Circulación oceánica superficial
Un contenedor cae de un barco frente a la costa de Washington y, meses después, aparecen zapatillas deportivas en las playas de Hawaii. ¿Quién las empujó, si nadie remó? La respuesta está en las corrientes superficiales del océano. En esta página vas a ver qué las mueve, por qué giran como lo hacen y qué pasa cuando llegan a una costa. Al final volvemos a las zapatillas.
El viento mueve el agua y Coriolis la desvía
El viento que sopla sobre el mar arrastra la capa superficial por fricción. Los vientos alisios (trade winds) soplan de este a oeste cerca del ecuador, y los vientos del oeste (westerlies) soplan de oeste a este en latitudes medias. Por eso el agua tropical es empujada hacia el oeste, y el agua de latitudes medias hacia el este.
Pero el agua no va en línea recta. La Tierra rota, y todo lo que se mueve sobre ella parece desviarse. Ese es el efecto de Coriolis.
¿Por qué ocurre? La Tierra gira hacia el este, y la rapidez de giro del suelo es mayor en el ecuador que cerca de los polos. Una masa de agua que viaja largas distancias "no sigue el ritmo" del suelo que cambia debajo de ella, y su trayectoria se curva.
Las corrientes de los océanos se organizan en enormes círculos llamados giros (gyres). Entre la corriente ecuatorial que va al oeste, las corrientes de borde y los vientos del oeste que van al este, el agua cierra un círculo. En el hemisferio norte los giros subtropicales rotan en sentido horario; en el hemisferio sur, en sentido antihorario.
Define el efecto de Coriolis. Luego indica hacia qué lado se desvían el aire o el agua en movimiento en el hemisferio norte y en el hemisferio sur.
Define el efecto de Coriolis. Luego indica hacia qué lado se desvían el aire o el agua en movimiento en el hemisferio norte y en el hemisferio sur.
El Giro Subtropical del Atlántico Norte incluye la Corriente del Golfo a lo largo de la costa este de Estados Unidos. Indica si este giro rota en sentido horario o…
El Giro Subtropical del Atlántico Norte incluye la Corriente del Golfo a lo largo de la costa este de Estados Unidos. Indica si este giro rota en sentido horario o antihorario y nombra el efecto de la rotación terrestre (efecto de Coriolis) que es el principal responsable de esa dirección.
Giros y corrientes de borde occidental
Mira el giro del Atlántico Norte. Los alisios empujan el agua hacia el oeste; al llegar al Caribe y la costa de América, el continente la frena y la desvía hacia el norte. Ahí nace una corriente rápida y angosta: la Corriente del Golfo (Gulf Stream), que corre frente a la costa este de EE. UU. Luego los vientos del oeste la llevan hacia el este, y la Corriente de Canarias cierra el círculo hacia el sur.
Observa algo curioso: el lado occidental del giro es estrecho, profundo y veloz; el oriental es ancho, lento y difuso. A esto se le llama intensificación del borde occidental. Se debe a que el efecto de Coriolis aumenta con la latitud (el llamado efecto beta). Como el giro rota y el agua se acumula contra la costa occidental, el flujo se concentra en una corriente rápida e intensa pegada al borde occidental, mientras que en el borde oriental es débil y difuso.
| Corriente | Lado del giro | Rapidez típica | Carácter |
|---|---|---|---|
| Corriente del Golfo | Occidental | 1.5 m/s | Angosta, rápida |
| Corriente de Canarias | Oriental | 0.1 m/s | Ancha, lenta |
La Corriente Ecuatorial fluye hacia el oeste, empujada por los alisios. Al chocar con el borde occidental de la cuenca (el Caribe o las costas de Asia), el agua se acumula, sube un poco de nivel y se desvía hacia los polos, alimentando corrientes como la del Golfo o la de Kuroshio.
Cerca del ecuador, los vientos alisios soplan de este a oeste y empujan con ellos el agua superficial de los océanos Pacífico y Atlántico. ¿En qué dirección fluye la…
Cerca del ecuador, los vientos alisios soplan de este a oeste y empujan con ellos el agua superficial de los océanos Pacífico y Atlántico. ¿En qué dirección fluye la corriente ecuatorial resultante? Explica qué le sucede a esta agua cuando llega al borde occidental de una cuenca oceánica, como el Caribe o la costa de Asia.
La Corriente del Golfo, en el lado occidental del Atlántico Norte, fluye a unos $1.5\ \text{m/s}$ y es relativamente angosta. La Corriente de Canarias, en el lado…
La Corriente del Golfo, en el lado occidental del Atlántico Norte, fluye a unos $1.5\ \text{m/s}$ y es relativamente angosta. La Corriente de Canarias, en el lado oriental, fluye a unos $0.1\ \text{m/s}$ y es ancha y difusa.
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Calcula cuántos días tarda el agua en recorrer $1{,}000\ \text{km}$ en cada corriente.
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Explica cómo la forma de la cuenca oceánica, junto con el efecto de Coriolis y los vientos, ayuda a producir corrientes de borde occidental fuertes.
Transporte de Ekman y afloramiento
Cuando el viento empuja el agua, no es solo la superficie la que se mueve. Cada capa arrastra a la de abajo y Coriolis desvía cada una un poco más. El resultado neto, sumando toda la capa, es el transporte de Ekman: el agua se mueve a unos $90^\circ$ de la dirección del viento, a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el sur.
Esto tiene una consecuencia enorme en la costa de California. El viento sopla de norte a sur, y el océano queda al oeste. A $90^\circ$ a la derecha del viento (que va al sur) está el oeste: el agua superficial se aleja de la costa. Para reemplazarla, sube agua profunda: eso es el afloramiento (upwelling).
El agua que sube viene de las profundidades: es más fría y rica en nutrientes (nitrato, fosfato). Esos nutrientes alimentan el fitoplancton, que sostiene a sardinas, anchoas, aves y ballenas. Por eso la costa de California tiene aguas frías aun en verano y una pesca abundante.
A lo largo de la costa de California, los vientos suelen soplar del norte hacia el sur, paralelos a la costa (la costa corre aproximadamente de norte a sur, con el…
A lo largo de la costa de California, los vientos suelen soplar del norte hacia el sur, paralelos a la costa (la costa corre aproximadamente de norte a sur, con el océano al oeste). El transporte de Ekman mueve la capa superficial del agua a unos $90^\circ$ a la derecha de la dirección del viento en el hemisferio norte.
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Determina la dirección del movimiento neto del agua superficial.
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Explica qué debe reemplazar el agua que se aleja de la costa.
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Describe un efecto de este proceso sobre la temperatura del agua y sobre la vida marina.
Mareas y forma de las cuencas
La atracción de la Luna y del Sol produce las mareas. A diferencia de los giros, que dependen del viento, las mareas generan corrientes de marea que van y vienen cerca de la costa. Son oscilantes y no crean un transporte neto de gran escala, así que no sostienen los grandes giros.
La forma de la cuenca importa mucho. En la bahía de Fundy (Canadá), la bahía es larga y se estrecha: el agua que entra se concentra y sube hasta unos $16\ \text{m}$. En el golfo de México, una cuenca ancha y casi cerrada, la marea apenas llega a $0.5\ \text{m}$.
En la bahía de Fundy, en la costa atlántica de Canadá, el rango de marea puede llegar a unos $16\ \text{m}$. En el golfo de México, el rango de marea suele ser de solo…
En la bahía de Fundy, en la costa atlántica de Canadá, el rango de marea puede llegar a unos $16\ \text{m}$. En el golfo de México, el rango de marea suele ser de solo unos $0.5\ \text{m}$.
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Calcula cuántas veces mayor es el rango en la bahía de Fundy.
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Explica cómo la forma de una cuenca (una bahía larga que se estrecha frente a un golfo ancho y casi cerrado) cambia las corrientes de marea.
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Explica por qué las mareas impulsan corrientes costeras y no los grandes giros oceánicos.
Corriente circumpolar y viaje de residuos
En el hemisferio sur, alrededor de la Antártida, no hay continentes que bloqueen el agua, salvo el estrecho Pasaje de Drake (unos $800\ \text{km}$). Los vientos del oeste soplan sin obstáculos y empujan el agua hacia el este: nace la Corriente Circumpolar Antártica, la corriente más grande del planeta. En el Atlántico Norte, en cambio, los continentes cierran la cuenca: el agua choca con las costas y se ve obligada a dar la vuelta, formando un giro.
Las diferencias de densidad (agua polar fría y densa frente a agua cálida al norte) también influyen en el flujo. La densidad depende de la temperatura y de la salinidad: el agua fría o salada es más densa y tiende a hundirse, y el agua cálida o menos salada es más ligera y se queda arriba. Estas diferencias crean gradientes de presión horizontales que se suman al viento y a Coriolis, y conectan la circulación de superficie con la profunda.
Ahora, el viaje de los residuos. Un objeto que flota en el Pacífico Norte a $45^\circ\text{N}$ entra en la Corriente del Pacífico Norte, impulsada por los vientos del oeste. Va hacia el este hasta la costa de Norteamérica, y luego se divide: parte baja con la Corriente de California (al sur), que se une a la Corriente Ecuatorial del Norte y vuelve al oeste hacia Hawaii y Asia. Así, el giro completo es una gran trayectoria circular que puede tardar años en recorrerse. Dentro del giro, la basura se acumula en la gran zona de residuos del Pacífico.
Vuelve al principio: las zapatillas que salieron de la costa noroeste son llevadas primero hacia el este por los vientos del oeste y la Corriente del Pacífico Norte, luego hacia el sur por la Corriente de California y después hacia el oeste por la Corriente Ecuatorial del Norte, que las acerca a Hawaii. El viaje puede durar años.
La Corriente Circumpolar Antártica fluye hacia el este alrededor de la Antártida. Ningún continente la bloquea, salvo en el Pasaje de Drake, que mide unos…
La Corriente Circumpolar Antártica fluye hacia el este alrededor de la Antártida. Ningún continente la bloquea, salvo en el Pasaje de Drake, que mide unos $800\ \text{km}$ de ancho. En cambio, el Atlántico Norte tiene giros cerrados limitados por continentes.
Analiza por qué el océano Austral tiene una corriente circumpolar continua mientras que el Atlántico Norte tiene un giro. En tu respuesta, discute el papel de (a) los vientos predominantes, (b) el efecto de Coriolis, (c) la forma de la cuenca oceánica y (d) las diferencias de densidad entre el agua polar fría y el agua más cálida al norte.
Un contenedor de carga con 10,000 juguetes de plástico cae al mar en el Pacífico Norte a $45^\circ\text{N}$, $170^\circ\text{E}$ (un hecho hipotético). Los juguetes…
Un contenedor de carga con 10,000 juguetes de plástico cae al mar en el Pacífico Norte a $45^\circ\text{N}$, $170^\circ\text{E}$ (un hecho hipotético). Los juguetes flotan en la superficie y viajan con la corriente.
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Usando el giro del Pacífico Norte, los vientos del oeste y el efecto de Coriolis, describe la trayectoria más probable de los juguetes y dónde algunos podrían llegar a la costa.
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Si los juguetes viajan a una rapidez promedio de $0.1\ \text{m/s}$ a lo largo de una trayectoria total de $20{,}000\ \text{km}$, calcula cuántos años dura el viaje (usa $1\ \text{año} \approx 3.15 \times 10^{7}\ \text{s}$).
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Explica una razón por la que el tiempo real de viaje podría ser mayor o menor que tu estimación.