Dinámica del océano - Parte 2

La rotación y el viento de gran escala
George Hadley 1735
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 1
La rotación y el viento de gran escala
modelo de 3 celdas
Una visión más realista
Permite explicar la generación de los
vientos del Oeste y la distribución de
presión atmosférica global
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 2
El patrón de presión atmosférica observado
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 3
El patrón de vientos observado
90
60
Latitud
30
0
-30
-60
-90
0.1 0.05
0 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2
Tensión del viento (Pa)
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 4
El viento y la costa (HS), circulación “transversal”
Surgencia upwelling
viento
Transporte de
Ekman
Hundimiento downwelling
viento
Transporte de
Ekman
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 5
Evidencias del upwelling “costero” (HS)
Benguela
TE
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 6
El viento y la costa (HS), circulación “longitudinal”
Surgencia upwelling
viento
viento
Transporte de
Ekman
fp
fc
corriente
Hundimiento downwelling
viento
viento
Transporte de
Ekman
fc
fp
corriente
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 7
Evidencias del upwelling ecuatorial
Clorofila satelital (mg/m3, Aqua Modis) 8-15 mayo 2012
http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/cgi/l3
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 8
Convergencia en la capa de Ekman
Lat. medias
oestes
convergencia
ecuador
alisios
Capa de
Ekman
u
∆p
fu
fu
∆p
u
hundimiento downwelling
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 9
Divergencia en la capa de Ekman
Lat. medias
oestes
Estes
subpolares
divergencia
Capa de
Ekman
u
fu
∆p
∆p
fu
u
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 -10
El modelo de Sverdrup (1947)
Presión: 1 / ρ (∂p / ∂x)
Coriolis: f v
Fricción: AV ∂2u / ∂z2
β My = rotZ τ0
z = (600 0*3.1415 *(-.1)/(4000*1 .6e-1 1*1026))*sin(3.1415*y/4000)*(1-(x/6000))/1000000
4000
τ
= a Π 0 sen Π y (1-x/a)
b β ρ0
b
3500
b= 4000 km
3000
τ = − τ0 cos Π y
b
y (km )
2500
2000
1500
1000
500
0
0.08
0.0 4
0
-0.04
-0 .0 8
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
x (km)
3500
4000
4500
5000
5500
6000
a= 6000 km
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 -11
Circulación de Sverdrup en el
Hemisferio Norte. Los alisios y
los vientos del oeste
establecen el transporte de
Ekman, creando flujos
verticales que compensan la
divergencia en la capa de
Ekman y por lo tanto el
transporte de Sverdrup.
de TALLEY et al., 2010
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Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 -12
Circulación en el Pacífico tropical
(Reid, 1947)
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 -13
La solución de Sverdrup
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 -14
Intensificación de las corrientes en el borde oeste
(Stommel, 1948)
Presión: 1 / ρ (∂p / ∂x)
Coriolis: f v
Fricción vert: AH ∂2u / ∂z2
= a Π τ0 sen Π y (e(-xβ/R) - x/a -1)
b β ρ0
b
Fricción horiz: -Ru
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 -15
Solución de Stommel tierra no rotante
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 -16
Solución de Stommel tierra rotante “plano β”
4000
b= 4000 km
z = 6000*3.1415*(-.1)/(4000*1.6e-11*1026)*s in(3.1415*y/4000)*(exp(-(x/6000)/.025)+(x/6000)-1)/1000000
4000
ε = R / a β = 0.025
3500
b= 4000 km
3500
3000
3000
τ = − τ0 cos Π y
b
2500
2500
2000
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
0.08
0.04
= a Π τ 0 se n Π y (e (-xβ/R) - x/a -1 )
b β ρ0
0
0
-0.04
0
-0.08
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
b
4500
5000
5500
6000
a= 6000 km
0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
a= 6000 km
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 -17
Corrientes en la capa
superior del océano
MAR-ABR
SEPOCT
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 18
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 19
Solución de Munk fricción turbulenta
AH ∂2v / ∂y2
AH ∂2v / ∂x2
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 20
El océano real
Oceanografía General /Oceanografía Física I –. Dinámica Oceánica – Parte 2 - 21