Libro De Las Ciencia De Las Tierra.

1. Caracteristicas generales de los oceanos

Oceanografia fisica es el estudio de la fisica de los oceanos y mares

adjyacentes y es por lo tanto parte de la geofisica. Otras disciplinas

oceanograficas incluyen oceanografia biologica, quimica y geologica. En las

ultimas decadas la oceanografia fisica paso de ser una ciencia descriptiva a

una ciencia explicativa y con poder de prediccion, y ha madurado en el campo

de la fisica ambiental.

1.1 Descripcion fisica

La Tierra es un geoide, o sea una esfera con los polos achatados comparados

con el ecuador debido a la accion de la fuerza centrifuga. La topografia

terrestre y la batimetria de los oceanos se muestra en la Figura 1. Los

grandes oceanos globales consisten en tres cuencas interconectadas: el

oceano Pacifico, el oceano Atlantico y el oceano Indico. La conexion mas

importante se da en el hemisferio sur a traves del oceano Austral. El Indico y

el Pacifico a su vez se conectan a traves de los estrechos de Indonesia,

mientras que el Pacifico y el Artico se conectan a traves del estrecho de

Bering.

Figura 1. Topografia y batimetria terrestre.

Una cuenca oceanica tipica comienza en la costa con la plataforma continental

extendiendose hasta una profundidad de 200 m. La plataforma puede variar

en ancho desde unas decenas de metros a miles de kilometros. La plataforma

termina usualmente en forma abrupta dando lugar al talud, una zona de gran

pendiente (entre 5% y 10%). El talud conecta con el fondo marino que tiene

una pendiente tipica de 0.01 a 0.1% (Figura 2). El fondo marino esta

intersectado por dorsales marinas que son montañas con una altura media de

2000 m y presentan un surco central (“rift”) por donde sale magma

procedente de la astenosfera, que se deposita a ambos lados, creando nuevo

suelo oceánico.

Figura 2 – Esquema de fondo marino

El fondo esta tambien surcado por grandes fosas marinas como la fosa de las

Marianas cerca de las Filipinas (Fig. 3).

Figura 3 – Fosa de las Marianas

La mayor parte de la superficie terrestre (70.8%) se encuentra cubierta por

oceanos (361 x 106 km2). El volumen continental que se extiende por encima

del nivel del mar es cercano a 108 km3, y el volumen de agua en los oceanos es

14 x 108 km3. En el hemisferio norte alrededor de 60% de la superficie es

oceano y 40% continente. En el hemisferio sur, la superficie oceanica es

mucho mas dominante abarcando el 80% del total. La profundidad promedio

de los oceanos (alrededor de 3800 m) es mas de 1000 veces mas pequeña que

el ancho de las cuencas oceanicas, lo cual permitira realizar aproximaciones

en las descripcion matematica de los movimientos oceanicos.

Caracteristica Valor

Radio promedio 6.37 x 106 m

Velocidad angular 7.29 x 10-5 s-1

Volumen total oceanico 1.37 x 109 km3

Masa total 5.97 x 1024 kg

Area total de superficie 5.10 x 1014 m2

Superficie oceanica 3.61 x 1014 m2

Profundidad oceanica media 3800 m

Altura media continental 840 m

Tabla 1 – Algunas propiedades caracteristicas de la Tierra.

1.2 Exploracion y observacion de los oceanos

Tanto los vikingos como los polinesios hicieron uso de su experiencia con

corrientes oceanicas para explorar nuevas areas en el Atlantico y el Pacifico,

respectivamente. Los normandos, por ejemplo, instalaron colonias cerca de

New Foundland en el 1000 AD y viajaron continuamente entre esta colonia y

Europa del norte usando las corrientes en el Atlantico Norte.

Las primeras documentaciones occidentales sobre las corrientes oceanicas

fueron realizadas durante las expediciones de Critobal Colon (1492-1494),

Vasco da Gama (1497-1499) y Fernando Magallanes (1516-1522). Colon fue el

primero en medir las corrientes en el Atlantico. Las mediciones fueron luego

continuadas por James Cook (1728-1779) en el Endeavour, el Resolution y el

Adventure, y por Charles Darwin (1809-1882) en el Beagle.

El primer mapa de la corriente del Golfo fue realizada en 1769 por Benjamin

Franklin y Timothy Folger, y fue motivado por tratar de reducir el tiempo para

cruzar el Atlantico en barco. Los capitanes de la epoca fueron instruidos en

seguir la corriente del Golfo al ir hacia Europa y evitarla en el viaje de regreso

(figura 4).

Figura 4 -Corrientes en el Atlantico norte

Algunos sugieren que la existencia de esta corriente contribuyo al

descrubrimiento de America pues en los tiempos de Colon troncos y otros

objetos aparecian frecuentemente en las costas de Noruega, Escocia e

Irlanda. Para alguien como Colon esto podria haber sugerido la existencia de

tierras al oeste de Europa.

En 1751 Henry Ellis, capitan de un barco de esclavos britanico hizo un

descubrimiento sorprendente cerca de 24 N. Usando un nuevo instrumento

recientemente desarrollado por Sptephen Hales, Ellis midio la temperatura

del oceano profundo y encontro que las aguas eran muy frias, una

caracteristica que luego se verificaria en todo el oceano profundo (figura 5).

En la epoca fue muy sorprendente pues se pensaba que la radiacion que

reciben los oceanos en superficie habria calentado las aguas profundas a

traves de la difusion de calor. La solucion al problema fue encontrada por el

conde Rumford cerca de 1800: las aguas frias descienden en los mares

polares y se mueven hacia el ecuador por medio de corrientes profundas.

Figura 5 – Temperatura en una seccion del Atlantico.

En el siglo XIX el norteamericano Maury (1806-1873) realizo los primeros

mapas detallados de vientos y corrientes en superficie y escribio el primer

libro de Oceanografia Fisica llamado “The Physical Geography of the Sea”. Se

convirtio asi en el primer oceanografo fisico.

Entre 1872 y 1876 se realizo la famosa expedicion en el Challenger, motivada

fundamentalmente por questiones de biologia marina. Una de las hipotesis de

la epoca era que no existia vida en el oceano profundo (en este caso por

debajo de los 540 m) debido a la inexistencia de luz y la gran presion, la

llamada “hipotesis azoica” propuesta por E. Forbes. Bajo el liderazgo de W.

Thomson, se realizaron gran cantidad de medidas incluyendo 492 perfiles de

temperatura a lo largo de la ruta. Se descubrieron 4717 especies nuevas y la

“hipotesis azoica” fue demostrada incorrecta. Los resultados de la expedicion

fueron descritos en un reporte de 50 volumenes conteniendo una increible

cantidad de informacion sobre los oceanos.

Recien en 1925 se realizo la primer expedicion dedicada a la oceanografia

fisica. Entre 1925 y 1927 la expedicion alemana en el Meteor realizo

mediciones de temperatura y salinidad sobre una gran region del Atlantico. El

CTD (Conductivity, Temperature, Depth), el instrumento que permite medir en

forma simultanea y precisa la conductividad del agua de mar (y por lo tanto la

salinidad), y la temperatura fue inventada recien en 1955 por Bruce Hamon y

Neil Brown.

Durante el Año Internacional de la Geofisica en 1957-1958 la cooperacion

entre varios paises permitio realizar medidas sobre grandes dominios

oceanicos, y no restringirse unicamente a una de las cuencas. Durante este

año, por ejemplo, se encontro que las anomalias de temperatura de superficie

del mar asociadas al fenomeno de El Niño de 1957 cubrian una region mucho

mayor del oceano Pacifico que lo que se pensaba. Este descubrimiento

permitio a Jacob Bjerknes conectar cambios en los vientos alisios con cambios

en la temperatura de superficie del mar en el Pacifico este, convirtiendose en

el primer ejemplo claro de la importancia de la circulacion oceanica en el

sistema climatico.

El World Ocean Circulation Experiment (WOCE), operacional desde 1985 a

1995, tuvo como finalidad medir, describir, modelar y comprender la

circulacion oceanica global. Se realizaron muchisimos transectos midiendo

temperatura y salinidad en todos los oceanos, muchos de los cuales fueron

repetidos para determinar variaciones de largo plazo en estas variables. Los

datos estan disponibles en el sitio web http://whpo.uscd.edu/ y pueden ser

analizados usando el Ocean Data View software o el Java Ocean Atlas. La

componente de modelacion del programa dio lugar a una serie de modelos de

circulacion general oceanica que estan disponibles para la comunidad. Otros

programas internacionales donde el estudio de los oceanos forma parte

integral fueron el TOGA (Tropical Ocean Atmosphere Program), PIRATA y el

CLIVAR (Climate Variability) que aun estan funcionando.

El primer satelite para investigacion oceanografica, el SEASAT, fue lanzado en

1978 y, aunque estuvo en funcionamiento solo por un mes, se realizaron

importantes medidas de la topografia de la superficie del mar usando

altimetria con radar. Hoy dia se realizan medidas de la altura de superficie del

mar (TOPEX, ERS), concentracion de clorofila en superficie (SeaWifs) y

temperatura de superficie del mar (AVHRR) en forma rutinaria y con

cobertura global. Estos datos estan disponibles

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