Las olas que se estrellan en el fondo marino ecuatorial generan turbulencias a escala de centímetros que son cruciales para impulsar la circulación oceánica a escala global, dicen los científicos de Stanford.
Los hallazgos, presentados esta semana en la conferencia anual de Ciencias Oceánicas de la Unión Geofísica Americana y recientemente publicados en línea en la revista Cartas de investigación geofísica , eventualmente podría incorporarse en simulaciones climáticas globales para mejorar los pronósticos climáticos futuros.
"Los modelos climáticos no hacen un gran trabajo simulando la circulación oceánica global porque no pueden simular las pequeñas escalas que son importantes para la mezcla en las profundidades del océano", dijo Ryan Holmes, un estudiante graduado de la Escuela de Tierra, Energía y Energía de StanfordCiencias Ambientales.
La circulación de vuelco meridional, o MOC, es una cinta transportadora oceánica global en la que las aguas superficiales enfriadas en las altas latitudes fluyen a lo largo de corrientes profundas hacia las regiones ecuatoriales, donde se mezclan con aguas más cálidas y menos densas y suben a la superficie.el agua finalmente fluye hacia las latitudes más altas para completar el ciclo. Un circuito tarda de cientos a miles de años en completarse.
El MOC es importante para transportar calor, sal y carbono alrededor del mundo e influye en la velocidad a la que el carbono almacenado en el océano profundo se intercambia con la atmósfera. Pero hasta ahora, los científicos solo tenían una idea aproximada de en qué parte de los océanos tropicalesse produce esta corriente ascendente impulsada por la mezcla.
Para comprender mejor la mezcla en los océanos tropicales, James Moum, profesor de oceanografía física en la Oregon State University, organizó un crucero de investigación de cinco semanas en el Pacífico ecuatorial e invitó a Holmes, que había estado investigando la mezcla ecuatorial en modelos oceánicos para suTesis doctoral: el grupo trajo un sensor experimental llamado kai-pod que está diseñado para medir la turbulencia hasta el fondo del mar a 4.000 metros, o casi 2.5 millas, debajo de la superficie.
"La corriente ascendente requiere la mezcla de aguas con diferentes temperaturas y, por lo tanto, diferentes densidades. Lo que medimos usando el kai-pod es la turbulencia que genera esta mezcla", dijo Holmes. "Esto marcó la primera vez que alguien midió la mezcla a estosprofundidades en el ecuador "
Dos semanas después del crucero, el equipo encontró un parche de fuertes turbulencias a lo largo de un tramo vertical de agua de 700 metros 2,300 pies cerca del fondo del océano. Esto fue sorprendente porque el fondo marino en esa parte del océano era relativamenteplano, y durante muchos años, los científicos habían asumido que la mezcla intensa de las profundidades del océano requería que el agua fluyera sobre las características del fondo rugoso, como montañas submarinas o crestas.
"Esta fue la primera vez que alguien observó una turbulencia sobre una topografía suave que era tan fuerte como la que se encontró sobre una topografía irregular", dijo Holmes.
Para comprender lo que estaba sucediendo, Moum contó con la ayuda de Leif Thomas, un experto en física de la circulación oceánica en el asesor graduado de Stanford y Holmes.
Usando modelos de computadora, Thomas y Holmes pudieron simular cómo los vientos que soplan a través de la superficie del océano pueden generar "ondas internas" que se propagan verticalmente a través de las profundidades del océano y transportan la energía necesaria para mezclar las aguas en el fondo marino. Sin embargo, su modelono pudo reproducir la mezcla abisal observada: en lugar de generar turbulencias, las ondas internas hicieron ping entre dos bandas verticales de agua a cada lado del ecuador y el lecho marino liso sin romperse.
"Estas ondas en el modelo quedaron atrapadas en el ecuador entre dos bandas verticales que actúan como espejos divertidos que rebotan los rayos de luz de un lado a otro", dijo Thomas, profesor asociado en el departamento de Ciencias del Sistema Terrestre.
Los científicos de Stanford estaban perplejos, hasta que Thomas tuvo la idea de incorporar el componente horizontal del giro de la Tierra, convencionalmente descartado en los modelos oceánicos, en su simulación. Thomas recordó de sus estudios anteriores que el giro horizontal de fuertes corrientes, como elGulf Stream, podría causar que las ondas internas en las latitudes medias se amplifiquen y se rompan cuando se reflejan en el fondo del océano ". Se me ocurrió que las ondas internas en el ecuador, donde los efectos del componente horizontal del giro de la Tierra sonmás pronunciado, podría experimentar un comportamiento análogo cuando las olas se reflejan en el fondo marino ", dijo Thomas." Con esto en mente, le sugerí a Ryan que explorara esta idea ".
La corazonada de Thomas resultó correcta. Los científicos de Stanford descubrieron que en las aguas ecuatoriales que estaban modelando, la rotación de la Tierra imparte un movimiento vertical sutil a los objetos en movimiento. Este empujón es suficiente para interrumpir el reflejo de las ondas internas, atrapándolos cerca del océanoabajo y enfocando su energía para generar turbulencias.
"Incluimos este componente horizontal y descubrimos que cambió la física de las ondas en los océanos ecuatoriales profundos, lo que podría hacer que se rompan y provoquen turbulencias y mezclas", dijo Holmes.
Los nuevos hallazgos resaltan la importancia crítica de las aguas ecuatoriales profundas para el sistema climático de la Tierra, dijo Thomas. "Los científicos saben desde hace mucho tiempo que el océano superior ecuatorial es crítico para la física de las variaciones interanuales en el clima como El Niño", dijo."Nuestro nuevo estudio sugiere que el océano abisal en el ecuador podría afectar el sistema climático en escalas de tiempo mucho más largas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford . Original escrito por Ker Than. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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