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CUENCA ATLÁNTICA

Oceanografía Química

3º año del Grado de Ciencias del Mar

ÍNDICE
Introducción


  • Geografía (pág.: 4)


Ciclo hidrológico y pertubaciones


  • Ciclo hidrológico (pág.: 5)

  • Circulación termohalina (pág.: 6)

  • ¿Qué supondría para la humanidad que la cinta transportadora se detuviera? (pág.: 8)

  • Perturbaciones en el ciclo del agua (pág.: 9)

  • Océanos y clima (pág.: 10)

  • Los hielos (pág.: 10)


Cambios paleoclimáticos/paleocenográficos


  • Cambios paleoclimáticos (pág.: 12)

  • Paleogeografía y cambios eustáticos del nivel del mar (pág.: 12)

  • Isótopos estables (pág.: 12)

  • Isótopos estables del agua (pág.: 12)

  • Isótopos del Oxígeno (pág.: 13)

  • Análisis de los isótopos del Oxígeno (pág.: 13)

  • Curva de los isótopos del Oxígeno (pág.: 13)

  • Isótopo del Carbono (pág.: 13)


Aerosoles


  • Presencia de aerosoles en la atmósfera (pág.: 16)

  • DMS (pág.: 16)

  • Generación de aerosoles de sulfato a partir de DMS ¿un efecto “gaiano”? (pág.: 18)

  • Fe (pág.: 19)

  • Polvo/Fe, impactos sobre el océano (pág.: 21)

  • Efecto sobre el cambio climático de las entradas de Hierro a los Océanos (pág.: 24)

  • Conexiones globales del Fe (pág.: 24)


Zonas de Mínimo Oxígeno


  • ZMO (pág.: 25)

  • ¿Cómo podrían modificarse las ZMO en un océano futuro? (pág.: 27)


Cambio climáticos/abruptos


  • Cambio climático (pág.: 28)

  • Cambio abrupto (pág: 29)

  • Causas de los cambios abruptos (pág.: 30)

  • Cambios abruptos en tiempos presente (pág.: 31)


Bibliografía


  • Libros (pág.: 33)

  • Artículos (pág.: 33)


Introducción
GEOGRAFÍA: OCÉANO ATLÁNTICO
Se denomina así la parte del Océano comprendida entre las costas de Europa, de África y de las dos Américas. Lo largo de este mar de N. á S. se cuenta desde los círculos polares por uno y otro lado del globo, hasta el ecuador, ó desde el extremo del Océano Glacial ártico hasta el extremo del Océano Glacial antártico. Dos líneas tiradas de N. á S.: una desde el cabo de Buena Esperanza por los 22º 5’ long. E.; otra desde el cabo de Hornos por los 63º 39’ long. O., lo encierran entre su espacio intermedio, separándolo al E. del Océano Indio, y al O. del Grande Océano. Los ángulos entrantes y salientes de los continentes, cuyas costas son bañadas por el Atlántico, constituyen la desigualdad de lo largo de este mar. Desde la punta del Labrador hasta el fondo del golfo de Gascuña, en frente de la cual está aquella situada, tiene 80 long. de extensión. La costa convexa de África se halla sit. á una distancia de 1560 long. de la costa cóncava de las dos Américas; y la que debe contarse desde la tierra de Brasil, cuya costa forma una convexidad en frente del golfo de Guinea está situada a 920 long. de ésta. La parte más estrecha de este mar es la situada entre Sierra Leona, en la costa de África, y el cabo San Buque de Brasil. Su anchura en este sitio solo es de 640 long., y la mayor, que es desde el estrecho de Gibraltar hasta la costa de las Floridas, es de 1320 long.
Fleurieu ha dividido el Océano Atlántico en tres partes: el septentrional, comprendido el círculo polar ártico y el trópico de Cáncer; el Océano Atlántico Equinoccial, entre los dos trópicos; y el Océano Atlántico meridional, que se extiende desde el trópico de Capricornio hasta el círculo polar antártico.

Ciclo hidrológico y perturbaciones
Ciclo hidrológico


Figura 1. Representación descriptiva del ciclo hidrológico.
El ciclo hidrológico es un término descriptivo aplicable a la circulación general del agua en la tierra, el cual se define como:
sucesión de etapas que atraviesa el agua al pasar de la atmósfera a la tierra y volver a la atmósfera: evaporación desde el suelo, mar o aguas continentales, condensación de nubes, precipitación, acumulación en el suelo o masas de agua y reevaporación”.
El ciclo hidrológico involucra un proceso de transporte recirculatorio e indefinido o permanente, este movimiento permanente del ciclo se debe fundamentalmente a dos causas: la primera, el sol que proporciona la energía para elevar el agua (evaporación); la segunda, la gravedad terrestre, que hace que el agua condensada descienda (precipitación y escurrimiento).
Se puede suponer que el ciclo se inicia con la evaporación del agua en los océanos, el vapor de agua resultante del proceso anterior es transportado por las masas de aire en movimiento (viento) hacia los continentes. Bajo condiciones meteorológicas adecuadas, el vapor de agua se condensa para formar nubes, las cuales a su vez dan origen a las precipitaciones.
No toda la precipitación llega al terreno, ya que una parte se evapora durante su caída y otra es retenida (intercepción) por la vegetación, o los edificios, carreteras, etc. y poco tiempo después del terreno, una parte queda retenida en los huecos e irregularidades del terreno (almacenamiento de depresiones) y en su mayoría vuelve a la atmósfera por evaporación.
Otra parte del agua que llega al suelo circula sobre la superficie (lluvia en exceso) y se concentra en pequeños surcos que luego integran arroyos, los cuales posteriormente desembocan en los ríos (escurrimiento superficial) los que conducen las aguas a los lagos, embalses o mares, desde donde se evapora o bien, se infiltra en el terreno.
Por último, hay una tercera parte de la precipitación que penetra bajo la superficie del terreno (infiltración) y va rellenando los poros y fisuras de tal medio poroso. Si el agua infiltrada es abundante, una parte desciende hasta recargar el agua subterránea, en cambio, cuando el volumen infiltrado es escaso, el agua queda retenida en la zona no saturada (humedad del suelo), de donde vuelve a la atmósfera por evaporación o principalmente, por transpiración de las plantas; como en la práctica no es fácil separar ambos fenómenos, se suelen englobar en el término Evapotranspiración. Bajo la influencia de la gravedad, tanto el escurrimiento superficial como el agua subterránea, se mueve hacia las zonas bajas y con el tiempo integran el escurrimiento total de un río para fluir hacia los océanos.
Circulación termohalina


Figura 2. Representación esquemática de la circulación termohalina del océano de acuerdo con Broecker (1991).
La circulación termohalina (conecta todos los océanos como una gran cinta transportadora.) consiste en corrientes oceánicas impulsadas por flujos superficiales de aguas saladas y cálidas procedentes de los trópicos que alcanzan altas latitudes en el Atlántico norte donde se enfrían y hunden agrandes profundidades. Este proceso es conocido como formación de aguas profundas. Desde ahí comienza su recorrido hacia el sur donde se unirá a las aguas frías profundas recién formadas en la Antártica. Este flujo de agua profunda llega a los océanos Índico y Pacífico. En ambos océanos el agua profunda se dirige al norte, regresando por superficie y retornando al Atlántico donde comenzará un nuevo ciclo que dura alrededor de mil años.
Los cambios climáticos alteran el balance de agua dulce en el Atlántico Norte. Cuando la temperatura del aire aumenta, las aguas de superficie también tienden a calentarse. Este efecto es mayor en altas latitudes por deshielo debido al calentamiento. El ciclo hidrológico puede verse acelerado en una atmósfera cálida por el incremento del caudal de los ríos. Así en un futuro, el agua de mar en sus zonas de formación será cada vez más cálida y menos salada, siendo su densidad menor. Este hecho provocará una ralentización de la circulación termohalina, llegando incluso al colapso. La ralentización o colapso de la circulación puede tener importantes consecuencias sobre el clima global, con un enfriamiento de hasta 7ºC en latitudes altas del Hemisferio Norte y un calentamiento de 1 a 2ºC en el Hemisferio Sur. Existe la evidencia, derivada del examen de paleoindicadores, de una relación entre cambios bruscos en climas pasados y alteraciones de la circulación termohalina.
El agua cálida y salada fluye hacia el norte a lo largo de la superficie del Atlántico, se enfría, se hunde y luego se desplaza hacia el sur por las profundidades del océano. El agua llega, finalmente, a las profundidades de los océanos Índico y Pacífico, donde se vuelve más dulce y cálida al mezclarse con otras aguas. El agua de las profundidades asciende entonces a la superficie en el Índico, el Pacífico y en lugares alrededor de la Antártida. Parte del agua antártica se hunde otra vez, pero otra buena parte fluye de nuevo por la superficie hasta el Atlántico, se vuelve más cálida y salda en su camino hacia el norte pasando por el ecuador y se hunde nuevamente en el Atlántico Norte. El bucle completo tarda en completarse en torno a un milenio. El calor y la humedad que escapan de esta cinta transportadora al aire que cubre el Atlántico Norte son vitales para los pueblos de Europa.
El lugar donde sería más sencillo alterar la cinta transportadora oceánica es el punto en que da la vuelta en el Atlántico Norte. Si la superficie del Atlántico Norte fuera un poco menos salada, el agua no se enfriaría lo bastante como para hundirse: se enfriaría y congelaría sin llegar nunca a volverse tan densa como las aguas profundas. Entonces el agua cálida no viajaría al norte para reemplazar al agua que se hunde, los inviernos europeos pasarían de ser cálidos y húmedos a ser fríos y secos.
De hecho, el Atlántico Norte está permanentemente en un delicado equilibrio. Los océanos tropicales envían agua cálida y salda al Atlántico Norte, pero los trópicos también mandan al norte vapor de agua a través de la atmósfera, que se deposita en forma de lluvia o nieve sobre la tierra o el océano. Una vez que el agua salitrosa de la superficie abandona los trópicos en dirección al norte, incorpora más agua dulce procedente de los ríos y la lluvia que la que pierde por evaporación. El agua superficial participa en una especie de carrera: si el enfriamiento es más rápido que la adición de agua dulce, se hunde en el Atlántico Norte; si la incorporación de agua dulce sale vencedora, el agua permanece en la superficie.
Supongamos que al Atlántico Norte llega un poco más de agua dulce a causa de un aumento de las precipitaciones, el deshielo o por aportación de los ríos. Muchos investigadores han generado modelos por ordenador del sistema océano-atmósfera. Típicamente, esos modelos coinciden en mostrar que un excedente de agua dulce podría “obstruir” el mecanismo, ralentizándolo mucho o deteniéndolo durante un tiempo antes de que volviera a funcionar de nuevo, lo que provocaría cambios grandes, bruscos y generalizados en la atmósfera, muy similares a los registrados en los testigos de hielo, los anillos de los árboles y los sedimentos.
Un exceso de agua dulce en el Atlántico Norte puede tener un efecto significativo. Cuando solo llega un poco de agua dulce desde los continentes o la atmósfera al Atlántico Norte, el agua del océanos no es salda y se hunde rápidamente, lo que permite que fluya mucha más agua cálida hacia el norte. Cuando el suministro de agua dulce al Atlántico Norte aumenta, el agua del océano se hunde más lentamente. Pero si su hundimiento se ralentiza demasiado y el agua superficial del Atlántico Norte se vuelve demasiado dulce, entonces deja de hundirse por completo.
Esto constituye una especie de “catástrofe”. Una vez que se ha interrumpido el hundimiento del agua oceánica, la atmósfera sigue aportando agua dulce al Atlántico Norte, pero esa agua no se elimina de manera eficiente. En lugar de eso, se estanca en la superficie y puede helarse durante el invierno. Entonces se vuelve muy difícil volver a poner en marcha el proceso de hundimiento. Una ligera reducción del suministro de agua dulce sigue dejando agua dulce estancada en la superficie del océano y la circulación permanece interrumpida. Posiblemente habría que hacer que el océano adyacente se calentara de verdad y se volviera realmente salado para que se activase de nuevo el hundimiento, lo que aportaría calor a las proximidades del estancamiento helado, fundiéndolo, y permitiría que el agua cálida y salda regresase al lejano norte, donde se enfriaría rápidamente en el transcurso del invierno siguiente. Una vez interrumpido el agua fría y salada, el Atlántico Norte ha de recorrer una larga y fría ruta antes de retornar a su estado original de hundimiento vigoroso y tierras cálidas a su alrededor.
En el Atlántico Norte la circulación tiene tres modalidades: la cálida, con hundimiento en el norte remoto y en el norte cercano; la fresca, con hundimiento solo en el norte cercano; y la modalidad fría, sin hundimiento en ninguna de las dos áreas.
El agua salada superficial de la cinta transportadora oceánica del Atlántico captura calor del Atlántico Sur y lo conduce hasta el Atlántico Norte, ya sea muy al norte o no tanto. Allí, la liberación de calor a la atmósfera hace que los inviernos sean más cálidos y permite que el agua se enfríe y se hunda hasta las profundidades del océano. Si se produce un aporte excesivo de agua dulce en el Atlántico Norte, el agua no se hunde y los inviernos en Europa se vuelven fríos.
Añadir de repente una gran cantidad de agua al Atlántico Norte es un modo estupendo de detener el movimiento de la cinta transportadora y enfriar la zona, y un abastecimiento continuado de agua dulce contribuiría a mantener detenida la cinta.
Hay una posibilidad significativa de que el calentamiento debido al efecto invernadero pueda provocar suficiente excedente de lluvia y nieve y suficiente deshielo de los casquetes glaciales como para detener parcial o totalmente la cinta transportadora del Atlántico Norte.
¿Qué supondría para la humanidad que la cinta transportadora se detuviera?
En parte, el efecto dependerá de dónde se produzca esa detención. Si el calentamiento por el efecto invernadero es grande antes de que la circulación se debilite demasiado, entonces el dióxido de carbono podría aportar durante el invierno parte o la totalidad del calor que la región del Atlántico Norte pierde cuando se ralentiza la circulación oceánica. Si la detención tuviese lugar en breve plazo, produciría un evento de gran alcance, puede que tan grande como el Dryas Reciente, reduciendo las temperaturas en el norte y generando sequías mucho mayores que cualquier otro cambio que haya afectado a los humanos a todo lo largo de la historia conocida, acelerando quizá el calentamiento en el extremo sur.
Perturbaciones en el ciclo del agua
En la historia de la Tierra se observa que las perturbaciones en el clima han generado cambios importantes en el ciclo hidrológico. A modo de ejemplo, durante el último periodo glacial (hace 18000 años), un 3% del volumen oceánico (42 millones de km3) quedaron atrapados en los casquetes glaciares, produciendo un descenso del nivel del mar de 120m con respecto al nivel actual. Igualmente, este periodo se caracterizó por un descenso en la tasa de evaporación y precipitación, la reducción de la circulación de la humedad a través de la atmósfera, la disminución de la biomasa terrestre, la expansión de los desiertos y el aumento del transporte eólico, entre otros.
Las interacciones entre clima e hidrología son tan estrechas que cualquier cambio afecta en una doble dirección. Por un lado, los cambios en las variables climáticas (ej. temperatura y precipitación) producen impactos significativos en los recursos hídricos, y a partir de éstos en las sociedades y los ecosistemas. Por otro, los cambios inducidos por el ser humano en los recursos hídricos (ej. embalses, sistemas de irrigación, sobre explotación de acuíferos) influyen en las condiciones climáticas. Tanto el clima como el ciclo del agua son complejos, sujetos a relaciones causa-efecto y acción-reacción no proporcionales y, por tanto, resulta extremadamente complejo determinar los impactos directos que se derivan de perturbaciones en la hidrosfera.
El Tercer Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC, 2001) señala las evidencias de los cambio en las variables críticas que han controlado el ciclo hidrológico y el clima durante el siglo XX. Entre los hechos más relevantes para el ciclo hidrológico tenemos:


  • Aumento de 0,6 ±0,2ºC en la temperatura media global.




  • Aumento de 7-12% en la precipitación continental sobre la mayor parte del Hemisferio Norte.




  • Fuerte retroceso de la mayor parte de los glaciares de montaña y de los polos.




  • Retraso en las primeras heladas de otoño.




  • Adelanto del deshielo en muchos de los lagos del Hemisferio Norte.




  • Ascenso del nivel de mar.


Aunque, algunos cambios potencialmente importantes incluyen un aumento del 2% en la cobertura de nubes sobre muchas zonas de latitudes medias y altas (albedo y aumento del efecto invernadero), aumento del 20% en la cantidad de vapor de agua en la estratosfera baja (aumento del efecto invernadero), cambios en el almacenamiento y transporte de caloren el océano, interacciones entre el ciclo del agua y del carbono, e incremento global en eventos extremos (sequías y riadas).
Los cambios del ciclo hidrológico incidirán en una doble vertiente:


  • En los recursos hídricos disponibles, alterando la distribución del agua tanto en su actual distribución regional, como el volumen presente en los distintos componentes del ciclo hidrológico.




  • En la magnitud y frecuencia de los extremos hidrológicos, cuyos impactos pueden ser magnificados por la vulnerabilidad de los sistemas.


La mayor parte de modelos climáticos predicen un planeta más húmedo en relación con el calentamiento global, asociado a un incremento en la tasa del movimiento del agua en el ciclo hidrológico, con un aumento en la evaporación, precipitación y escorrentía. Sin embargo, no todas las áreas estarán afectadas con estas tendencias, sino que en las latitudes medias y subtropicales se producirán cambios en sentido contrario con tendencia a una disminución de los recursos hídricos, y al aumento en la variabilidad hidrológica (aumento de las sequías y crecidas).
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