Oceanografía Física
La oceanografía física trata el océano como un fluido rotatorio y estratificado, describiendo cómo el calor, la sal y el momento establecen su estructura de densidad e impulsan corrientes, olas y mezcla en escalas que van desde centímetros hasta cuencas enteras.
Definition
La oceanografía física es el estudio del estado físico y el movimiento del océano — sus campos de temperatura, salinidad y densidad, y las corrientes, olas, mareas y turbulencias que surgen del forzamiento por el viento, el calentamiento, el enfriamiento y la rotación de la Tierra.
Scope
Esta área cubre las propiedades termodinámicas del agua de mar y la ecuación de estado, la estructura termohalina vertical de la columna de agua, la circulación impulsada por el viento y por la densidad (geostrófica), la dinámica de flujo rotatorio dominada por Coriolis, las ondas de gravedad superficiales e internas, y la turbulencia y mezcla a pequeña escala que cierran los balances de calor, sal y energía.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo se combinan la temperatura y la salinidad para establecer la densidad del agua de mar y la estratificación estable de la columna de agua?
- ¿Por qué las corrientes oceánicas a gran escala fluyen casi a lo largo, en lugar de a través, de las líneas de presión constante?
- ¿Cómo organizan los vientos superficiales y la rotación de la Tierra los giros a escala de cuenca y las corrientes de contorno?
- ¿Cómo se transfiere la energía de las corrientes y olas a gran escala a las pequeñas escalas donde se disipa por mezcla?
Key theories
- Equilibrio geostrófico
- Lejos de los límites y en grandes escalas, la fuerza horizontal del gradiente de presión se equilibra con la fuerza de Coriolis, por lo que las corrientes fluyen a lo largo de las isobaras y pueden inferirse de la pendiente de los campos de densidad y altura de la superficie del mar.
- Transporte y bombeo de Ekman
- La fricción del esfuerzo del viento, actuando a través de la capa límite rotatoria, impulsa un transporte neto de masa en ángulos rectos con respecto al viento, cuya convergencia y divergencia bombean agua verticalmente y fuerzan la circulación interior.
- Ecuación de estado del agua de mar
- La dependencia no lineal de la densidad de la temperatura, la salinidad y la presión rige la flotabilidad, la estratificación y fenómenos como el cabbeling y la termobaricidad, y está codificada en el estándar termodinámico internacional para el agua de mar.
Clinical relevance
La oceanografía física sustenta la predicción meteorológica y climática a través del acoplamiento océano-atmósfera, la navegación marina y la previsión operativa, la dispersión de contaminantes y larvas, y el diseño de ingeniería costera y offshore, haciendo que la física del movimiento del agua de mar sea ampliamente consecuente para la sociedad.
History
La oceanografía física cuantitativa surgió de la expedición Challenger (1872-1876) y del trabajo dinámico de Bjerknes, Ekman y Sverdrup a principios del siglo XX. Las teorías de mediados de siglo sobre la circulación impulsada por el viento de Sverdrup, Stommel y Munk, seguidas por la altimetría satelital y las redes globales de flotadores como Argo, transformaron el campo en una ciencia cuantitativa y rica en observaciones.
Key figures
- Vagn Walfrid Ekman
- Harald Sverdrup
- Henry Stommel
- Walter Munk
Related topics
Seminal works
- talley2011
- vallis2017
Frequently asked questions
- ¿Por qué la salinidad es tan importante como la temperatura en el océano?
- Tanto la temperatura como la salinidad controlan la densidad del agua de mar, y en aguas polares frías la salinidad a menudo domina; juntas determinan dónde se hunde el agua, cómo se estratifica la columna de agua y qué masas de agua se forman.
- ¿Qué hace que las corrientes oceánicas giren en lugar de fluir directamente cuesta abajo?
- La rotación de la Tierra introduce el efecto Coriolis, que desvía el agua en movimiento y, en equilibrio con los gradientes de presión, hace que las corrientes a gran escala fluyan casi paralelas a las líneas de presión constante en lugar de cruzarlas.