Circulación termohalina

En oceanografía física se denomina circulación termohalina (CTH) o, metafóricamente, cinta transportadora oceánica, a una parte de la circulación oceánica a gran escala que es determinada por los gradientes de densidad globales producto del calor en la superficie y los flujos de agua dulce. Es muy importante por su significativa participación en el flujo neto de calor desde las regiones tropicales hacia las polares, y su influencia sobre el clima terrestre.

El adjetivo termohalino deriva de las palabras griegas θερμος [thermos] "caliente" que hace referencia a la temperatura y άλος [halos] "de la sal" que hace referencia al contenido de sal, factores que juntos determinan la densidad del agua de mar. Las corrientes superficiales de las aguas marinas (tales como la corriente del Golfo) se dirigen desde el océano Atlántico ecuatorial, hacia las latitudes templadas y, eventualmente, a las latitudes árticas, enfriándose en su recorrido y hundiéndose a latitudes cercanas al polo (formando la Masa de agua profunda del Atlántico Norte). Esta agua densa luego fluye hacia las cuencas oceánicas. Mientras que gran parte de la misma surge en el Océano del Sur, las aguas más antiguas (con un tiempo de tránsito de unos 1600 años) surgen en el Océano Pacífico Norte (Primeau, 2005). Por lo que se produce un considerable grado de mezclado entre las cuencas oceánicas, reduciendo las diferencias entre ellas y convirtiendo a los océanos de la Tierra en un sistema global. En su recorrido, las masas de agua transportan tanto energía (en forma de calor) como materia (sólidos, sustancias disueltas y gases) alrededor del globo. Por lo tanto, el estado de la circulación ejerce un gran impacto en el clima sobre la Tierra.

En conjunto la circulación global puede describirse como un flujo relativamente superficial de agua que se calienta en el Pacífico y el Índico hasta el Atlántico, en cuyas latitudes tropicales sigue recibiendo calor, para finalmente hundirse en el Atlántico Norte, retornando en niveles más profundos.

La circulación es debida a convección, es decir que se produce por diferencias de densidad, con las masas más densas tendiendo a hundirse y las menos densas a ascender. En el caso de las masas oceánicas las diferencias de densidad dependen de dos factores: la temperatura y la salinidad. La densidad decrece cuando aumenta la temperatura y crece con la salinidad.

Las masas que se hunden en el Atlántico y en la banda oceánica meridional lo hacen por el efecto de vientos que, al provocar la evaporación del agua, reducen su temperatura a la vez que provocan la concentración de las sales. La formación de hielo cuando crece la banquisa separa agua pura, dejando una salmuera que o rellena las grietas o se mezcla con el agua oceánica, amplificando el efecto. Las masas enfriadas, más densas, se trasladan por gravedad por los fondos polares.

En el Atlántico Norte la densificación debida a la evaporación da origen a una masa de agua fría y densa que circula a lo largo del Atlántico en un camino de retorno al Pacífico, teniendo vedada por la actual distribución de los continentes la vía directa por el noroeste.

Un incremento en el flujo de agua dulce en la superficie del Atlántico Norte, puede llevar a un significativo debilitamiento o un completo colapso en la circulación termohalina. Este sería el resultado neto de varios retroalimentadores.

Las corrientes marinas actúan como reguladores térmicos.

Se dice que las corrientes marinas en el mundo funcionan como un cinturón termohalino, pues la circulación profunda en el mar es regulada por diferencias de densidad que son regidas principalmente por la salinidad y la temperatura. La circulación marina en general es un complejo sistema en el cual interactúan la atmósfera y el océano, donde el océano capta la luz infrarroja y debido al alto calor específico del agua es capaz de retener el calor absorbido. La atmósfera está presente en este intercambio de calor y, con sus vientos, genera corrientes superficiales.

La circulación profunda funciona de otra manera ya que, como se ha mencionado anteriormente, la densidad del agua juega el papel principal. Por ejemplo, en la Corriente del Golfo las aguas calientes y con más alta salinidad son llevadas a altas latitudes, confiriendo de esta manera el clima templado que allí se observa, pues de otra manera el clima sería mucho más frío (esta corriente es de las más fuertes y llega a desplazarse a 2 m/s). En los años ochenta, el oceanografo Wallace Broecker sugirió por primera vez el término del cinturón termohalino, en el cual explica como la circulación en todo el océano funciona por diferencia de densidades, y como esto afecta al clima.

Las masas más densas que se sumergen en las profundidades del océano se forman en algunas zonas muy definidas del Norte del Océano Atlántico y el Océano Antártico. La evaporación producida por los vientos polares tiene dos efectos, disminuye la temperatura del agua (efecto conocido como el enfriamiento por evaporación) y también aumenta su salinidad.

El fenómeno de la intensa evaporación enfría las aguas en el mar, al oeste de Noruega, este fenómeno causa el hundimiento de la masa de agua que fluye hacia el sur a lo largo de las grietas submarinas que conectan a Groenlandia, Islandia y Gran Bretaña hasta que llega al fondo del océano del Atlántico. Por otro lado, el flujo desde el Ártico hacia el Pacífico está bloqueado por las aguas poco profundas del Estrecho de Bering.

También la formación de banquisa contribuye al aumento de la salinidad, al formarse la banquisa se forma una masa de hielo con "burbujas" de agua aún líquidas por la alta salinidad en el interior. Estas "burbujas" tienden a derretir el hielo que las rodea y a escapar de la masa de hielo y hundirse, debido a su mayor densidad. Este proceso se llama Exclusión en salmuera".^[1]​ (literalmente exclusión del agua salada). En cambio, en el Mar de Weddell el proceso de enfriamiento operado por los vientos es intensificado por el fenómeno de la exclusión de salmuera.

El resultado es que el agua profunda en el Antártico (Antarctic Bottom Water AABW) se hunde y escurre hacia el norte en las profundidades del Océano Atlántico, donde, a causa de su elevada densidad se baja por debajo del agua profunda del Atlántico norte (Atlántico Norte Deep Water NADW).

Una vez más, el flujo en el Pacífico está limitado esta vez en el Pasaje de Drake, entre Cabo de Hornos en América del Sur y la Península Antártica

Tenga en cuenta que, a diferencia del agua dulce, el agua salada no tiene una densidad máxima a 4 ° C, sino que, aumenta su densidad en la medida en que la temperatura disminuye hasta su punto de congelación a aproximadamente -1.8 ° C (considerando el valor de la salinidad media del océano 35 psu).

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