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La accidentada vuelta al Mediterráneo de una gota de agua

Por Manuel Vargas Yáñez (CSIC)*

En comparación con los grandes océanos, el tamaño del Mar Mediterráneo puede resultar pequeño. Sin embargo, es grande por su historia y su cultura… Y también por la complejidad de los fenómenos oceanográficos que en él se producen. Tanto es así, que ha llegado a ser considerado como un océano en miniatura por la comunidad oceanógrafa. Para conocer su funcionamiento, seguiremos las peripecias de una protagonista muy humilde: una gota de agua de apenas un mililitro. Realizaremos un largo viaje de ida y vuelta entre el Océano Atlántico y el Mar Mediterráneo. Y, como en toda gran expedición, nos serviremos de un mapa para seguir sus aventuras.

Mapa del recorrido de ida y vuelta entre el Océano Atlántico y el Mar Mediterráneo de la gota de agua. / Irene Cuesta (CSIC).

Comienza la aventura: Golfo de Cádiz

Nos encontramos en un lluvioso día de enero. Una gota cae sobre el mar a unos cincuenta kilómetros de la costa de Cádiz (punto 1). Debido al oleaje, se mezcla con el agua que la rodea. Cuando vuelve a lucir el sol, se sitúa cerca de la superficie, a diez metros de profundidad. Está completamente transformada, ahora es agua de mar, y se mueve hacia el sudeste, siguiendo el movimiento de las líneas de color azul claro del mapa.

El paso del Estrecho

De repente, se ve arrastrada por una violenta corriente que la succiona hacia el Estrecho de Gibraltar (punto 2). El mar se estrecha hasta que África y Europa casi pueden tocarse; y la profundidad disminuye considerablemente. La gota sube y baja, a veces hasta los 200 metros de profundidad. Allí se acerca a gotas más profundas que hacen el camino inverso y salen del Mediterráneo cargadas de nutrientes (compuestos de nitrógeno, fósforo y silicio). Sin embargo, todavía no sabe por qué esas aguas profundas están tan ricamente abonadas. Este será uno de los aprendizajes de su viaje.

Después de este ajetreo, la gota se encuentra por fin en el Mediterráneo; concretamente, en el Mar de Alborán, al sudoeste de Málaga. Ahora, viaja sobre una fuerte corriente de un metro por segundo y es una gota de agua salada rica en vida. En su interior crecen unos organismos verdes unicelulares: el fitoplancton. Estos organismos realizan la fotosíntesis gracias a la luz del sol, un proceso en el que absorben CO2 y producen oxígeno. Son la base de la cadena alimenticia del mar. Los más grandes, el micro-fitoplancton, tienen entre 20 y 200 micras; es decir, son mil veces más pequeños que un mililitro. La gota contiene más de cien de estas células y más de mil aún más pequeñas: el nano y pico plancton. También tiene cianobacterias, parientes muy próximas de las primeras bacterias que empezaron a hacer la fotosíntesis en nuestro planeta hace miles de millones de años. Si aumentásemos el tamaño de la gota, veríamos el micro-fitoplancton y también el zooplancton, que se alimenta del fitoplancton y que, a su vez, será el alimento de muchos peces, como las sardinas o los boquerones.

En el Estrecho de Gibraltar, la gota se acerca a otras más profundas que hacen el camino inverso y salen del Mediterráneo cargadas de nutrientes. / Pexels

Anticiclones frente a la costa argelina

Dentro del Mar de Alborán hay dos giros anticiclónicos en los que el agua se mueve en el sentido de las agujas del reloj. Después de treinta días dando vueltas, la gota se sitúa frente a las costas de Argelia (punto 3), donde el mar se ensancha. La corriente se calma (ahora avanza a 20 centímetros por segundo), sigue progresando hacia el este y deja a su derecha la costa del país africano. Es un camino tortuoso. Algunas de sus compañeras de viaje quedan atrapadas y ralentizan su marcha, pero nuestra gota sigue la corriente principal y, pasados sesenta días, divisa el Mediterráneo Oriental.

En una época cercana a la primavera, empieza a observar grandes cambios: en la superficie hace calor y hay una fuerte evaporación. El resultado es que su salinidad y temperatura aumentan. Sus inquilinos fitoplanctónicos necesitan nutrientes para hacer la fotosíntesis, pero se han agotado. La mayoría de las células más grandes han muerto y solo las más pequeñas parecen adaptarse a estas condiciones de escasez.

En Rodas, un año después

La corriente serpentea describiendo giros anticiclónicos y ciclónicos, en los que el agua se mueve en sentido contrario a las agujas del reloj. Nuestra gota pasará en estas aguas el verano y el otoño. Su salinidad llegará a alcanzar los 39,2 gramos por litro y su temperatura hasta 26 grados centígrados.

Llegará al sur de la Isla de Rodas (punto 4) durante el siguiente invierno, tras un viaje de más de un año. Entonces, su temperatura bajará hasta los 15ºC y será un agua muy salada y densa que no podrá mantenerse a flote. Finalmente, se hundirá hasta los 200 o 300 metros de profundidad. Solo entonces comenzará a ser llamada agua mediterránea por la comunidad científica. A pesar de llevar ya más de un año en el Mare Nostrum, hasta este momento será considerada agua atlántica, por su origen.

La gota de agua alcanzará una profundidad media de 1.400 metros. / Pexels

Descenso a las profundidades

La gota viajera ha pasado a un entorno frío, oscuro e inmenso; y su profundidad media es de 1.400 metros, aunque puede alcanzar los 5.000. Los organismos fitoplanctónicos han muerto por la falta de luz y los restos orgánicos son descompuestos por las bacterias. En este proceso se generan CO2 y nutrientes, y se consume parte del O2. La gota entiende ahora por qué el agua profunda con la que se cruzó en el Estrecho de Gibraltar era rica en nutrientes.

Empieza a moverse lentamente hacia el oeste, en la dirección de las líneas azul oscuro del mapa. Aunque hay varios caminos posibles, toma el más directo hacia Sicilia y Cerdeña; islas que fueron su puerta de entrada al Mediterráneo Oriental, y que ahora marcan la salida. Por aquí las aguas profundas salen a razón de algo menos de un millón de metros cúbicos por segundo. El volumen del agua de las capas profundas del Mediterráneo Oriental es de más de 1.800 billones de metros cúbicos, así que la gota tardará alrededor de sesenta años en atravesar los canales de Sicilia y Cerdeña.

Una vez en el Mediterráneo Occidental, la gota bordeará la costa occidental de Italia hasta llegar a otro hito de su periplo: el sur de las costas francesas del Golfo de León (punto 5). En esta región, los fríos y secos vientos invernales del norte enfrían el agua superficial, que aumenta su densidad y se hunde hasta los 200 o 300 metros de profundidad, donde se encuentra con nuestra gota. Los temporales en esta zona continúan todo el invierno, y al final el agua se hace tan fría y densa que se hunde hasta el fondo del mar, a 2.500 metros de profundidad.

Fin de viaje: regreso al Atlántico

Aún le queda un largo camino por recorrer, ya que hasta salir por el Estrecho de Gibraltar pueden pasar otros cincuenta años. Al menos, su combinación con agua de la superficie le ha supuesto una inyección de oxígeno. La salida del Mediterráneo es parecida a la llegada. La gota viajera se mueve lentamente hasta que, al sentir la proximidad del Estrecho, empieza a sufrir una fuerte aceleración y alcanza velocidades de 1 metro por segundo. Ahora es una corriente profunda que ve como nuevas gotas de agua pasan por encima de ella para entrar en el Mediterráneo y comenzar un viaje parecido al que ella inició hace más de 100 años.

Aquella gota que cayó en forma de lluvia parece ahora una anciana que regresa al Océano Atlántico, donde durante un tiempo será llamada agua mediterránea. Sin embargo, en la escala de tiempo de los mares de la Tierra, aún es joven. Es cierto que está muy transformada, pero todavía tiene que experimentar muchas peripecias y visitar rincones muy lejanos antes de, tal vez dentro de mil años, volver a la superficie del mar o incluso a la atmósfera. Pero esta es otra historia, y deberá ser contada en otro momento.

*Manuel Vargas Yáñez es investigador en el Instituto Español de Oceanografía (IEO) del CSIC.

¿Una Europa congelada? El paradójico desenlace del calentamiento global

The day after tomorrow

Imagen promocional de la película The day after tomorrow

Por Mar Gulis (CSIC)

La hipótesis de que el calentamiento global, paradójicamente, podría conducir a un enfriamiento más o menos abrupto de las zonas más habitadas del planeta no es nueva para la ciencia. Tampoco para el público general, puesto que a mediados de la década pasada la idea alcanzó cierta notoriedad en los medios de comunicación. La película The day after tomorrow fue, sin duda, el producto de Hollywood que más contribuyó a difundirla.

¿Cuál es la base científica de esta hipótesis? Para responder a esta pregunta, primero es necesario comprender la dinámica global de las corrientes marinas y su importante papel en la regulación climática de la Tierra.

Impulsadas principalmente por el viento, las corrientes superficiales calientan unas zonas del planeta y enfrían otras. Los flujos calientes transportan calor desde los trópicos y los subtrópicos hacia los polos; como la Corriente del Golfo y su brazo que se alarga hasta el Atlántico Norte, que dan a Europa un clima más cálido del que tendría si no existieran. Como los vientos del oeste llevan esta corriente hacia tierra, los países del este del océano Atlántico tienen un clima más templado que los del oeste, aunque se encuentren a la misma latitud. Por eso el invierno en Reikiavik, la capital de Islandia, puede llegar a ser más suave que el de Nueva York, aunque la primera esté bastante más al norte que la segunda.

Por su parte, las corrientes frías hacen que se encuentren ciertas especies en lugares donde no se esperaría verlas. Por ejemplo, aunque la mayoría de los pingüinos viven en climas polares, existe una especie que vive en las Islas Galápagos (situadas frente a la costa de Ecuador), que tienen clima tropical. Esto es debido a la existencia de la Corriente de Perú, que transporta agua fría procedente de la Antártida a lo largo de la costa oeste sudamericana.

Sin embargo, las corrientes superficiales son solo la parte ‘visible’ de la circulación oceánica global, conocida también como circulación termohalina. Este gran cinturón, que conecta aguas de todos lo océanos, está impulsado por dos puntos de formación de aguas profundas: uno cerca de Groenlandia y otro en el mar de Weddell, en la Antártida. El agua se hunde en estos lugares por su mayor densidad, una propiedad que aumenta cuando lo hace la salinidad y/o cuando desciende la temperatura. Durante el proceso de formación de hielo que tiene lugar en los mares polares, la sal es expulsada al agua circundante. Esto hace que se cree un agua más densa, muy fría y con más contenido en sal, que se hunde para dejar que su lugar en la superficie lo ocupen masas de agua menos densas.

Las aguas que se han hundido en el Ártico se dirigen por el fondo del mar hacia la Antártida, donde se bifurcan hasta que vuelven a aflorar en el océano Índico y en el océano Pacífico. Por otra parte, los vientos provocan corrientes superficiales que transportan el agua menos densa y más cálida hacia el Atlántico Norte, donde se hundirá de nuevo al enfriarse y ganar salinidad. Este patrón de circulación a escala global tarda unos mil años en completarse.

Circulación global

Pero, ¿por qué razón la consecuencia del calentamiento global sería un enfriamiento de amplias zonas del planeta? Si el calentamiento fundiera el hielo ártico, tal y como está ocurriendo, se incrementaría el agua dulce de las zonas boreales. Esta agua, menos densa, probablemente ya no se hundiría, lo que podría provocar que la denominada cinta transportadora del Atlántico –el sistema de corrientes que mantiene cálida Europa– interrumpiera o cambiara su patrón de circulación. Si esto ocurriese, la temperatura atmosférica media de Europa caería en picado…

 

Si quieres más ciencia para llevar sobre corrientes marinas consulta la web del proyecto de divulgación del CSIC y la Obra Social «la Caixa» El mar a fondo.

¿De dónde viene la sal del mar?

Por Mar Gulis

Si observamos la etiqueta de una botella de agua mineral, comprobaremos que contiene una pequeña cantidad de sales. Estos componentes no han sido añadidos artificialmente sino que provienen de la disolución de las rocas por las que ha pasado el agua (un proceso que recibe el nombre de lixiviación).

Boyas SMOS

Boyas usadas durante la Expedición Malaspina 2010 para medir la salinidad superficial del océano con el satélite SMOS de la Agencia Espacial Europea (ESA). / Joan Costa-CSIC

Durante millones de años el agua procedente de ríos y manantiales, como la de la botella, ha ido a parar al mar. Junto con ella, el polvo que el viento transporta desde tierra, las cenizas volcánicas y las fuentes hidrotermales de los fondos marinos también han ido depositando sales en mares y océanos. En ocasiones de forma nada desdeñable, como ocurre habitualmente con las tormentas de arena procedentes del Sahara o como sucedió en 2010 con la erupción del volcán islandés Eyjafjallajokull.

Puesto que en el proceso de evaporación del mar el agua se va pero las sales se quedan, la concentración de sales ha ido aumentando, año tras año, hasta alcanzar la salinidad actual, que es aproximadamente de unos 35 gramos de sal por litro de agua de mar. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la salinidad puede variar bastante entre diferentes mares. Por ejemplo, en el Mar Muerto, que está bastante aislado y en el cual hay mucha evaporación, la salinidad puede ser muy elevada –entre cinco y diez veces mayor que la del Mediterráneo–. En cambio, en la Antártida encontramos habitualmente salinidades de 33 o 34 psu (aproximadamente 33 o 34 gramos de sal por litro de agua). Esto es debido a la disolución de los icebergs y las masas de hielo continental.

Sin sales, los océanos y la Tierra no serían lo que son. Estos compuestos hacen que el agua de mar sea más densa que las aguas continentales y que tenga un punto de congelación menor, unos -2º C. Las pequeñas diferencias de salinidad y temperatura hacen que algunas masas de agua sean más densas que otras (a más salinidad y menos temperatura, más densidad). El agua más densa se hunde y deja lugar en la superficie a aguas menos densas, lo cual es clave para la circulación de las corrientes marinas que distribuyen el calor por el planeta y regulan su climatología.

Además, las sales son de vital importancia para los organismos marinos. Por ejemplo, el esqueleto de ciertos corales y las conchas de almejas, ostras y algunos caracoles están construidos con carbonato cálcico.

5 años de variaciones en la salinidad superficial del mar captadas por el satélite SMOS / ESA

 

Si quieres más ciencia para llevar sobre las sales del mar consulta las web El mar a fondo e ICM Divulga, así como la exposición Un mar de datos.