Ejercicios: Circulación termohalina

La palabra termohalina combina dos raíces de origen griego. Con tus propias palabras, define la circulación termohalina. Nombra las dos propiedades del agua de mar que la controlan e indica qué propiedad física del agua cambian esas dos propiedades.

Dos muestras de agua de mar están en contacto. La muestra A está a $2\,^\circ\text{C}$ con una salinidad de 35 ppt (35 g de sal por kg de agua). La muestra B está a $20\,^\circ\text{C}$ con una salinidad de 35 ppt. ¿Cuál de las muestras es más densa y cuál se hundiría por debajo de la otra? Explica en una o dos oraciones.

Cuando el agua de mar se congela cerca de la Antártida o en el Ártico, la mayor parte de la sal queda en el agua líquida en lugar de formar parte del hielo. Nombra este proceso y explica cómo afecta la salinidad y la densidad del agua justo debajo del hielo.

Un estudiante mide cuatro muestras de agua:

En este rango, agregar 1 ppt de sal aumenta la densidad en unos $0.8\ \text{kg/m}^3$, y calentar $1\,^\circ\text{C}$ la reduce en unos $0.2\ \text{kg/m}^3$. Ordena las muestras de la menos densa a la más densa. Luego indica cuál muestra se iría al fondo de un tanque que contuviera las cuatro y justifica tu orden.

Los científicos estiman que un recorrido completo de la "cinta transportadora" global de la circulación termohalina dura unos 1,000 años y abarca una trayectoria de aproximadamente $20{,}000\ \text{km}$. Usa $1\ \text{año} \approx 3.15 \times 10^{7}\ \text{s}$.

1. Calcula la rapidez promedio del agua profunda en km por año.

2. Convierte esa rapidez a cm/s.

3. Compárala con una rapidez típica de corriente superficial de $0.5\ \text{m/s}$ y explica por qué la circulación profunda se considera "lenta".

El derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia agrega grandes volúmenes de agua dulce a la superficie del Atlántico Norte. Explica, paso a paso, cómo este aporte de agua dulce cambia la salinidad y la densidad del agua superficial. Luego explica cómo esos cambios podrían afectar el hundimiento del agua en el Atlántico Norte. Por último, predice qué ocurriría con el calor que la Corriente del Golfo y la Deriva del Atlántico Norte llevan hacia el noroeste de Europa.

Cerca de Groenlandia, la densidad del agua de mar superficial se puede aproximar con

donde $S$ es la salinidad en ppt y $T$ es la temperatura en $^\circ\text{C}$.

El agua fría y salada con $S = 35.2$ ppt y $T = 4\,^\circ\text{C}$ se hunde actualmente en este lugar.

1. Calcula su densidad.

2. El agua de deshielo reduce la salinidad a 34.0 ppt a la misma temperatura. Calcula la nueva densidad.

3. Por separado, supón que el agua se calienta $2\,^\circ\text{C}$ sin cambio de salinidad. Calcula esa densidad.

4. Compara los dos cambios. Decide cuál tiene mayor efecto sobre el hundimiento en este escenario y explica qué implica cada uno para la circulación termohalina y el transporte de calor a largo plazo.

El Agua de Fondo Antártica se forma en el Océano Austral cuando agua muy fría y salada se hunde a lo largo del borde del continente y luego se extiende por el fondo oceánico. Supón que, durante varias décadas, el hielo marino alrededor de la Antártida se reduce y que el agua de deshielo de los glaciares terrestres también entra en el océano superficial.

Escribe un argumento de afirmación-evidencia-razonamiento (CER) que prediga cómo afectarían estos cambios (a) la formación del agua de fondo, (b) la estructura (estratificación) del océano profundo y (c) el tiempo de la circulación termohalina. Usa que un ciclo completo dura unos 1,000 años para explicar por qué los efectos totales de los cambios de hoy podrían aparecer a lo largo de muchos siglos.