[MUSIC] Este primer tema que vamos a ver hoy trata de una cuestión fundamental y es la relación que hay entre la temperatura, la salinidad y la densidad del agua. El agua de mar es como el agua continental, tiene sales, lo que pasa es que el agua continental, generalmente. Lo que llamamos agua dulce tiene quizá tres gramos, como mucho, de sal por cada kilo de agua, mientras que el agua de mar tiene del orden de diez veces más. Por lo tanto, esto tiene que marcar diferencias fundamentales entre lo que son las aguas marinas y las aguas dulces o continentales dulces desde el punto de vista físico. Para medir la temperatura de salinidad debemos ir al mar. ¿Cómo, con barcos pequeños, con barcos grandes? Para estudios de tipo costero con un barco pequeño, pero con aparatos bastante sofisticados se puede trabajar muy bien. Este aparato es lo que llamaríamos CTD que es una sonda y CTD significa conductividad, temperatura y profundidad. En realidad no mide la profundidad, mide la presión y en realidad la conductividad, que si que la mide. No nos interesa relativamente, porque luego lo que nos interesará de verdad es usar la conductividad, la temperatura, para medir bien la salinidad. Este aparato consiste en una parte electrónica y una serie de sensores. Los sensores fundamentales son los de conductividad, temperatura y presión. Pero hay otros sensores que permiten medir, por ejemplo, la radiación fotosintéticamente activa o permiten medir la turbiedad o la temperatura. A partir del perfil de temperatura, es decir, esto serían 50 metros y la temperatura iría desde los 15,5, por ejemplo, hasta los 12-12,5 y el perfil de salinidad medimos la densidad. La densidad es una función relativamente compleja de la temperatura, la salinidad y la presión. El agua, aunque no lo parezca es algo comprimible, ligeramente comprimible. Pero la presión que hay en los océanos, a mil metros de profundidad hay por ejemplo 100 atmósferas. Lógicamente 100 atmósferas es una presión enorme, y por lo tanto el agua realmente se puede comprimir algo a altas presiones. Ello no tiene importancia si hacemos medidas superficiales. Pero si estamos comparando o intentamos entender el comportamiento de masas de agua de miles de metros y además a miles de metros de profundidad, realmente es muy importante. La densidad del agua de mar es superior a la densidad del agua dulce. Por ejemplo, esta agua, que corresponde a la zona de Barcelona, el 6 de noviembre del 2007. Pues tenía, en la parte baja, una densidad del orden de 1028,8 kilos por metro cúbico. Finalmente, los oceanógrafos no ponen el uno cero en frente del dos ocho punto ocho, porque siempre es el mismo. Es decir, el agua de mar siempre tiene una densidad que es 1005,1020,1030 kilos por metro cúbico. El 1000 se deja y entonces se escribe finalmente lo que llamamos sigma t o sigma, sigma es simplemente una letra que se usa para designar la densidad menos 1000. Por eso cuando veamos gráficos de densidad estos números son en realidad la sigma, que es distinto en 1000, difieren 1000 respecto la densidad de verdad. Una cosa es por lo tanto medir el perfil de temperatura y salinidad para medir la densidad. Y la otra es tomar muestras de agua que también hay que hacerlo muchas veces y por lo tanto se usan generalmente unas botellas. Que bajan abiertas y se puede, incluso, inventar un artilugio, como este que hemos usado en Barcelona. Que es el CTD con dos botellas Y un mecanismo que dispara las botellas, mandando un mensajero por el cable. Y las podemos cerrar a la profundidad que queremos. Esto es una versión, digamos simple, de algo que usan los oceanógrafos en barcos grandes, que es un armazón donde hay todas las botellas que pueden ser: 5, 10, 20 botellas. Y pueden ser botellas de un litro, de 50 litros incluso. Y que van con el sensor CTD incorporado, y estas botellas se pueden cerrar o abrir, perdón se tienen que cerrar, abrir no. Se abren en cubierta, se bajan abiertas y se pueden cerrar desde la cubierta mandando una señal, desde la cubierta a través del cable eléctrico conductor, en el caso de que haya cable conductor. Hay versiones más pequeñas, versiones más grandes, en cualquier caso siempre es el mismo tema. Es tener un buen perfil de datos de temperatura, de salinidad para poder conocer la densidad y también datos de otros sensores que van acoplados en el mismo aparato. Como es poder medir la clorofila que hay, poder medir el PH, poder medir el oxígeno, la turbedad, la transmitancia y la radiación fotosintéticamente activa. O la radiación simplemente que hay ambiental a la profundidad a la cual hemos bajado el aparato. La relación que hay entre temperatura, salinidad y densidad la podemos ver en este gráfico en el cual tenemos salinidad y temperatura y por el hecho de que el agua es comprimible. El agua que está a una cierta profundidad, pongamos a 1000 metros, sí sube 100 metros o si sube 500 metros, al subir se expansiona porque hay menos presión y se enfría. Lo mismo ocurre con un agua que se hunde, cuando se hunde se comprime y se calienta. Este hecho hace que para poner los valores correspondientes a las muestras de distintas profundidades en un mismo diagrama, para poder ver que relaciones tienen si no es más o menos densa, etc. Hay que poner la temperatura potencial, es decir la temperatura que tendría aquella muestra si la subiéramos a superficie. Entonces este gráfico si que podría servir lo que serían las lineas isopycnals. Es decir, cada combinación de temperatura y salinidad da para una cierta profundidad, en este caso nuevamente se toman cero metros. Da una densidad determinada. Vemos que la relación entre temperatura salinidad y densidad, que serian estas lineas esta seria por ejemplo la linea de 1026, 1026.5, 1027, 1028, 1029 Kg/m3. La densidad aumenta, aumentado la salinidad y disminuyendo la temperatura. Fijaos que un incremento o una diferencia de temperatura de 10 grados en un agua, por ejemplo de 35 por 1000 aproximadamente de salinidad, es decir, 35 gramos por kilogramo de agua. Tiene una diferencia de densidad que es del orden de 2 kilos cada mil kilos, es decir, es un 2 por mil de diferencia de densidad. Esto es una diferencia que puede ser enorme en términos oceanográficos, esto es importante tenerlo en cuenta porque una diferencia que, aparentemente, de un 2 por mil, podríamos decir no tiene importancia. Pensar que estas pequeñas diferencias, cuando estamos hablando de distancias o de columnas de agua que pueden tener 1000 metros hay que multiplicarlas por 1000 su efecto. Por lo tanto un 2 por mil es una diferencia importante. En cambio si miramos cómo incrementa la densidad por un incremento de salinidad. Nos estamos moviendo en un rango de salinidades, en este gráfico, que es aproximadamente el rango de salinidades de la mayor parte de las aguas del océano. De la mayor parte y por lo tanto encontrar diferencias de salinidad de un gramo por kilo es una diferencia considerable en términos oceánicos. Y sin embargo, 1,3 gramos por kilo de diferencia nos dan una diferencia de tan sólo un kilo, es decir, de un uno por mil, un kilo por cada 1000 kilos. Por lo tanto, en general la distribución de densidad estarán muy asociadas a las variaciones de temperatura. Finalmente aquí os planteo, you que hablamos en este módulo de usar el Mediterráneo como referencia. Hemos puesto un cuadro, diagrama TS en el que prácticamente caben todas las aguas del Mediterráneo occidental y parte del oriental. Es decir, tenemos unas salinidades que van de 37 a 39 y unas temperaturas que van de 9 a 25 grados. Esto prácticamente cualquier muestra tomada en medio del Mediterráneo, entraría, caería en algún punto de este gráfico. Pero fijaos que este gráfico las isopycnals continúan por aquí, es decir estas isopycnals de aquí vendrían por aquí, la de 29 correspondería a esta de 29. Fijaos, también, que la relación entre temperatura y salinidad de densidad no es lineal porque estos son curvas, es decir, son curvas la de 29 vendría por aquí, esta continuaría así etc. Es decir, estas líneas, fijaos que son curvas, que además son más curvadas así. Esto sería prácticamente todos los océanos, excepto el Mediterráneo que estaría aquí. Es decir, el Mediterráneo es un océano pequeño pero que tiene unas aguas particulares. Como el volumen del Mediterráneo es relativamente pequeño comparado con el volumen de todos los océanos, cuando hablamos de la mayor parte de los océanos. Aunque el Mediterráneo sea parte de estos océanos, es un porcentaje muy pequeño y no cabe en el marco general. En la documentación que os hemos dejado, veréis esto y otro tipo de información relacionadas, mucho más precisas que os mostrarán cuál es la relación entre temperatura, salinidad y densidad. Cómo se mide la salinidad,cómo se mide la temperatura y cómo se calcula la densidad a partir de temperatura, salinidad y presión. En general la densidad siempre veremos que aumenta a medida que bajamos. Es decir, en las zonas profundas, en este caso 50 metros, tenemos una densidad que es del orden de 1.028,8 kilos por metro cúbico, mientras que en superficie tenemos 1.028,0. Es decir, hay una diferencia de 800 gramos por cada 1000 kilos entre el agua superficial y el agua que está a 50 metros. Este perfil representa por lo tanto lo que sería la distribución típica de densidad en una columna de agua. Hay distintas densidades indicadas aquí por las letras Rho y esto indica la profundidad. Bajas densidades, altas densidades. ¿En qué consiste la estabilidad?. La estabilidad consiste en que el agua que esté arriba sea menos densa y flote. ¿Cómo se mide la estabilidad?. Pues Con la flotabilidad. Es decir, nosotros sabemos perfectamente que si tomamos un balón, lleno de aire, y lo intentamos hundir en el agua y lo bajamos y lo soltamos, subirá rápidamente hacia la superficie. Pero si en lugar de balón lleno de aire, ponemos un balón lleno de agua y lo sumergimos, y lo soltamos. Quizás suba, probablemente subirá, pero subirá muy lentamente. En realidad, la diferencia de densidad entre el balón lleno de aire y el balón lleno de agua. O la densidad del aire y del agua. Es que el aire tiene una masa, o tiene una densidad de 1kg, algo más de 1kg por metro cúbico. Mientras que el agua tiene del orden de 1000kg por metro cúbico. Es decir, hay una diferencia de 1 a 1000, la diferencia entre la densidad del aire y la densidad del agua. En cambio, cuando hablamos de flotabilidad del agua respecto a la propia agua, las diferencias de densidad serán mucho menores. Es decir, puede ser que arriba haya una densidad de 1028. Y a 50 metros como hemos visto antes, 1028.8. Es decir, quizá un kilo más por cada 1000kg. Claro, esto se puede representar de esta manera. Tenemos una cierta cantidad de agua, que tiene la densidad lógicamente del ambiente. Menor densidad, y mayor densidad. Si nosotros desplazamos, o si algo, una fuerza externa hace desplazar este agua, cuando alcanza una cierta profundidad. Es decir, hay un incremento de profundidad. La densidad ambiental es distinta que la densidad del agua que está bajando, pero además será una densidad superior a la densidad del agua que está bajando. Y por lo tanto, por el principio de Arquímedes, todo el mundo sabe que esta parte de agua, esta parcela de agua, va a tener un empuje hacia arriba. Que es un empuje proporcional a la diferencia de densidad del agua del ambiente, y del agua que está en la parcela. Subirá por lo tanto, pero cuando pase de una cierta profundidad, que era la que justamente tenía antes de empezar este movimiento. Pues alcanzará, quizá, una profundidad superior donde la densidad es menor. ¿Qué ocurrirá en este caso? Que esta parcela que está subiendo encontrará un agua cuya densidad es menor que su propia densidad. Que, por lo tanto, en lugar de flotar, tenderá a hundirse. El resultado es, por lo tanto, que esta parcela de agua habrá bajado, subido y tenderá a estabilizarse en el lugar donde está su densidad. Esto es el principio de lo que ocurriría cuando soltaríamos algo en el agua que flota, se podría hundir, subiría, bajaría, hasta quedarse flotando. Y esto es lo que hace que por ejemplo dentro del mar pueda haber movimientos ondulatorios de agua que forma ondas internas.
