Algunas curiosidades Oceánicas

RESUMEN

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El océano es una inmensa extensión de agua en el planeta Tierra, tiene un área de 331.4 millones de kilómetros cuadrados, casi ¾ partes de la superficie del planeta Azul, la Tierra. El promedio en su profundidad es cerca de cuatro kilómetros; existen grandes planicies, cuencas, barrancas, fosas, cañones, cordilleras, volcanes activos y pasivos. Como una extensión de los continentes, está la plataforma continental junto con el talud, ellos corresponden al margen continental. La configuración del fondo marino se conoce como batimetría, es decir es la topografía submarina. La batimetría junto con la rotación de la Tierra principalmente, condiciona el movimiento de los diferentes fenómenos existentes en las aguas oceánicas, como son el movimiento de las masas de agua, la oscilación de las mareas, la formación y destrucción de los remolinos en el océano.

Un error científico, produce una gran aportación a la Ciencia Oceanográfica

William J. Cromie

El buque oceanográfico Meteor salió de Alemania en abril de 1925, cañonero de 60 metros de eslora, transformado para lo que mucha gente describió como una expedición a la búsqueda de oro. El viaje fue parcialmente financiado por los esfuerzos del Dr. Fritz Haber, Premio Nobel de química en 1918, cuya imaginación ardía pensando en las fabulosas cantidades de oro disuelto en el mar.

Figura 1. Buque Oceanográfico Alemán METEOR, en su travesía por el sur del Océano Atlántico,

De abril de 1925 a julio de 1927.

Haber recibió esta idea de Svante Arrenhius, otro Premio Nobel. Arrenhius analizó cierto número de muestras de agua traídas a Suecia por una expedición oceanográfica de ese país y descubrió que contenía un alto porcentaje de oro. Basándose en estos datos, Haber concluyó que había seis centésimas de onza de oro en cada tonelada (1.7 gramos por tonelada) de agua del Océano. Seis centésimas de onza no es mucho oro, pero el océano hay unos dos mil billones de toneladas de agua. Haber opinó que era agua y oro suficiente para pagar la deuda alemana de la Primera Guerra Mundial y hacer millonarios a todos sus compatriotas.

Todo lo que tenía que hacer era descubrir una forma de explotar el filón. Para hacer esto necesitaba muchas muestras de agua y muchos datos acerca del océano. El Dr. Alfred Merz, jefe científico de la expedición Meteor, necesitaba las mismas cosas pero una razón diferente, Merz y su cuñado, el Dr. George Wüst, habían estudiado los antiguos informes del Challenger y creían que la circulación profunda del océano era mucho más compleja que una simple corriente de agua fría a ras del fondo desde los Polos hasta el Ecuador. A los esfuerzos conjugados de estos tres hombres se debió el éxito de la expedición alemana al Atlántico Sur.

Poco tiempo después de hacerse a la mar, el Dr. Merz enfermó gravemente. Su salud se había resentido de los agotadores preparativos del viaje, pero en ningún momento disminuyó la afanosa rapidez con que trabajaba para lograr el triunfo de la expedición. El calor sofocante de los trópicos y las reducidas dimensiones del Meteor –vivían 118 hombres en un barco que hubiera estado mucho mejor tripulado por 35[i]– ayudó a minar sus fuerzas. Merz aguantó cuanto pudo hasta que se vio obligado a guardar cama. Su estado se agravó y el Meteor puso proa a Buenos Aires. Allí fue llevado inmediatamente a un hospital, pero era demasiado tarde. La ciencia, la oceanografía y el Meteor perdieron un fiel servidor.

Figura 2. La campaña completa del Meteor por el Océano Atlántico Sur (1925-1927).

El Meteor regresó al mar y se dirigió a los “Rugientes cuarenta”, con George Wüst al frente de los trabajos oceanográficos y sirviendo como consejero científico al jefe general de la expedición, F. Spiess, de la Marina alemana. El barco pasó 777 días cruzando y volviendo a cruzar el Atlántico desde las regiones antárticas hasta la latitud de Cuba. Luchó contra más de cuarenta tormentas, algunas de las cuales duraron tres semanas, pero a despecho del frio crudísimo, de la mar gruesa y del opresivo calor, las mediciones oceanográficas continuaron haciéndose día y noche. Cabeceando y dando tumbos, el Meteor cruzó 14 veces el Atlántico Sur. Cuando terminó la expedición, los sabios del Meteor habían hecho una tupida red de observaciones, poco espaciadas entre sí, de toda la superficie del Atlántico Sur y de arriba abajo.

Utilizando la técnica de la ecosonda, inicialmente usada en la Primera Guerra Mundial; esto significaba una extraordinaria economía de tiempo y esfuerzo en comparación con el método utilizado por los buques oceanográficos Challenger y Fram. En estas expediciones se tardaban horas en arriar un peso de 100 kg atado a una sondaleza, hasta alcanzar el fondo, y luego había que volver a subirlo. A bordo
del Meteor se podía hacer un sondeo en varios segundos, moviendo simplemente un conmutador, y en dos años se hicieron 70 000 sondeos del Atlántico.

Se anotaron las situaciones y las profundidades para poder dibujar un mapa que representó la forma o el perfil de la topografía existente bajo la quilla del barco. Cuando hicieron esto los sabios del Meteor, descubrieron que el fondo del océano era tan abrupto y escarpado como la superficie de los continentes.

El Meteor regresó a Alemania en julio de 1927, después de una ausencia de más de dos años. Haber, que no había tomado parte de la expedición, obtuvo sus muestras y se precipitó con ellas a su laboratorio. Encontró oro y después de un minucioso trabajo químico, pudo extraerlo del agua de mar. Pero la cosa no dio el resultado que él esperaba.

Revisando el descubrimiento de Arrenhius constató que los suecos habían recogido sus muestras de agua en botellas metálicas. El análisis reveló que el metal era impuro y que efectivamente contenía más oro del que había en las muestras de agua. El agua de mar había reaccionado con el metal y se había <<contaminado>> de oro. Haber subsanó ese error utilizando muestras encerradas en recipientes de cristal y caucho y descubrió que el agua contenía solamente una milésima del oro[ii] que esperaba. Como dijo Wüst: “Buscar oro en el mar es lo mismo que buscar una aguja en un pajar”.

Bahía de Fundy. Mareas

En la costa oriental de Norteamérica cabe encontrar una pleamar cuando la Luna culmina y otra al cabo de 12 horas y 25 minutos. Efectivamente, si uno registra la posición de la Luna y la marea en diferentes lugares, se descubre que el tiempo transcurrido entre el paso de la Luna por el meridiano y la pleamar puede llegar a ser cualquier valor comprendido entre cero y 12 horas y 25 minutos. Entonces, se comprueba que son diferentes los tiempos de marea máxima en los puntos a lo largo de la costa; también se descubre, igualmente, que las alturas varían de uno a veintiún metros.

Se comprende mejor el porqué de esta discrepancia si se imagina uno que las mareas limitan a las cuencas individuales dentro de los respectivos océanos. La forma de las cuencas, su batimetría, está determinada por la profundidad del agua y la distribución de las tierras. Cuando en estas cuencas es puesta el agua en movimiento por las atracciones diurnas y semidiurnas del Sol y de la Luna, se balancea en torno a un punto o línea central, virtualmente neutra o sin mareas. A este punto o línea se le llama nodo, y el balanceo se conoce por oscilaciones estacionarias u ondas permanentes.

Figura 3. Este de Canadá y Estados Unidos de América. Desembocadura del Río San Lorenzo, Golfo de Maine, península de Nueva Escocia y la bahía de Fundy.

La bahía de Fundy se encuentra en la península de Nueva Escocia, localizada en Canadá, separa Nueva Escocia de Maine, así como de la masa continental canadiense; es la parte Nordeste del golfo de Maine, en el océano Atlántico, cerca de la frontera entre Estados Unidos de América y Canadá; la batimetría de esta bahía, por su forma y profundidad, tiene un periodo de marea muy cercano al llamado periodo natural de oscilación.

 
Figura 4. Pleamar y Bajamar en la bahía de Fundy.

Cortesía de Canadian Keyes Fibre Co., Ltd. y Atlantic Air Surveys, Ltd.

Mont-Saint-Michel. Mareas

Nicolas Simonnet

En Mont-Saint-Michel, un fenómeno extraordinario es la amplitud de las mareas. Si bien casi todos los mares están sujetos a una cierta oscilación, el cual varia el nivel de las aguas de algunos centímetros o incluso de algunos metros, no existe otro lugar en el mundo – salvo la bahía de Fundy, en Canadá – donde la oscilación del mar sea más fuerte que en Mont-Saint-Michel. La amplitud de la marea, es decir, la diferencia de altura entre el nivel de la marea baja y el de la pleamar, puede llegar hasta 15 metros.

Provocadas por la atracción gravitacional ejercida por la Luna y, en menor medida por el Sol (46% con respecto a la Luna), sobre la masa liquida de los océanos, las mareas suben y bajan dos veces en un día lunar de 24 horas y 50 minutos. Cuando el Sol, la Luna y la Tierra se encuentran alineados, en conjunción, o están por serlo – fenómeno astronómico conocido con el término “sicigia” – la atracción de los dos astros, sumándose, provoca mareas fuertes, llamadas mareas vivas o de sicigia. Este fenómeno se produce, en particular, durante los equinoccios de primavera y otoño, pero también – y de manera aún más espectacular – en cada plenilunio y novilunio. Cada mes lunar comporta, pues dos periodos de marea de sicigia, en los que el nivel de las aguas alcanza la máxima altura uno o dos días después del plenilunio y novilunio.

Figura 4. Diferentes etapas del mes Lunar y las mareas vivas o de Sicigia y las mareas muertas o de cuadratura.

Figura 5. Localización del Mont-Saint-Michel al norte de Francia, en la península de Normandía

La marea alta rodea entonces Mont-Saint–Michel aproximadamente 7 horas solares, es decir, 8 horas legales en invierno y 9 horas legales en verano.

Al contrario, cuando el Sol y la Luna forman un ángulo recto respecto a la Tierra, la atracción ejercida por los dos astros es contrapuesta. Entre las dos prevalece la de la Luna, pero en este caso la amplitud de las mareas es mucho más débil. Se habla entonces de mareas muertas o de cuadratura y el mar, incluso cuando hay marea alta, no llega nunca hasta Mont-Saint-Michel.

La amplitud excepcional que adquiere el fenómeno de las mareas en la bahía de Mont-Saint Michel es debida a su característica situación geográfica. El movimiento de la marea, procedente del Atlántico, choca contra la península de Contentin tal como si fuese una barrera y se rompe en las costas antes de entrar en la bahía, que forma un callejón sin salida. En esta extensión casi chata, es obvio que una amplitud de 15 metros se traduce en una enorme distancia. En los periodos de las mareas de sicigia, con la bajamar las aguas se retiran hasta 18 kilómetros de distancia de Mont-Saint-Michel.

Figura 6. Templario del siglo XII, galopando. Se considera que los monjes guerreros de las cruzadas, parte de ellos provenían de los Monjes Benedictinos radicados en Mont-Saint-Michel.

El movimiento ascendente del mar, que en un tiempo remontaba el río Coueson, era visible hasta Antrain, a más de 20 kilómetros, tierra adentro. La tierra firme sujeta a la influencia de las mareas tenía, pues, una extensión de casi 40 kilómetros, que el mar recorría en 6 horas y pocos minutos. Una velocidad no tan fuerte como la de un caballo a galope tendido, como decía la tradición, pero no por ello, menos impresionante. En efecto, esta rapidez del mar representa el peligro mayor de la bahía, teatro a menudo de accidentes más graves.

Figura 7. Personas paseando durante la marea Baja a los alrededores de Mont-Saint-Michel.

Los paseos por la playa comportan algunos riesgos para quienes no adoptan las precauciones elementales de informarse sobre la hora y la altura de la marea, y no regresan al islote una hora y media antes de que llegue la mareas alta. En efecto, es prácticamente imposible, para una persona sola, substraerse a las corrientes y los remolinos característicos de los flujos.

A este peligro real se suma el de las arenas movedizas, deliberadamente exagerado por la leyenda. La desviación de los ríos costeños en la bahía deja en los antiguos lechos unas charcas de agua llenas de arena en suspensión y cubiertas por una costra seca muy frágil, que puede fácilmente ceder bajo el peso de una persona. Esas arenas movedizas son un fenómeno mucho más raro de lo que la tradición hace creer. De todas maneras, no hay que confundirlas con los fondos cenagosos, depósitos viscosos de arena y arcilla muy fina, que constituyen uno de los niveles de sedimentación de la bahía.

Figura 8. Vista de la bahía desde la terraza de la Abadía de Mont-Saint-Michel.

CASCADAS EN EL OCÉANO

La circulación de las aguas oceánicas es horizontal y vertical, debido a la interacción con los vientos de la atmosfera, diferencia de densidades y por la rotación de la Tierra. El hundimiento de las masas de agua en las zonas polares, Ártico y Antártico, se debe en gran parte, al incremento de su densidad, ya sea por enfriamiento en la superficie o variación en su salinidad. Esto forma las masas de agua profunda y de fondo en los océanos, las cuales se encuentran y entrecruzan en las profundidades ecuatoriales.

Figura 9. Océano Atlántico Norte y las cuencas alrededor de la Isla de Groenlandia.

En el Océano Ártico existen dos lugares donde se hunde el agua, en la cuenca de Baffin al Oeste de Groenlandia, donde la masa de agua que va al fondo viaja hacia el sur y pasa a la cuenca de Labrador en forma de una inmensa cascada; ahora bien, por la parte Este de Groenlandia, el agua se hunde en la cuenca que lleva el mismo nombre, estas masas de agua se hunden y pasan al sur por el estrecho de Dinamarca a las cuencas de Irminger al Oeste de la isla de Islandia, y al Este de la Isla, viajan al Sur a la cuenca de Islandia. Tanto en el Oeste y Este, el paso de las masas de agua forman enormes cascadas al pasar entre las cuencas.

Para darnos una idea de la dimensión de estas cascadas submarinas de masas de agua, consideremos el río Amazonas, el río más caudaloso del mundo, su gasto es del 50% de todos los ríos del planeta, tiene un gasto o transporte de agua aproximado a 500 mil metros cúbicos por segundo, es decir medio millón de metros cúbicos por segundo. Los oceanógrafos físicos usan la medida de gasto denominada Svedrup (Sv), igual a un millón de metros cúbicos por segundo (1×10⁶ m³ s^-1). Las cascadas mencionadas en el párrafo anterior tienen una fluctuación entre 5 a 15 Sv, el río Amazonas es de solamente 0.5 Sv, lo cual representa un gasto de 3 al 10 % de las cascadas.

PASADIZOS

Los estudios de masas de agua en los océanos se identifican por varios parámetros, los más importantes son la temperatura, salinidad, oxígeno disuelto, etc. Desde el siglo XIX se conocía en una forma burda la Cordillera Centro Oceánica en el Océano Atlántico. Con los estudios del Buque Meteor (1925-1927) se registraron suficientes sondeos para identificar en una forma más adecuada la Cordillera Centro Oceánica. Las masas de agua, en ambos lados de la cordillera, son diferentes en sus valores de temperatura y salinidad, es decir la cordillera es una barrera donde las aguas profundas y del fondo de las cuencas del Oeste y del Este no se mezclan. Sin embargo, se encontraron en el Este, masas de agua en la región ecuatorial, provenientes de las cuencas del lado Oeste, esto trajo como conclusión que debía existir un pasadizo que permitiera el paso del Oeste hacia el Este.

Figura 10. Océano Atlántico Central, donde se marca la Cordillera Centro Oceánica y la Fractura Romanche

Estudios geofísicos y geológicos en la década de los 60’s el siglo pasado, encontraron lo que ahora se conoce como falla transformante o de transformación, Fractura ROMANCHE, por donde pasan las masas de agua del Oeste hacia el Este.

La Antartida en el Golfo de México

Alrededor del continente Antártico, debido al enfriamiento y al aumento de densidad del agua, se da el fenomeno de hundimiento del Agua del Fondo del Antártico, la cual se va al fondo en los diferentes océanos.

En la superficie del Océano Antártico, mas hacia el norte, existe una region llamada Region Sub-Antártica, esta región se encuentra entre el Frente Polar(FP) y la Convergencia Subtropical, en ella se hunde la masa de agua llamada Agua Intermedia Antártica(AIA).

En 1935, Wüst demostró, usando el Método de núcleo en la parte del Frente Polar (FP), que dicho núcleo está formado por agua de baja salinidad relativa, la cual se esparce hacia el norte a lo largo del mínimo de salinidad. La llamó Agua Sub-Antártica Intermedia, pero posteriormente ha sido más aceptado el nombre Agua Intermedia Antártica (AIA). Aunque los procesos que conducen a su formación no han sido comprendidos claramente en detalle, Wüst explicó que el AIA desciende a capas profundas y se esparce hacia el norte. El Método de núcleo se define como una región donde un parámetro en el agua alcanza valores máximos o mínimos a lo largo de su distribución. El Agua Intermedia Antártica al hundirse tiene un espesor de aproximado a 300 metros, con valores de temperatura de 2 a 3 °C y una salinidad de 34.2 Unidades Practicas de Salinidad (UPS). Para encontrar su equilibrio al viajar hacia el norte, el AIA se hunde debido a su densidad (s _t) de 27.4, donde aguas de menor densidad están en la parte superior de ella y aguas de mayor densidad se encuentran a mayores profundidades. Así mismo, el AIA tiene valores de oxígeno disuelto relativamente altos, 5 a 7 mL L^-1, como resultado de haber dejado la superficie del mar recientemente.

Durante su viaje hacia el norte en el océano Atlántico, teniendo como borde izquierdo el talud del Continente Americano, el AIA aumenta su salinidad debido a la mezcla y difusión con las aguas adyacentes. Los valores de salinidad que se encuentran a lo largo de su viaje son un promedio. Wüst (1964), considera que menos del 5% del Agua Intermedia Antártica llega al Golfo de México. Los datos climáticos de varias décadas y distintos cruceros confirman lo anterior. Sólo pequeñas trazas de AIA salen del Golfo de México por el Estrecho de Florida hacia el Atlántico del Norte en el fondo de la Corriente del Golfo. Por otro lado, el remanente de la AIA viaja por la parte norte y exterior del Mar Caribe junto a la Corriente Ecuatorial del Norte.

_____ LUGAR SALINIDAD (UPS) PROFUNDIDAD____

Cuenca de Argentina 34.2 Superficie del mar, a más de 700 m.

Cuenca de Brasil 34.4 Entre 700 y 1,000 metros

Ecuador (0° de Latitud) 34.5 Entre 700 y 1,000 metros

Este de las Antillas menores 34.7 Entre 700 y 900 metros

Este del mar Caribe 34.75 Entre 700 y 900 metros

Mar Caribe central >34.80 Entre 650 y 850 metros

Canal de Yucatán >34.86 Entre 700 y 900 metros

Golfo de México, Central ~34.88 Entre 700 y 850 metros

El umbral del Estrecho de Yucatán es de 2,040 m y para el Estrecho de Florida es ligeramente mayor a 900 m. Por tal motivo, el AIA puede penetrar al Golfo de México sin dificultad, pero su salida es mínima y se debe únicamente al arrastre de las masas de agua superiores.

El remolino anticiclónico que se forma al desprenderse de la Corriente de Lazo al Este del Golfo de México, es el último vehículo dinámico que moverá el remanente del AIA hacia el oeste del Golfo a profundidades entre 700 a 1,100 metros. En la formación del remolino anticiclónico como en su desplazamiento, el AIA será un factor importante.

Gigantes en el Océano, los Remolinos

En todos los océanos existen los giros inmensos, como es el caso del Océano Atlántico Norte, donde la Corriente del Golfo, la Corriente del Atlántico del Norte, La Corriente de las Canarias y la Corriente Ecuatorial del Norte, forman un gran giro en el hemisferio Norte.

Sin embargo, existen otros giros, llamados remolinos de meso-escala, los cuales tienen dimensiones considerables. Para dar un ejemplo de su tamaño promedio, podemos compáralos con el área del estado de Chihuahua y con una profundidad que puede alcanzar los tres mil metros, es decir, equivalente a tener la altura del volcán Popocatépetl, teniendo como base el valle de México.

En el Golfo de México, de la Corriente de Lazo se desprenden Remolinos Anticiclónicos (RA) con un intervalo de seis a diecisiete meses, dos o tres veces por año. Ellos se desplazan hacia el oeste por la parte profunda del Golfo de México a una velocidad de translación de 1 a 4 km/día, su diámetro aproximado es de 300 km., su traslado afecta la dinámica de las masas de agua a profundidades mayores a los 3,000 m; como su nombre lo indica tienen una rotación en sentido de las manecillas del reloj, las masas de agua superiores en su parte central son relativamente más calientes y saladas, valores superiores a 36.5 UPS, , su transporte de agua es 10 a 12 Sv. Durante su traslado hacia el Oeste del Golfo los RA van generando Remolinos Ciclónicos (RC) y transfiriendo energía potencial y cinética (Reid, O.R., Comunicación personal).

Los dos RC más notables son, el que se encuentra sobre la plataforma continental de Texas y el que abarca la parte Oeste de la Bahía de Campeche, al Suroeste del Golfo de México. Otro de menor tamaño y recurrente es el que se localiza al Nordeste de la Laguna de Tamiahua. Las características de los RC son, diámetro no mayor a los 200 km., su influencia no abarca más de los 1,000 m de profundidad; su masas de agua superiores en la parte central son relativamente más frías, debido a la surgencia que ocasiona su giro en sentido contrario a las manecillas del reloj y algunas veces hasta ventilación de las capas isotérmicas más profundas.

El RA al trasladarse hacia el oeste, además de transferir energía, forma extensiones debido a la topografía submarina; el caso más notable se encuentra en el Cañón de Campeche en el límite profundo de la plataforma continental Oeste en la Sonda de Campeche. La extensión sobre el Cañón de Campeche recibe el nombre de Corriente de Intrusión (CI); esta corriente en algunas ocasiones llega hasta las costas frente a los Tuxtlas, Veracruz y en época de los frentes fríos, llamados “Nortes”, forman un doble Mar de Fondo ortogonal que hace muy peligrosa la navegación en ese lugar.

El RC de la Bahía de Campeche tiene un transporte de agua de 3.3 ± 1.8 Sv. Su variabilidad depende mucho de los efectos producidos por los frentes fríos durante el otoño y el invierno, además la correlación con la CI es muy alta.

La relación entre la CI y el RC es inversamente proporcional, cuando la CI es extensa y profunda, el RC es pequeño; Cuando el RC cubre casi toda la Bahía de Campeche, la CI es pequeña; después del análisis de 20 cruceros en 40 años en el Suroeste del Golfo de México.

Es sobresaliente, como el remanente del Agua Intermedia Antártica, como una burbuja, se encuentra en la parte inferior del Remolino Anticiclónico. Los datos encontrados de salinidad fueron inferiores a los reportados en todos documentos científicos anteriores, 34.82 ups, salinidad que corresponder al Este del Mar Caribe.

Para el suscrito, es el efecto del calentamiento global y en consecuencia el desprendimiento de mayor numero de témpanos en la Antártida.

El Golfo de México se considera un laboratorio natural, por su tamaño, donde es posible observar todos los fenómenos oceanográficos; más de medio siglo de investigación han confirmado completamente lo anterior.

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[i] Hay que tener en cuenta los sistemas antiguos de maquinaria y navegación; además la falta de maquinaria auxiliar que da confort a los tripulantes en los buques actuales. Nota del Autor.

[ii] Actualmente se conoce que existen solamente 0.000006 mg/kg, o sea 5 ó 6 kilogramos en un kilómetro cubico. (5 kg Km^-3).