E2 Estratificación y Flotabilidad

Tópico

La estratificación es la organización vertical del océano en capas de distinta densidad, una organización que resiste la mezcla vertical del agua y que, al mismo tiempo, canaliza el flujo horizontal a lo largo de esas mismas capas. La densidad del agua de mar depende de tres cosas: la temperatura, que domina en las latitudes bajas y medias; la salinidad, que domina en cambio en las regiones polares; y la presión, y esa dependencia conjunta es la que describe la ecuación termodinámica internacional del agua de mar, lo que hace que temperatura, salinidad y presión basten, juntas, para predecir la densidad del agua en cualquier punto del océano.

Dentro de esta estratificación, la picnoclina es la región de transición donde el gradiente de densidad es más fuerte, situada aproximadamente entre los doscientos y los mil metros de profundidad, y es precisamente ese gradiente tan marcado el que hace que la picnoclina separe con claridad las aguas cálidas de la superficie de las aguas frías y densas de las profundidades.

La frecuencia de Brunt-Väisälä describe qué tan rápido oscila una parcela de agua cuando algo la desplaza verticalmente de su posición de equilibrio, y su signo revela directamente el estado de la estratificación en ese punto: cuando esa frecuencia es positiva, la estratificación es estáticamente estable y la parcela regresa a su posición original; cuando es exactamente nula, la estratificación es neutra; y cuando se vuelve negativa, la estratificación es convectivamente inestable, y es esa inestabilidad la que hace que la parcela, en vez de regresar, acelere alejándose todavía más de su posición inicial.

Esa misma inestabilidad convectiva es lo que produce, en la práctica, la convección oceánica profunda que ocurre cada invierno en el Atlántico Norte y en el mar Mediterráneo: cuando la pérdida de calor en la superficie es lo bastante intensa, la densidad del agua superficial aumenta hasta superar la de las aguas profundas que tiene debajo, y es ese cruce de densidades el que hace que el agua superficial, ya más densa, se hunda directamente hacia el fondo en vez de quedarse flotando sobre la picnoclina.

El agua que se hunde de esta manera, junto con la que se forma en otras regiones específicas del océano, da origen a las masas de agua: cuerpos de agua con una combinación característica de temperatura y salinidad que se conservan razonablemente bien mientras no se mezclan con el agua que las rodea. El Agua de Fondo Antártica se forma en el propio Antártico, el Agua Profunda del Atlántico Norte se forma en el Atlántico Norte —la misma región donde ocurre la convección profunda ya descrita—, y el Agua Intermedia Antártica se forma en el frente polar antártico, y cada una de estas masas de agua conserva su propia combinación de temperatura y salinidad durante buena parte de su recorrido por el océano profundo, lo que hace que sea posible reconocerlas incluso muy lejos de la región donde nacieron.

Es precisamente esa conservación de propiedades la que hace que los diagramas de temperatura y salinidad sean, desde hace mucho tiempo, el método clásico con el que la oceanografía física traza las rutas de la circulación profunda: basta con reconocer la combinación característica de temperatura y salinidad de cada masa de agua para seguirle el rastro, capa por capa, mientras viaja lejos de la región donde se formó. Así, desde la densidad que organiza la estratificación hasta las masas de agua que esa misma estratificación termina produciendo, el océano profundo guarda, en su propia estructura vertical, la memoria de dónde y cuándo se formó cada una de sus aguas.

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