Variaciones verticales y meridionales de T

superficie

500 m

3000 m

4000 m

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 1

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 2

La circulación termohalina o Circulación Meridional

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80

Latitud

5000

4000

3000

2000

1000

0

Pro

fun

did

ad

(m

)

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 3

Kuhlbrodt, et al., Rev. Geophys, 2007

La circulación termohalina un modelo algo más realista

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 4

34 34.5 35 35.5 36 36.5 37Salinidad

0

5

10

15

20

25

Te

mp

era

tura

(°C

)

Atlántico

Indíco

Pacífico

24

25

26

27

28

Diagrama T-S medio de cada una de las tres cuencas oceánicas del Hemisferio

Norte. Se han promediado todas las observaciones a niveles horizontales. Laslineas mas finas indican los valores de anomalía de densidad (sigma-T) en kg/m3.

Las propiedades de superficie son determinadas principalmente por interaccionescon la atmósfera, intercambio de calor y agua (balance evaporación-precipitación),

mientras que las propiedades subsuperficiales son determinadas por la adceccióny la mezcla de las masas de agua, pues tanto la T como la S son conservativas.

Asimetrías ¿porqué son tan diferentes los océanos?

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Flujo de flotabilidad (enero)

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 6

Flujo de flotabilidad (julio)

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 7

Flujo de flotabilidad (anual)

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 8

La estructura meridional del Atlántico

Temperatura

Salinidad

Oxigeno

disuelto

% de

saturación de

Oxigeno

disuelto

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 9

La estructura meridional del Pacífico

Temperatura

Salinidad

% de saturación

de Oxigeno

disuelto

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 10

Las aguas de la termoclina

Contrastes Atlántico - Pacífico

Atlántico Pacífico

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Tritio (3H) en los tres océanos

1/3 T0

T0

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Tritio (3H) en el Atlántico

1972 1981 1981

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Distribución 3-D de CO2 antrópico en las cuencas oceánicas

3200m

1200m

1500m

1500m

1500m

15 Circ. Gral. 2011 – Circ.

Termohalina Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 15

Distribuciones de CFC 11 Atlántico vs. Pacífico

Atlántico

Pacífico

http://www.ewoce.org/gallery/index.html

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Explicaciones ?

Temperatura superficial en enero (invierno HN)

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 17

Salinidad superficial en enero (invierno HN)

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 18

Densidad superficial (σ0) en enero (invierno HN)

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 19

Estratificación vertical

σ0

Pro

fundid

ad

La convección esta directamente

ligada a la diferencia de

densidad entre diferentes

profundidades, es decir al

gradiente vertical del densidad

Δρ/Δz.

En el ejemplo de la izquierda, si

bien la densidad superficial es

menor en el caso de la curva

roja, un pequeño aumento de

densidad de la superficie puede

producir convección. En cambio

en la curva verde, es necesario

un aumento de densidad

considerablemente mayor.

Δρ

Δz

capa de mezcla

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 20

Pacifico – 160ºW

Atlántico – 30ºW

Enero

Estratificación vertical - observaciones

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 21

Distribucion meridional del gradiente vertical de densidad (g.cm-3/200m) en la

capa superior

Distribución de la estratificación vertical

Distribución de la frecuencia de Brunt – Vaisala (N) a 150 m en enero. N es

directamente proporcional al gradiente vertical de densidad, donde N es menor el

oceano está poco estratificado, siendo más “permeable” a la convección vertical

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 22

Profundidad de la capa de mezcla

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 23

Distribuciones a 3500 m

salinidad

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 24

Distribuciones a 3500 m

% saturación de O2

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 25

Circulación termohalina global

Agua cálida superficial

Agua profunda re-circulada

Agua profunda fría

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 26

La circulación termohalina

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 27

Flujo meridional de calor oceánico

Ganachaud & Wunsch 2000

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 28

Flujo de flotabilidad (enero)

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 29

Explicaciones…

¿ de calentamiento a glaciación ?

¿ ficción o ciencia ?

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 30

observed Atlantic overturning – I – variability

Bryden et al., Nature, 2005

Merid

iona

l volu

me tra

nsport

acro

ss 2

4ºN

(S

v)

1957

1981 1992

1998

2004

H. Bryden

30% decrease?

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 31

Transporte – observaciones y modelos (26°N)

Serie de tiempo del transporte de la Celda de Circulación Meridional del Atlántico en 26N a

partir del reanálisis oceánico de ECMWF (negro) que asimila observaciones y una simulación

de control, sin asimilar datos (azul). Los puntos son estimaciones directas de Bryden et al.,

2005 (rojos) y Cunningham et al 2007 (verde). De Balmaseda et al.(GRL, 2007)

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 32

años

> CO2 = 1% / yr

> CO2 = 0.5% / yr

T aire media global

Transport

MOC sensitivity based on a

simple 3 basin coupled model

forced with different rates of

CO2 increase, both to 750ppm

Schmittner & Stocker, J. Climate, 1999

se cierra la MOC

T. Stocker

CO2 y el colapso de la circulación termohalina

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 33

La evolución del CO2 en la atmósfera terrestre

Bianchi et al.,, 2010 Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 34

Edad del océano profundo

Determinación empleando 14C

Oceanografía General /Oceanografía Física I – 2012 – 8. Circulación termohalina - 35