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    Giros de viento cortos con fuerte efecto de enfriamiento.

    Mapa del este, Atlántico norte tropical con la ruta del Meteoro del 13 al 15 de septiembre de 2015 (línea negra). Las temperaturas de la superficie del mar del 14 de septiembre de 2015 se muestran en color, las flechas indican la dirección y la fuerza del viento en ese momento. Las mediciones de turbulencia con la sonda de microestructura están marcadas con rombos celestes y la posición de la boya PIRATA está marcada con una estrella celeste. Crédito:GEOMAR

    Las temperaturas de la superficie del mar en los trópicos tienen una gran influencia en el clima en los trópicos y los continentes adyacentes. Por ejemplo, determinan la posición de la Zona de Convergencia Intertropical y el comienzo y la fuerza del monzón de África Occidental. Por lo tanto, es importante comprender la variabilidad de las temperaturas de la superficie del mar para las predicciones climáticas. Hasta ahora, El ciclo estacional de la temperatura de la superficie del mar en el Atlántico norte tropical no pudo explicarse suficientemente. "Más precisamente, la superficie del mar es más fría de lo previsto por la combinación de observaciones directas previas de la radiación solar, corrientes y mezcla, especialmente en los meses de verano de julio a septiembre, "explica la Dra. Rebecca Hummels del Centro GEOMAR Helmholtz de Investigación Oceánica de Kiel y primera autora de un estudio que ahora se publica en Comunicaciones de la naturaleza .

    Las observaciones realizadas desde un barco con el buque de investigación alemán METEOR en septiembre de 2015 proporcionaron las primeras mediciones de un fuerte evento de mezcla turbulenta debajo de la superficie del mar. donde la mezcla fue hasta un factor de 100 más alta que la observada anteriormente en esta ubicación. "Cuando notamos la turbulencia mucho mayor en la columna de agua durante el procesamiento de datos, al principio sospechamos un mal funcionamiento de nuestros sensores, "dice el Dr. Marcus Dengler, coautor del estudio. "Pero cuando también notamos fuertes corrientes en la superficie del océano, sentimos curiosidad. "Precisamente tales eventos pueden explicar las temperaturas más bajas en la superficie del océano.

    "Pudimos aislar el proceso detrás de este fuerte evento de mezcla, que duró solo unos días, "explica el Dr. Hummels." Es la llamada onda inercial, que es un evento de flujo muy corto pero intenso, Hummels continúa. Las ondas inerciales son fenómenos de ondas horizontales en los que la corriente en la superficie gira en el sentido de las agujas del reloj con el tiempo, mientras que el movimiento decae rápidamente al aumentar la profundidad. Las diferentes velocidades en la superficie y en la capa de abajo provocan inestabilidades y, en última instancia, se mezclan entre el agua caliente de la capa de superficie y el agua más fría de abajo. Estas ondas inerciales pueden ser causadas por breves variaciones en los vientos cercanos a la superficie. Hasta ahora, en general, solo se han observado corrientes débiles en esta región y los vientos alisios bastante estables en esta época del año no sugieren eventos de mezcla particularmente fuertes. Sin embargo, Las variaciones del viento son cruciales para desencadenar estas olas en la parte superior del océano. Los vientos no tienen que ser particularmente fuertes, pero idealmente debería rotar de la misma manera que lo hacen las corrientes oceánicas. Dado que tales fluctuaciones del viento son relativamente raras y solo duran unos pocos días, todavía no ha sido posible medir un fenómeno de onda tan fuerte con la fuerte mezcla asociada en esta región.

    Sonda de microestructura en la popa del Meteor al lanzar con el cabrestante del propio instrumento. El rápido desvanecimiento del cable de Kevlar naranja permite que las medidas de turbulencia se realicen casi en caída libre de la sonda a través del agua. Crédito:M. Dengler, GEOMAR.

    Después del descubrimiento de este evento durante el crucero METEOR en septiembre de 2015, los científicos de Kiel querían saber más sobre la frecuencia y el impacto real de tales eventos. "A través del análisis de datos basado en modelos, pudimos dar un contexto a las observaciones in situ, "explica el coautor, el Dr. Willi Rath de la Unidad de Investigación Ocean Dynamics en GEOMAR." Juntos, Hemos escaneado 20 años de observaciones globales del viento en busca de eventos similares desencadenados por las fluctuaciones del viento y describimos su ocurrencia en la región y durante el transcurso del año. "El Dr. Rath agrega. Esto ha apoyado la hipótesis de que la distribución temporal y espacial de tales eventos puede explicar la brecha en el balance de calor de la capa superior del océano.

    La fuerte mezcla turbulenta causada por las ondas inerciales en la base de la capa superficial también es crucial para la biología:por ejemplo, el agua fría que se mezcla con la capa superficial durante un evento de este tipo también trae nutrientes de las capas más profundas al océano superior penetrado por la luz solar. "Esto también explica la ocurrencia hasta ahora en gran parte inexplicable de floraciones de clorofila en esta región, que ahora también podría atribuirse al aumento estacional de la ocurrencia de estas ondas inerciales, "explica el Dr. Florian Schütte, también coautor del estudio.

    Las mediciones de barcos en el Atlántico tropical se llevaron a cabo en estrecha colaboración con el programa internacional PIRATA. Durante más de 20 años, las boyas de superficie PIRATA han proporcionado datos valiosos para estudios de la interacción océano-atmósfera, que también se utilizaron para este estudio. "En efecto, las mediciones intensivas de mezcla se debieron a una falla en el sistema hidráulico del METEOR, lo que hizo imposibles otras mediciones en ese momento, "dice el Prof. Dr. Peter Brandt, científico jefe de la expedición. A pesar de las boyas y una serie de expediciones de barcos a esta región, todavía se están descubriendo nuevos fenómenos, a veces por casualidad, que hacen avanzar de manera decisiva nuestra comprensión del clima tropical.


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