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Propiedades físico-químicas del agua de mar

•  Presión•  Temperatura•  Salinidad•  Densidad

•  Estabilidad•  PropagacióndelSonido

SalinidadSalinidad es la masa (gramos) de sal disuelta en un kilogramo de agua de mar (Salinidad absoluta)

Unidades son ppm (o/oo), psu (practical salinity units), sin unidades (estándar de la UNESCO), o gr/kg

El efecto de la salinidad en la densidad es pequeño (excepto en regiones polares)

TEOS-10 es la “Thermodynamic Equation of State 2010” gr/kg

SalinidadRangos típicos en el océano: 34 a 36 (gr/kg)

Mediciones:

Método antiguo: Evaporar el agua de mar y pesar las sales

Métodos modernos: Conductividad del agua de mar junto con mediciones exactas de temperatura.

Métodos modernos para el cálculo de la conductividad:

•  En el laboratorio se mide relativa a estándares de referencia

•  CTD (conductivity, temperature and depth): Instrumento perfilador

Perfilesdeconduc9vidadysalinidadX

DatosdelPacíficonorte(regiónsubpolar)

Botellasparacolectaraguademar

AutosalinometroGuildlineparamedirsalinidadrela9vasaaguaestándar

CTD

Instrumentación

Exac9tudyprecisión:salinidad

Exac4tud Precisión

Métodosquímicos(pre-1957)

0.025psu 0.025psu

Métodosmodernosrela9vosaunestándar

0.002psu 0.001psu

TalleySIO210(2013)

Salinidadsuperficial

SeccióndesalinidadenelAtlán9co

DPOFigure4.11bTalleySIO210(2013)

SeccióndesalinidadenelAtlán9co

Qué determina la salinidad? Precipitación + escurrimiento - evaporación

NCEP climatology DPO 5.4

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Subtropics/Tropics

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TalleySIO210(2013)

Aexcepcióndelasescalasgeológicas,lasalinidaddelocéanoesconstante

Temperatura Potencial en el Atlántico Porqué es estable?

TalleySIO210(2013)

S.Atlan9c(25°S)X

Lacolumnadeaguapuedeserestableconunmínimodetemperatura,yaquetambiénhayunmínimodesalinidad.

TalleySIO210(2013)

DensidaddelaguademarρDensidad del agua de mar (S, T, y p)

ρ = ρ(S, T, p) [masa/volumen (kg/m3)]

Volumen específico

α = 1/ρ [volumen/masa (m3/kg)]

El agua pura tiene su máxima densidad a 4 ºC, a presión atmosférica, tal que

ρ(0,4°C,1bar) = 1000 kg/m3 = 1 gr/cm3

La densidad del agua de mar (ρ) tiene rangos entre 1022 kg/m3 en la superficie hasta 1050 kg/m3 en el fondo del océano, principalmente debido a la compresión TalleySIO210(2013)

Ecuacióndeestadoparaaguademar

•  Laformacomúndeexpresaraladensidadessigma

σ(S,T,p)=ρ(S,T,p)-1000kg/m3•  Laecuacióndeestadoesnolineal•  EstosignificaquelarespuestaaloscambiosdeT,S,yPnosiempreeslamisma.

TalleySIO210(2013)

•  ρ(S,T,p)•  CambiosenρcomofuncióndeS,T,p:

•  Coeficientedeexpansióntérmico

•  Coeficientedecontracciónsalina

•  Compresibilidadadiabá9ca

Ecuacióndeestadodeaguademar

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dρ =∂ρ

∂TdT +

∂ρ

∂SdS +

∂ρ

∂pdp

= αρdT + βρdS +κρdp

€

α =1

ρ

∂ρ

∂T

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β =1

ρ

∂ρ

∂S

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κ =1

ρ

∂ρ

∂pTalleySIO210(2013)

Dependenciadeladensidaddelaguademarconlapresión

DPOFigure3.4

Paraunparceladeaguacon0°C,S=35(psu)TalleySIO210(2013)

γθ

Dependenciadeladensidadcontemperaturaysalinidad

T p

TalleySIO210(2013)

Densidaddelaguademar,puntodecongelación

DPOFigure3.1TalleySIO210(2013)

¿Cuálessonlosvaloresmáscomunesdelaguademarenelespaciotemperatura-salinidad?

DPOFigure3.1

75%delvolumendelocéanoestáen0-6°C,34-35gr/kg

50%estáen1.3-3.8°C,34.6-34.7psu(σθ=27.6to27.7kg/m3)

Temperaturapromedioysalinidadson3.5°Cy34.6gr/kg

Punto de congelación y el hielo marino

•  El punto de congelación decrece si la salinidadincrementa

•  La temperatura de máxima densidad decrece conincrementosenlasalinidad

•  Seintersectanen~25gr/kg(aguasalobre).

TalleySIO210(2013)

Puntodecongelaciónyelhielomarino

•  Lamayoríadelaguademar9enedensidadmáximaenelpuntodecongelación

•  Entonces,¿porquéelhielomarinoflota?

TalleySIO210(2013)

Hielomarinoyexpulsióndesal(brinerejec9on)

•  Brine rejection: Al formarse el hielo, expulsa sales de la red cristalina del hielo (ice crystal lattice).

•  La sal sale por el fondo, y el hielo marino es menos salado (regularmente ~3-4 gr/kg) que el agua de mar (alrededor de 30-32 gr/kg)

•  La sal se mezcla con el agua por debajo del hielo. Se genera una capa e incrementa la salinidad del agua y así la densidad

•  Es el mecanismo que forma las aguas densas del océano.

TalleySIO210(2013)

Densidadsuperficialσ(invierno)

DPOFigure4.16TalleySIO210(2013)

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Densidad superficial σθ (kg m–3) en invierno (enero, febrero y marzo al norte del ecuador; julio, agosto y septiembre al sur del ecuador) basado en promedios (climatológicos) de datos de Levitus y Boyer (1994) y Levitus et al. (1994b).

T S ρ

Perfiles=picosT,S,ρ

Evolucióntemporaldelatermoclinaestacional(40-50°)

BoyasArgos

BandaTransportadora