Propiedades del agua de mar y estructura termohalina
La temperatura y la salinidad son las variables principales del océano: junto con la presión, fijan la densidad del agua de mar a través de una ecuación de estado no lineal, y ese campo de densidad organiza la columna de agua en capas estables y estratificadas.
Definition
La estructura termohalina se refiere a la disposición vertical del agua de mar por temperatura (termo-) y salinidad (-halina), y la estratificación de densidad resultante, que controla la estabilidad y la formación de masas de agua distintas.
Scope
Este tema abarca la definición y medición de la temperatura, la salinidad y la presión; la ecuación de estado y el estándar termodinámico moderno TEOS-10; la temperatura potencial, la temperatura conservativa y las variables de densidad como sigma-t y la densidad neutra; y la estructura vertical resultante de la capa mezclada, la termoclina, la haloclina y la picnoclina.
Core questions
- ¿Cómo se definen y miden la temperatura, la salinidad y la densidad a lo largo de la columna de agua?
- ¿Por qué la ecuación de estado del agua de mar es no lineal y qué fenómenos produce esa no linealidad?
- ¿Qué determina la profundidad y la fuerza de la capa mezclada, la termoclina y la picnoclina?
- ¿Cómo revelan los diagramas de temperatura-salinidad el origen y la mezcla de las masas de agua?
Key theories
- Ecuación de estado no lineal
- La densidad del agua de mar depende de forma no lineal de la temperatura, la salinidad y la presión, por lo que la mezcla de dos parcelas de agua de igual densidad puede producir agua más densa (cabbeling) y la compresibilidad varía con la temperatura (termobaricidad).
- Estratificación y estabilidad
- Una columna de agua es estable cuando la densidad aumenta con la profundidad; la frecuencia de flotabilidad (Brunt-Vaisala) cuantifica esa estabilidad y rige la facilidad con la que se restauran los movimientos verticales y las ondas internas.
Mechanisms
El calentamiento solar calienta y los flujos de agua dulce (precipitación, evaporación, deshielo y formación de hielo) alteran la salinidad de la superficie, estableciendo la flotabilidad en la superficie del mar; el viento y la convección mezclan el océano superior en una capa casi uniforme, debajo de la cual la temperatura y la salinidad se gradúan a través de la termoclina y la haloclina hacia el océano profundo. La densidad resultante, calculada a partir de la ecuación de estado, determina la estabilidad estática y la profundidad a la que el agua superficial puede hundirse.
Clinical relevance
La termodinámica precisa del agua de mar es esencial para calcular el contenido de calor y agua dulce del océano, calibrar la salinidad y la densidad a partir de sensores de conductividad-temperatura-profundidad (CTD) y flotadores Argo, y rastrear el papel del océano en el almacenamiento de calor antropogénico.
History
El trabajo de principios del siglo XX de Knudsen estandarizó la determinación de la salinidad por titulación; la escala de salinidad práctica basada en la conductividad siguió en 1978, y el estándar TEOS-10, termodinámicamente consistente, adoptado en 2010, reemplazó las formulaciones anteriores con salinidad absoluta y temperatura conservativa.
Key figures
- Martin Knudsen
- Bjorn Helland-Hansen
Related topics
Seminal works
- talley2011
- iocTeos2010
Frequently asked questions
- ¿Qué es la termoclina?
- La termoclina es la capa del océano donde la temperatura disminuye rápidamente con la profundidad, separando las aguas superficiales cálidas y bien mezcladas del océano profundo y frío.
- ¿Cómo se mide la salinidad del océano hoy en día?
- La salinidad se deriva ahora principalmente de la conductividad eléctrica, la temperatura y la presión medidas por instrumentos CTD y flotadores autónomos, en lugar de los métodos de titulación química más antiguos.