Circulación impulsada por el viento y geostrófica

Los vientos superficiales, actuando sobre una Tierra en rotación, impulsan los grandes giros subtropicales y subpolares del océano, cuyos interiores fluyen en un equilibrio casi geostrófico y cuyas fronteras occidentales se intensifican en corrientes rápidas como la Corriente del Golfo y Kuroshio.

Definition

La circulación impulsada por el viento es el flujo a gran escala de la parte superior del océano forzado por el esfuerzo del viento superficial, organizado en giros cuyos interiores obedecen al equilibrio geostrófico — un equilibrio entre la fuerza del gradiente de presión horizontal y la fuerza de Coriolis.

Scope

Este tema abarca el transporte y bombeo de Ekman por el esfuerzo del viento, el equilibrio de Sverdrup que establece el transporte interior del giro, la dinámica de las corrientes de frontera occidental y su intensificación, la relación geostrófica entre las corrientes y los gradientes de presión (o altura de la superficie del mar), y la estructura de las principales corrientes y giros superficiales.

Core questions

• ¿Cómo el esfuerzo del viento, mediado por el efecto Coriolis, establece los giros a escala de cuenca?
• ¿Por qué las corrientes de frontera occidental como la Corriente del Golfo son tan estrechas y rápidas en comparación con el amplio flujo interior?
• ¿Cómo se pueden inferir las corrientes geostróficas a partir de mediciones de densidad o de la altura de la superficie del mar?
• ¿Qué determina el transporte de volumen total de un giro impulsado por el viento?

Key theories

Equilibrio de Sverdrup

En el interior del océano, el transporte meridional integrado sobre la columna de agua es proporcional al rizo del esfuerzo del viento, fijando el transporte de volumen de los giros impulsados por el viento.

Intensificación hacia el oeste

La variación del parámetro de Coriolis con la latitud fuerza el flujo de retorno de un giro a una corriente de frontera occidental estrecha e intensa, explicando características como la Corriente del Golfo.

Método geostrófico

Debido a que las corrientes interiores son casi geostróficas, la velocidad horizontal puede calcularse a partir de la pendiente de las superficies de presión derivadas de datos de densidad, en relación con un nivel asumido de no movimiento.

Mechanisms

El esfuerzo del viento impulsa una capa de Ekman cuyo transporte neto es perpendicular al viento; la variación espacial de este transporte bombea agua hacia abajo o hacia arriba en el interior geostrófico, donde el estiramiento del vórtice se equilibra con el movimiento meridional (el equilibrio de Sverdrup). La conservación de la vorticidad potencial requiere entonces que el flujo de retorno de cierre se concentre en la frontera occidental, produciendo corrientes intensificadas.

Clinical relevance

La circulación de los giros y sus corrientes de frontera transportan vastas cantidades de calor hacia los polos, moldeando el clima regional, la productividad pesquera y las rutas marítimas; la altura de la superficie del mar a partir de la altimetría satelital ahora mapea el flujo geostrófico globalmente en tiempo casi real.

History

La teoría de la circulación impulsada por el viento fue ensamblada entre 1947 y 1950 por Sverdrup, quien relacionó el transporte interior con el rizo del esfuerzo del viento; Stommel, quien explicó la intensificación hacia el oeste a través de la variación del parámetro de Coriolis; y Munk, quien combinó estos en un modelo completo de giro.

Key figures

• Harald Sverdrup
• Henry Stommel
• Walter Munk

Seminal works

• stommel1948
• sverdrup1947

Frequently asked questions

¿Por qué la Corriente del Golfo se encuentra en el lado occidental del Atlántico?

El cambio hacia los polos en el efecto Coriolis fuerza la rama de retorno del giro impulsado por el viento a un chorro estrecho y rápido a lo largo de la frontera occidental, que en el Atlántico Norte es la Corriente del Golfo.

¿Qué es una corriente geostrófica?

Es una corriente en la que la fuerza de Coriolis equilibra la fuerza del gradiente de presión horizontal, de modo que el agua fluye a lo largo, en lugar de a través, de las líneas de presión constante.