OCEANOGRAF

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OCEANOGRAFÍA FÍSICA
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• La oceanografía física es una rama de las
  ciencias del mar que se ha desarrollado
  rápidamente y que trata de entender los problemas
  relativos a las propiedades físicas del agua del
  mar, o bien, a los movimientos de las partículas
  fluidas que la componen, sin olvidar la acción
  recíproca del mar y de la atmósfera, por una
  parte, y del mar con el fondo oceánico, por otra.
  

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Esta ciencia incluye dos actividades principales
la primera se dedica al estudio directo y a la
preparación de cartas sinópticas de las
propiedades físicas del océano, como temperatura,
densidad, transparencia, presión, punto de
ebullición, punto de congelación, calor
específico, energía absorbida, entre otras y la
segunda es el estudio teórico de los procesos
físicos del mar que intervienen en la circulación
del agua oceánica, como corrientes, mezcla,
mareas y surgencias, para explicar su
comportamiento.
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En el siguiente esquema se presentan de manera
generalizada algunas de las propiedades físicas
del océano
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ESTRUCTURA FÍSICA DE LOS OCÉANOS
Si recordamos las propiedades físicas del agua de
mar, encontramos que el océano se encuentra
dividido en su estructura vertical en capas,
resultado esto de las diferencias de densidad que
se presentan como resultado de la temperatura y
salinidad.
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De manera general, tendremos siempre al agua
menos densa, más caliente y más ligera en la
superficie, mientras que el agua más fría, salada
y densa se encontrará más abajo.
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Por lo anterior podemos dividir la estructura
vertical del océano en tres zonas generales la
superficie, la picnoclina (la zona donde el
cambio en la densidad es mayor) y la zona
profunda.
( La terminación clina hace referencia a las
zonas donde el cambio en un parámetro es más
acentuado, así tenemos que la termoclina es la
zona en donde el cambio en temperatura es mayor y
la haloclina es la zona donde el cambio en
salinidad es mayor.)
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La zona de la superficie es la que esta en
contacto con la atmósfera y sufre cambios
sustanciales debido a las variaciones
estaciónales en la cantidad de agua
(precipitación, evaporación) y de radiación
solar. La zona superficial tiene en promedio 100m
de anchura y constituye cercan del 2 del volumen
del océano. Es esta zona también la que se ve más
influenciada por los fenómenos atmosféricos, lo
que provoca que esta zona sea relativamente
homogénea por los procesos de mezcla. Por esta
razón también se le conoce como zona mezclada.
La importancia de la zona superficial es que es
ahí en donde se presenta la mayoría de la
producción primaria (fotosíntesis) por que es la
zona en donde la luz puede penetrar, además de
que como ya se mencionó, es la zona que
interactúa con la atmósfera.
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En la picnoclina, la densidad del agua cambia de
manera notable conforme se incrementa la
temperatura y forma entonces una capa de mayor
estabilidad que la de las aguas superficiales.
Como ya mencionamos, la formación de la
picnoclina es el resultado de los cambios en la
temperatura y salinidad con la profundidad, por
lo que no es de sorprender que la termoclina
coincida con la picnoclina. La formación de
termoclinas es mucho más marcada en las zonas
oceánicas que se ven más afectadas por la
radiación solar. En altas latitudes, donde la
radiación solar puede no ser suficiente, el
establecimiento de la picnoclina puede darse por
efectos de la salinidad (por procesos de
precipitación)
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La picnoclina aísla parcialmente a la zona
profunda del océano de los procesos superficiales
debido a que las aguas superficiales de menor
densidad no pueden mezclarse fácilmente con las
aguas más profundas y densas. Los cambios en la
temperatura son mínimos en las aguas por debajo
de la picnoclina. La zona profunda comprende
cerca del 80 de las aguas oceánicas y se
encuentra en promedio a profundidades de 2,000m o
más. En general, la zona profunda es más rica en
nutrientes que la zona superficial.
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MASAS DE AGUA
A pesar de la aparente homogeneidad del Océano es
posible distinguir varias zonas donde las aguas
tienen propiedades características bastante
homogéneas, a partir de las cuales se puede
inferir algunas otras características como su
origen y movimientos . Las principales
propiedades del agua que determinan estas masas
de agua son temperatura y salinidad.
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Una masa de agua es un volumen de agua
caracterizado por la gráfica de una curva de
Temperatura vs. Salinidad y cuya extensión queda
determinada por la semejanza con otras curvas
obtenidas en diferentes puntos y estaciones.
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Las masas de agua con temperaturas y salinidades
características se forman en cierta áreas
aisladas del océano. Las características que
tiene el agua y, en particular, la temperatura y
salinidad son adquiridas mientras se encuentra en
la superficie bajo la influencia de los procesos
que afectan esas propiedades (radiación,
evaporación, precipitación). Estas
características se modifican al mezclarse con
otras masas de agua, por lo que dejan la
superficie para hundirse según su densidad. Se
puede afirmar que las distintas masas de agua se
forman de dos maneras 1. Por mezcla
subsuperficial de las masas de agua que se
transportan por efecto de las corrientes.
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2. Por procesos físicos meteorológicos en la
superficie (enfriamiento, calentamiento por
radiación, evaporación o precipitación, fusión de
hielo, etc.).
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Dadas las características propias de las masas de
agua, (temperatura, salinidad,
densidad, presión, gases disueltos, etc.) cada
masa de agua representa un ecosistema diferente
y, no sólo eso, sino que el origen de las masas
de agua afecta a estos factores y las condiciones
de vida de los organismos y también determina la
productividad primaria. El estudio de las
diferentes masas de agua y, por lo tanto, de la
determinación de la densidad producida por la
relación temperatura-salinidad, es una de las
operaciones de gran importancia para la
oceanografía física, debido a que crea los
conocimientos para entender toda la dinámica del
océano y proporciona las bases para establecer la
síntesis sobre los movimientos del agua del mar.
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FRENTES
De manera general podemos decir que un frente es
una zona de frontera entre dos masas de agua en
donde se da el choque de estas. Por las ligeras
diferencias que las masas de agua presentan en
salinidad y temperatura, cuando dos masas se
encuentran no hay una mezcla inmediata, sino un
choque inicial que posteriormente generará una
zona de mezcla de las dos masas de agua. Los
frentes son zonas también muy productivas, ya que
los nutrientes tienden a acumularse y depositarse
en estas zonas. Un ejemplo típico de frentes lo
tenemos en las desembocaduras de los ríos, pero
también pueden encontrarse en zonas del océano
abierto.
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PATRÓN GENERAL DE CIRCULACIÓN DE LOS OCÉANOS
CORRIENTES
Las corrientes, o el movimiento de las masas de
agua, pueden ser dividas en corrientes impulsadas
por el viento y corrientes termohalinas. La
circulación por el viento es principalmente
horizontal y es importante en las aguas
superficiales (hasta más de 300m), donde tienen
un papel importante en el transporte de calor
hacia las latitudes altas. La circulación
termohalina tiene un significativo componente
vertical y es la causante de la mezcla de las
masas de agua. La circulación termohalina se
inicia en las latitudes altas donde se produce
agua de mayor densidad que se hunde y se expande
lentamente.
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La circulación eólica corresponde de manera
general al patrón general de circulación
atmosférica. Este patrón de viento es
relativamente constante, cambiando únicamente en
eventos extraordinarios, como el Niño, que cambia
el patrón de circulación del viento, lo que a su
vez cambia la circulación marina.
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Corrientes Termohalinas

• El término de circulación termohalina se refiere
  a la circulación del agua por cambios ya sea en
  su temperatura o densidad.
• De manera general, sabemos que en latitudes bajas
  hay un mayor calentamiento de las aguas
  superficiales. Por este calentamiento, esas aguas
  se expanden y suben su nivel. Por esa diferencia
  de nivel, el agua caliente de los trópicos fluye
  hacia los polos. No es este, sin embargo el único
  mecanismo de formación de corrientes
  termohalinas.

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• Otras corrientes termohalinas se producen en
  altas latitudes. Como sabemos existe una pérdida
  de calor en los polos, por el enfríamiento del
  agua en la superficie, lo que provoca que su
  densidad aumente y se hunda. Además, el
  incremento en la salinidad durante la formación
  del hielo contribuye también al incremento en la
  densidad. A ese hundimiento de grandes cantidades
  de agua de la masa superficial se le llama
  convergencia.
• También pueden presentarse convergencias en
  latitudes medias por incremento de la densidad
  debido a la evaporación.

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• Dentro de los movimientos de convergencia que se
  presentan en los océanos, uno de los más notorios
  es el antártico, que rodea al planeta entre los
  50 y 60 de latitud austral.
• En las convergencias tropicales, localizadas en
  las latitudes bajas, las aguas que se hunden sólo
  llegan a poca profundidad.

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El agua que se dirige hacia zonas más profundas
durante las convergencias generalmente regresa a
la superficie, y cuándo esto sucede se presentan
las llamadas divergencias, o también surgencias,
que pueden encontrarse a lo largo del perímetro
del Continente Antártico y en ciertos lugares
frente a las costas occidentales de los
continentes. En estas zonas situadas frente al
continente la acción de los vientos que soplan
paralelamente a la costa es determinante para que
se presenten los movimientos de divergencia,
encontrándose las regiones de surgencia más
importantes del planeta frente a las costas de
California, Perú, Marruecos, África Sudoccidental
y Australia Occidental.
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En resumen y de manera general, se puede decir
que las corrientes oceánicas se producen porque
el agua caliente del ecuador, que es más ligera,
fluye hacia los polos por la superficie del mar,
al llegar a éstos se enfría, desciende y regresa
hacia el ecuador por el fondo, ascendiendo muy
lentamente en las regiones tropicales, para
iniciar el ciclo nuevamente. La rotación del
planeta complica más la circulación oceánica,
porque tiende a desviar todas las masas de agua
hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia
la izquierda en el sur por el efecto Coriolis.
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De este modo, grandes cantidades de calor solar
son transportadas desde los trópicos hacia el
norte y el sur, dispersándose por el planeta
este calor, al aumentar, produce la evaporación
del agua en regiones subtropicales, la cual se
precipita como lluvia en las zonas templadas de
mayor latitud. Esta disipación del calor solar
hace posible que una gran parte del planeta sea
habitable e influye en la distribución de los
seres vivos.
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SURGENCIAS O AFLORAMIENTOS
Las aguas de mayor producción primaria pueden
agotar los nutrientes de esa capa y, en cambio,
en las zonas más profundas, donde abundan los
nutrientes del fondo, debido a que no llega la
luz solar, la productividad es casi nula. Como ya
se menciono, por los procesos de divergencia, el
agua rica en nutrientes del fondo, puede aflorar
por movimientos verticales de las capas de agua
cerca de las costas. Para entender porque se dan
las surgencias cerca de las costas es necesario
explicar un poco acerca del movimiento de las
masas de agua cerca de las costas usando la
Espiral de Ekman.
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Por el efecto de Coriolis, las aguas
superficiales son desviadas hacia la derecha en
el hemisferio norte. El físico Walfrid Ekman
demostró que cada capa de agua en la superficie
pone en movimiento a la capa inferior, con el
resultado de que esa capa se mueve ligeramente
menos que la superior. A su vez, esa capa pone en
movimiento a la que se encuentre bajo ella y esa
a la siguiente. Si ese movimiento lo
representamos como vectores obtenemos la espiral
de Ekman.
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En algunas zonas costeras, cuando el viento sopla
paralelo a la costa, el transporte de Ekman causa
que el agua superficial se aleje de la costa.
Esas aguas superficiales son entonces
reemplazadas por aguas provenientes de 100 0 200m
de profundidad, que típicamente son más frías y
con menor cantidad de oxígeno disuelto que las
aguas superficiales. Además, esas aguas del fondo
son ricas en nutrientes (fosfatos y nitratos)
por lo que las áreas de surgencias son zonas
sumamente productivas.
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MAREAS
Las mareas son variaciones periódicas en el nivel
de la superficie del agua de los mares. Las
mareas son el resultado de la atracción
gravitacional del sol y de la luna sobre la
tierra. Ya que el sol se encuentra alejado 360
veces más lejos que la luna de la tierra, la
influencia de la luna sobre las mareas es mayor.
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Si pensamos en el océano de una manera ideal, es
decir, con una profundidad uniforme y sin
fricción entre este y el piso oceánico estamos
hablando de la teoría del equilibrio de mareas.
Tomando lo anterior en cuenta y considerando a la
luna exactamente sobre el ecuador, podemos
esperar en este punto dos mareas altas y dos
mareas bajas al día. Estas mareas serán aun
mayores cuando la luna este alineada con el sol
(luna llena y nueva) ya que las fuerzas de
atracción de la luna se sumarán con las del sol.
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Obviamente, cuando la luna se encuentre en cuarto
creciente o menguante, el efecto de la marea será
menor, por la interferencia de las fuerzas de
atracción del sol y la luna. Como se mencionó
anteriormente, en cualquier punto de la tierra
(excepto en los polos) se esperaría que se
presentaran dos mareas altas y dos mareas bajas.
Sin embargo, eso era considerando un océano
ideal. Cuando se toman en cuenta los factores de
la profundidad, el tamaño y la forma de las
cuencas oceánicas y el efecto de los continentes
hablamos de la teoría dinámica de mareas.
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En la realidad, encontramos que existen varios
tipos de marea en las diferentes partes del
mundo, considerando la teoría dinámica. Tenemos
mareas diurnas, caracterizadas por una sola marea
alta y baja en un ciclo lunar, mareas
semidiurnas, en donde se tienen dos mareas altas
y dos mareas bajas por día de aproximadamente la
misma magnitud y mareas mixtas que pueden tener
características tanto de mareas diurnas como de
semidiurnas.
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OLAS
La superficie del mar parece estar siempre en
movimiento. Esos movimientos son el resultado de
las olas que viajan en su superficie. Las más
comunes y pequeñas son generadas por el viento, y
rompen de manera gentil en las costas. Las olas
generadas por movimientos tectónicos pueden
generar olas potencialmente destructivas.
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En el mar podemos tener diferentes tipos de olas,
como olas de zonas someras, tsunamis, ondas
internas y ondas de marea. Las características
de una ola ideal,viéndola pasar desde un punto
fijo son las siguientes la parte más alta
llamada cresta, los valles que son las
depresiones, la longitud de onda, que es la
distancia entre cresta y cresta y la altura, que
es la distancia entre el valle y la cresta. El
período será el tiempo que dura el paso de una
longitud de onda.
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En esta ocasión nos enfocaremos únicamente en las
olas generadas por el viento. Tres factores
afectan el crecimiento de las olas. El primero es
la velocidad del viento. El segundo es la
duración del viento y el tercero es la distancia
ininterrumpida en la cual el viento sopla sin
cambiar de dirección (fetch). Por ejemplo, el
fetch es mayor en el Pacífico Sur, que en una
zona como el Golfo de California. Generalmente,
altas velocidades de viento de larga duración
producen grandes olas con grandes longitudes de
onda y períodos grandes también.
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Los marineros desde hace mucho tiempo
reconocieron la relación entre la velocidad del
viento y la altura de las olas. De este
conocimiento se derivó el Código de la
Organización Meteorológica Mundial del Estado
del Mar
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Las olas generadas en el mar son empujadas por el
viento hacia las costas, donde liberan su energía
en la zona de rompientes. La forma en que una
ola rompe tiene mucho que ver con la forma del
fondo de la costa en donde rompe