de las desembocaduras de ríos y en zonas de abundante precipitaciones así como la rebajada con la fusión del hielo; en cambio la salinidad se incrementa en zonas de elevada temperatura.

Cuando los aportes fluviales y pluviométricos superan la evaporación se habla de mares o cuencas de dilución, y por el contrario, si es mayor la evaporación se habla de mares o cuencas de concentración. Entre mares y océanos hay notables diferencias de salinidad.

PROPIEDADES DE LAS AGUAS MARINAS

Las aguas marinas tienen diversas propiedades, algunas de ellas fundamentales para comprender las características de los océanos y sus procesos dinámicos, así como su relación con la atmósfera, estas son:

•  Las propiedades térmicas: su capacidad de calor es más alta que la de todos los sólidos y líquidos. Su mayor calor específico implica que el comportamiento térmico del agua, de la tierra y del aire sean diferentes; como consecuencia del distinto calentamiento de la tierra y el mar, hace que el mar se caliente más lentamente en verano y se enfríe más despacio en invierno. La importancia de su calor latente de evaporación (calor necesario para el cambio de líquido a vapor) se pone de manifiesto en la transferencia de calor del mar al aire y por otro lado su calor latente de fusión (calor necesario para el cambio de estado sólido a líquido) hace que en regiones polares la temperatura se mantenga cerca del grado de licuefacción o licuación (proceso de cambio de un gas de estado gaseoso al líquido).
•  La salinidad: la salinidad altera las propiedades físicas de las aguas puras y resulta significativamente importante los cambios que provocan en el punto de congelación, en la densidad y en la conductividad. La temperatura y la salinidad son variables que dependen de la densidad.
• La densidad: la densidad media del agua marina es de 1.027 kg/m³ y varía según sea la salinidad, su temperatura y su presión. Así las aguas cálidas tienden a subir o mantenerse en superficie y las frías se hunden; igualmente las aguas saladas se hunden y las poco saladas están en la superficie.

LAS MASAS DE AGUA

En el mar se forman masas de agua diferentes en función de su temperatura y de su salinidad. Una masa de agua es una amplia porción de agua singularizada por su temperatura, salinidad y densidad. Desde la superficie hasta el fondo marino hay tres conjuntos de masas de agua estratificados en función de su densidad, son las masas superficiales, las profundas y las intermedias.

• Las masas de agua superficiales: no suelen superar los 300 ó 400 metros, reflejan la temperatura ambiental media de la latitud en que se encuentran; en función de su distribución zonal hay masas de aguas ecuatoriales, oceánicas centrales, subárticas y circumpolares.
• Las masas de agua profundas: son más profundas, densas y frías; y provienen de las aguas densas de la superficie que se han hundido. Su origen se encuentra en las latitudes altas, de aguas más frías.
• Las masas de agua intermedias: se encuentran entre las superficiales y las profundas y son el resultado de la mezcla de ambas, mezclando así salinidad y temperatura. La temperatura de las aguas en vertical presenta un progresivo descenso desde la superficie.

 LOS MOVIMIENTOS DE LAS AGUAS MARINAS

El desplazamiento de las aguas marinas puede realizarse tanto en sentido horizontal como en sentido vertical, de modo que, según el factor que los origina, podemos diferenciar: movimientos de equilibrio, movimientos de origen cósmico, movimientos eustáticos y tectónicos, y movimientos debidos a los vientos.

En el estudio de las aguas marinas es fundamental su movilidad, pues repercute en muchos aspectos de la vida terrestre:

• Clima: el movimiento de las aguas marinas reduce los desequilibrios energéticos al ser un mecanismo de redistribución del calor de zonas excedentes a deficitarias, y es también causante de la diversidad de climas costeros.
• Economía: influencia sobre la riqueza pesquera (distribución de los bancos de peces y organismos marinos, -aguas frías=más plancton- y –no movilidad=aguas biológicamente muertas-), transportes(por la dirección de las corrientes marinas, con influencia sobre las rutas comerciales) y la vida portuaria (por la amplitud de las mareas)
• Costas: afectan su morfología y ocasionan sucesos devastadores episódicos (maremotos).
• Explicación de hechos históricos: como las rutas migratorias del pasado e influencia futura de los vertidos.

El movimiento de las aguas marinas puede realizarse en sentido horizontal y vertical como resultado de distintos hechos, entre los que destacan:

• Vientos: dan lugar a las olas, corrientes de superficie y movimientos verticales de convergencia o divergencia.
• Evaporación y enfriamiento: dan lugar a variaciones en la densidad, con los consiguientes movimientos de equilibrio.
• Atracción Tierra-Luna-Sol: origina las mareas.
• Movimientos sísmicos

MOVIMIENTOS DE EQUILIBRIO

Las distintas características de las masas de agua en cuanto a densidad, salinidad y temperatura dan lugar a movimientos, en sentido vertical, para compensar estas diferencias, son los denominados movimientos de equilibrio. Al encontrarse dos masas de distinta densidad, los gradientes de densidad tienden a equilibrarse a través de los flujos de convección, de los cuales resulta el trasvase de agua de una masa a otra, estos movimientos sólo afectan a las masas superficiales e intermedias. Los movimientos verticales de las aguas marinas se ven incrementados en la estación invernal, al enfriarse las capas superficiales por irradiación y conducción hacia la atmósfera.

Los vientos, al rozar de forma continuada las aguas provocan unas corrientes en su misma dirección; la convergencia o divergencia de estas corrientes provoca flujos descendentes de las aguas superficiales o ascendentes de las aguas profundas. Las aguas turbias o lodosas provocan corrientes de turbidez.

Los lugares donde serán más propicios los movimientos de equilibrio y el hundimiento de las aguas será en las altas latitudes, en el cinturón de altas presiones subtropicales, en todas las zonas donde se produzca una convergencia de vientos y en zonas donde se encuentran masas oceánicas de distinta densidad; por el contrario el ascenso se producirá en zonas de divergencia de vientos y en las zonas costeras.

MOVIMIENTOS DE ORIGEN CÓSMICO

La atracción gravitacional entre tierra-luna-sol provoca una alteración vertical de las aguas marinas, son las mareas. Si los movimientos que las mareas establecen en la vertical son importantes, también lo son los movimientos horizontales que se derivan de ellas, las corrientes de marea.

Las mareas son consecuencia, sobre todo, de la atracción que la luna ejerce sobre la tierra, y a su origen astronómico se suman los factores geográficos. Por si sola, la Luna no puede provocar mareas tan amplias, por lo que se desarrolló la teoría de la resonancia (los pequeños abombamientos de las aguas producidos por la luna experimentan una serie de rebotes en los litorales que los amplifican).

La deformación elipsoidal que se origina en la superficie terrestre es el resultado de la actuación de dos fuerzas, la centrífuga o de expulsión y la gravitatoria o de atracción; según sea el balance entre ambas habrá marea viva o marea muerta.

A lo largo del día, cualquier punto se alinea dos veces con la Luna, por lo que se registran dos mareas altas y dos bajas; pero hay algunas variaciones que dan lugar a tres tipos de mareas según sea su periodo: diurna (tiene un solo ascenso y descenso al día), semidiurna (tiene dos ciclos completos al día) y la mixta (tiene dos flujos cada 24 horas).

La amplitud de las mareas, que es la diferencia del nivel entre marea alta y marea baja, es variable según la zona, y no hay unas características generales ya que depende de la pendiente de la plataforma, el trazado de la orilla…

En el ritmo de las mareas hay que destacar que cada día el fenómeno se retrasa 50 minutos, ya que la luna pasa por el meridiano de un lugar cada 24 horas y 50 minutos. La fuerza de atracción ocasiona una serie de movimientos horizontales denominados corrientes de marea que son de gran intensidad en zonas próximas a las costas o en canales. Las mareas también tienen una serie de consecuencias geográficas (interés de la navegación, condiciones ecológicas…)

MOVIMIENTOS EUSTÁTICOS Y TECTÓNICOS

El nivel del mar presenta también cambios continuos que dan lugar a lentas fluctuaciones en el tiempo, estas variaciones, pueden ser debidos a movimientos ascendentes o descendentes del océano (movimientos eustáticos), de alcance mundial, o movtos. ascend. o descendt. de la tierra (movimientos tectónicos), de alcance más reducido.

Los movimientos eustáticos se producen por distintos hechos:

• Variaciones de temperatura: el intenso frío hace que los glaciares retengan más agua, con lo que el nivel del mar baja, al contrario que con altas temperaturas, que hacen que se funda el hielo y suba el nivel del mar.
• Cambios de tamaño y forma de las cuencas: debido a los continuos flujos de depósitos del fondo de los océanos.
• Aportación de aguas juveniles.
  

MOVIMIENTOS DEBIDOS A LOS VIENTOS

La energía del aire circulante se traduce en movimientos de las aguas marinas superficiales, originando movimientos ondulatorios (las olas marinas) y movimientos horizontales (corrientes).

OLAS U ONDAS MARINAS

Las olas son movimientos ondulatorios que se forman en lugares donde soplan fuertes vientos propagándose a grandes distancias; una vez cesa el viento se mantiene un tiempo la vibración produciéndose entonces una sucesión de ondulaciones irregulares, son las ondas. Las ondas experimentan modificaciones en función del contorno oceánico, de las pendientes y la profundidad de las playas…

También hay otros factores que pueden producir olas, como erupciones volcánicas, terremotos…

Diferencia entre olas y ondas

Las olas varían según la acción del viento sobre la superficie, en función de su velocidad, duración y amplitud en mar abierto. La formación de las olas comienza con los primeros rizos y, si el viento se mantiene, el agua se apila en crestas, de forma que la cara levantada de cada rizo presenta mayor superficie al viento.

Un mar es el complejo resultando de la intensidad y dirección del viento variable, y de la combinación de las olas en distintos modelos en cuanto a dirección, longitud y amplitud de onda.

Las ondas libres de movimiento ondulatorio son el resultado del movimiento del agua, que describe órbitas para volver a la vertical. Según se alejan de su lugar de origen se modifican: las crestas se hacen más bajas y redondeadas, de forma más simétrica y se mueven en trenes de período y altura similar. Con este aspecto se llaman marejada, o a veces mar gruesa, y pueden transmitirse a miles de kilómetros.

Modificación de las olas en las costas. Acción erosiva

Toda esta configuración varía al acercarse a la costa, donde ejercen una acción erosiva. Experimentan modificaciones en función del contorno de los fondos oceánicos, de las pendientes de las playas, del trazado de las costas y de la profundidad de la plataforma.

La menor profundidad del fondo produce el rompimiento de las olas. Se produce cuando la profundidad es menor de media longitud de onda o es 1’3 veces la altura de la onda, ya que el movimiento no puede realizar su órbita circular, se transforma en una elipse, decrece la longitud de onda, se eleva el pico de la onda, aumenta la velocidad de las partículas de la cresta y la ola forma un pico según avanza hacia la costa. El avance de las crestas es más lento cuanto más rápidamente se eleva el fondo.

Olas sísmicas

Hay ondas que dependen de otros factores, como las olas sísmicas producidas por erupciones submarinas,volcanes, deslizamientos de tierra o terremotos, que producen olas de fondo de devastadoras repercusiones en las costas en forma de maremotos. También hay olas provocadas por el hombre a consecuencia de explosiones nucleares submarinas.

Los maremotos no tienen que ver con las mareas, ya que éstas son periódicas y predecibles. Las olas destructivas o tsunamis son impredecibles y pueden alcanzar hasta 30 m de altura. Hay zonas más propensas a ellas, como las costas mediterráneas, el Caribe y costas occidentales de Asia.

 LAS CORRIENTES SUPERFICIALES

La circulación general de los vientos, con su acción continuada sobre la superficie oceánica, provoca la circulación de unas corrientes de agua en superficie, son como grandes ríos que se desplazan de forma constante en la superficie de los océanos. Las corrientes superficiales experimentan modificaciones en función de la naturaleza del viento en cada momento, del lugar y de la fuerza que ejerce sobre las aguas, de forma que las corrientes oceánicas presentan una gran movilidad de un día a otro; hay dos tipos, las que tienen una contrapartida en la circulación general atmosférica y las que son resultado de la circulación diaria y mensual. Sus características son reflejo de su procedencia, más frías, como las procedentes del oeste que al chocar con los continentes van hacia el sur (corrientes de Humbolt, de Benguela o de Canarias), o cálidas las que van hacia el norte (corriente del Atlántico Norte).

Para comprender la trayectoria de las corrientes marinas hay que tener en cuenta distintos factores:

• Los vientos: en el hemisferio sur los tres océanos están vinculados por la corriente del viento del oeste que los enlaza y mezcla sus aguas. En el océano índico hay cambios en la dirección de las corrientes en relación con los monzones por lo que la dirección de las corrientes varía con las estaciones. En las latitudes bajas se observa una influencia de los vientos alisios, estos transportan agua hacia el oeste y forman la corriente norecuatorial. Y la influencia de los vientos del Oeste que en el hemisferio norte impulsan la corriente del golfo y a la antártica.
• La rotación de la tierra: La fuerza de Coriolis da lugar a una desviación de las aguas, modificando la dirección inicial hacia la derecha en el Hemisferio Norte y a la izquierda en el Sur. Otro efecto importante es el desplazamiento de los giros circulatorios de las corrientes hacia el oeste y la intensificación de las corrientes en el lado occidental de las cuencas oceánicas.
• La presencia de barreras continentales en el camino natural de las corrientes: lleva consigo una división lateral de la masa de agua tras su choque, y origina lo que se denomina corrientes de descarga pasivas.

La presencia de estas barreras y la desviación de corrientes cálidas hacia latitudes más frías hace que se suavicen las temperaturas costeras por la transferencia de calor de las aguas a la atmósfera, y viceversa con las corrientes frías; así en la zona intertropical las costas occidentales de los continentes reciben corrientes frías a la altura de los trópicos por lo que su temperatura es más fresca que en la costa oriental; en la zona templada, en latitudes más bajas las costas orientales son más cálidas que las occidentales y en las latitudes templadas sucede lo contrario; y las zonas polares tienen las costas occidentales con temperaturas más suaves que las orientales que están afectadas por corrientes frías derivadas del ártico.

Movimientos de compensación

La desviación de las corrientes cálidas hacia latitudes más frías tiene consecuencias climáticas, pues hace que se suavicen las temperaturas costeras, y lo contrario con las corrientes frías. Las temperaturas costeras varían dentro de una misma latitud en función de la proximidad de una corriente fría o cálida:

• Zona intertropical: las costas occidentales reciben corrientes frías, con lo que su temperatura es más fresca que en las costas orientales.
•  Zona templada: en latitudes bajas, las costas orientales son más cálidas que las occidentales, mientras que en latitudes más altas sucede lo contrario, en función de las corrientes que les afectan.
• Zonas polares: las costas occidentales tienen temperaturas más suaves que las orientales, afectadas por las corrientes frías derivadas del océano Ártico.

En general, en latitudes bajas y medias predominan las corrientes de impulsión (derivadas del viento), mientras que en altas latitudes la situación en más compleja, adquiriendo gran importancia las corrientes de descarga.

Entre las principales corrientes cálidas destacan: Hemisferio Norte - Kurosivo, Ecuatorial septentrional, Florida, Atlántico Norte, Guinea y contracorriente ecuatorial. Hemisferio Sur - Ecuatorial meridional, del viento del oeste en el Pacífico, Brasil y Agulhas.

Dentro de las corrientes frías están: Hemisferio Norte - Pacífico Norte, Alaska, California, Labrador y Canarias. Hemisferio Sur: Perú, Malvinas, Benguela y del viento del oeste en el Atlántico e Índico.

LA CIRCULACIÓN ABISAL

En el océano se produce una circulación en profundidad que es menos conocida y está configurada por corrientes de agua muy frías, el inicio del descenso es desde las regiones polares lentamente hacia el ecuador formando una corriente profunda de aguas frías. Esta circulación, debido al efecto de la rotación de la Tierra, se realiza a lo largo de las costas occidentales de las cuencas oceánicas.

LA ATMÓSFERA Y EL OCÉANO

La atmósfera y el océano entran en contacto en un porcentaje muy elevado de la superficie terrestre, a lo largo del cual ejercen sus recíprocas influencias. Si la atmósfera gobierna la circulación general oceánica e influye, en gran medida, sobre las propiedades del agua del mar, a su vez, la atmósfera toma del océano una parte de su energía y de su composición (temperatura, humedad, sales); por ello, se dice que pocos fenómenos de física oceánica no están de alguna manera influenciados por la atmósfera y que existen pocos fenómenos atmosféricos en los que el océano no sea un importante factor.

INFLUENCIA DE LA ATMÓSFERA SOBRE EL OCÉANO

Se deja sentir en el movimiento de las aguas superficiales (olas y corrientes), en su temperatura y en la modificación en la densidad de las aguas.

• La circulación general atmosférica: es la causa principal de las corrientes oceánicas de superficie, como podemos confirmar si observamos la similitud existente entre la distribución de las corrientes oceánicas y los sistemas de vientos.
• Los procesos de precipitación y de evaporación: estos procesos que se producen en la atmósfera provocan una modificación de la densidad de las aguas, además la evaporación conlleva un enfriamiento superficial de las aguas. Igualmente las condiciones atmosféricas determinan el grado de nubosidad sobre el océano y por lo tanto dónde y cuándo será calentado; y finalmente las altas y bajas presiones atmosféricas implican un aumento o descenso de la presión del agua.

INFLUENCIA DEL OCÉANO SOBRE LA ATMÓSFERA

El océano ejerce su influencia sobre la atmósfera a través de la humedad, el calor y las sales que aporta a las masas de aire.

• El océano transfiere humedad a las masas de aire a través de la evaporación. El océano es el lugar donde el aire está más cargado de humedad y hay una mayor nubosidad. Así, una masa de aire seca por su origen puede cargarse de humedad al pasar por encima del océano y producir precipitaciones en las zonas costeras.
• El océano aporta núcleos de condensación a las masas de aire, debido a las sales que quedan en suspensión en ellas, lo cual proporciona mayor posibilidad de precipitación.
• El agua de los océanos aporta una gran cantidad de calor a la masa de aire inmediata, tanto por transferencia directa como a través del vapor de agua.

La transferencia de calor es más acusada en unas zonas que en otras, en relación con las características de temperatura de las masas de agua y de su movilidad. Si relacionamos la temperatura del aire y la temperatura del océano en su distribución zonal, veremos que, por término medio, el mar está más caliente que el aire en el Ecuador (unos 0.4o C); en los trópicos, hasta unos 10o de latitud, está menos caliente (en torno a 1.2o C por debajo de la temperatura del aire), y a partir de los 40o de latitud, su temperatura es superior a la del aire, calculándose que a unos 50o de latitud es unos 2o C superior.

A la elevada temperatura de la superficie marina en la zona intertropical se le atribuye la formación de los ciclones tropicales, huracanes o tifones. La fuerte turbulencia, creada en la masa de aire en contacto con el mar, es sustituida en altitud por una divergencia, que da origen a una gran ascendencia y a un torbellino violento a nivel del mar.

También las aguas frías, cuando el aire está más caliente que el agua, tienen importantes repercusiones, debido al proceso de condensación que se produce; así, el aire se enfría y se satura de vapor de agua. La mayor parte de las nieblas oceánicas se deben a la advección de una masa de aire caliente sobre una fría.

LA PARTICIPACIÓN DE LAS TIERRAS CONTINENTALES EN LA RELACIÓN ATMÓSFERA-OCÉANO

El distinto comportamiento de la tierra y el mar respecto a la insolación repercute sobre la circulación atmosférica, puesto que la tierra y océano controlan el calentamiento de la atmósfera situada encima de ellos, dando lugar a distintos centros de acción; así mismo el efecto de los continentes sobre la trayectoria inicial de las corrientes superficiales tiene importantes repercusiones, los vientos, en su trayectoria, empujan las aguas contra el continente, las cuales, al chocar contra él se desvían en sentido norte y sur. Si no existieran barreras continentales, las corrientes se moverían dibujando un gran círculo alrededor de la tierra como por ejemplo hacen en el continente antártico.