Propiedades del Océano

Evento de fuertes marejadas en Puerto Rico (imagen de NOAA.)

El agua del océano es salada o salina, y contiene minerales y gases disueltos. Además, tiene una capacidad calórica alta y puede variar en densidad, dependiendo de la temperatura y salinidad. Las propiedades físicas, químicas y biológicas del agua oceánica se discuten a continuación:

Temperatura

La principal fuente de calor para los océanos es la radiación solar. Comparado con el aire, el agua del mar tiene capacidad calórica alta. Esto quiere decir, que se necesita más energía y más tiempo para cambiar o aumentar la temperatura del agua, en comparación a la temperatura del aire. De igual forma, una vez que el océano se calienta, se necesita mucho tiempo para que el agua pueda liberar o perder completamente ese calor. La mayor parte de la radiación solar es absorbida en los primeros 100 m (328 pies) de la columna de agua. Sin embargo, la temperatura superficial del mar se refiere a la temperatura del agua más cerca de la superficie del mar o del océano, la cual se obtiene en los primeros 20 m (70 pies) de la columna de agua.

En el mar ocurre una disminución de temperaturas con profundidad. La zona conocida como la termoclina es la región donde la temperatura del agua cambia rápidamente con la profundidad.

Esta separación de temperaturas en los océanos es de una capa superficial de agua templada entre 13 a 30ºC (53.6-86°F) en los primeros 100 m (328 pies). Por debajo de esta capa, el agua tiene temperaturas más frías: entre 5 a -1ºC (41-30.2°F). Estas temperaturas varían de acuerdo con la ubicación y con la temporada. El agua está más cálida en las zonas templadas y ecuatoriales, y más fría cerca de los polos. También, es más cálida en verano, y más fría en invierno de cada hemisferio.

Perfil de temperatura contra profundidad del agua oceánica (imagen adaptada de Ventana al Universo.

Animación de temperatura promedio del mar 2002-2014 (NASA)

Animación de temperaturas del mar en el Caribe (RSMAS)

Esta gráfica muestra cómo la temperatura promedio de la superficie del mar a escala global ha cambiado desde 1880. La tendencia general es de aumento en la temperatura. (NOAA)

La temperatura superficial del mar u océano (en inglés se le conoce como “sea surface temperature o SST) es una propiedad física muy importante. La temperatura superficial promedio del océano es 17ºC (62.6ºF). Los mares polares pueden ser tan fríos como -2ºC (28.4ºF) mientras que el Golfo Pérsico puede ser tan cálido como 36ºC (96.8ºF). En el Mar Caribe, las temperaturas superficiales promedio fluctúan entre 28º-31ºC (82º-88ºF).

Este mapa muestra como las temperaturas promedio de la superficie del mar han cambiado entre 1901-2012. Está basado en mediadas de satélite y medidas directas por termómetros. Un símbolo negro (+) dice que la tendencia es estadísticamente significativa. (IPCC)

El promedio de las temperaturas globales del océano han cambiado con los años. Entre 1901 al 2012, las temperaturas aumentaron a un promedio de 0.14°F por década (1.4ºF por siglo). Desde los 1970, han aumentado entre 0.31-0.48°F por década. Esta tendencia se explica por el calentamiento global, que es un cambio acelerado del clima. Este calentamiento ha ocurrido en los primeros 700 m (2,300 pies) de profundidad donde gran parte de la vida marina se produce. El organismo más vulnerable a cambios de temperaturas del mar es el coral. Otras consecuencias del cambio climático incluyen el aumento del nivel del mar y la inundación o erosión de costas, el desarrollo de especies invasivas y migraciones.

La temperatura superficial del Mar Caribe ha aumentado aproximadamente 1.5 °C en el pasado siglo. Tres análisis de SST fueron realizados para el Consejo de Cambio Climático de Puerto Rico (CCCPR). El primer análisis utilizó datos de la estación West Tropical Atlantic Prediction and Research Moored Array (PIRATA) y demuestra un incremento de 0.026 (+/-0.002)°C por año entre el 1981-2010. El segundo análisis utilizó el método llamado Optimum Interpolation SST analysis (OI.v2 SST), el cual es actualizado semanalmente para cada celda de un grado del océano a nivel global, el mismo demuestra un incremento de 0.023 °C (+/- 0.002) por año entre 1982 y 2011. El tercer análisis presenta incrementos en la temperatura superficial del mar próximo a las costas de Puerto Rico de 0.008 ° C/año durante el siglo 20. Es importante destacar que se pueden observar diferentes aumentos en los promedios de la temperatura superficial del mar dependiendo de la cantidad de datos que se analicen. Si sólo se analizan los datos de las décadas recientes, entonces la tendencia de aumento en la temperatura es mayor. No obstante, los tres análisis demuestran tendencias de incremento en la temperatura superficial.

Las aguas superficiales en el sur de Puerto Rico se están calentando más rápidamente que las aguas superficiales en el norte. Esto ocurre debido a varios factores: el debilitamiento de los vientos alisios en la medida en que estos pasan sobre la Cordillera Central, la evaporación y las corrientes oceánicas en dirección oeste. De acuerdo a dos estudios realizados para el CCCPR, se proyecta que esta tendencia de calentamiento se mantendrá durante el siglo 21. Uno de los estudios proyecta un incremento de 1.17 °C (2.1°F) en los próximos 50 años. Una proyección importante es que las temperaturas superficiales del mar excederán el umbral de blanqueamiento de corales al menos durante un tercio del año.

El CCCPR también indica que los niveles del mar han aumentado a razón anual de 1.65 mm en el norte de Puerto Rico y 1.35 mm al sur. La pérdida de playas puede afectar a especies como tortugas marinas, y también tiene efectos negativos a nivel de la infraestructura costanera. De esta forma, eventos de marejadas y fuerte oleaje estarán penetrando más tierra adentro, afectando un número mayor de propiedades e infraestructura. Ver sección de información adicional, para obtener reportes de cambio climático en Puerto Rico y el mundo.

Fotos de UPR Mayagüez sobre efectos del oleaje y erosión costera en residencias construidas en las costas de Puerto Rico, por lo que hay ya un retroceso de la línea costera de la isla.

Salinidad

Salinidad promedio anual de la Tierra (0/00) (imagen de World Ocean Atlas 2009).

La salinidad se refiere al contenido de sales en una solución. Todos los mares y océanos son salinos o salados, aunque no en las mismas concentraciones. Tal vez te preguntes porqué es tan salado el océano y de dónde viene tanta sal. No es una pregunta sencilla de contestar, pero se entiende que gran parte de la sal que se encuentra en el océano viene de la tierra. El agua de la lluvia al caer sobre tierra arrastra consigo el mineral cloruro de sodio, que es la sal común. También, hay sales que se ubican en las partes más profundas del océano, y otras que llegan al océano desde volcanes submarinos. La sal se ha ido concentrando con el paso de los años gracias a la evaporación constante de la superficie del océano.

Cuando hay periodos de lluvia, los ríos descargan aguas frescas con tierra y sedimentos al mar, disminuyendo la salinidad en la delta del río y propagándose en forma de “abanico” (imagen de NOAA).

La masa total de todos los sólidos disueltos en agua de mar se expresa como la salinidad en partes por mil (0/00). El promedio de salinidad de las aguas del océano es aproximadamente 35 0/00, o sea 35 libras de sal por 1,000 libras de agua de mar. Sin embargo, ocurren condiciones locales que ocasionan aumentos o disminuciones sobre el promedio citado, como es el caso de los eventos de lluvias que producen aguas frescas, y disminuyen la salinidad superficial. Además, el transporte de masas de agua de otros orígenes puede incidir sobre la salinidad local de manera estacional o permanente. En el caso de los estuarios de ríos, la salinidad disminuye en la delta del río después de un evento de lluvia, pero aumenta cuando hay periodos secos. En adición a las sales, casi todos los elementos químicos conocidos en este planeta se han encontrado en el agua del océano.

En promedio, el Mar Rojo y el Golfo Pérsico son los mares con la salinidad más alta en el mundo 40 0/00. El Océano del Atlántico Norte es el océano más salino; su salinidad promedio es aproximadamente 37.9 0/00. Las áreas con menor salinidad son aquellas que se ubican cerca de los polos porque el derretimiento de hielo y porque hay continuidad de precipitación. Por ejemplo, el Mar Caribe cuando recibe la influencia o descarga del Río Orinoco y Río Amazonas puede tener salinidad de 33-34 0/00. El Mar Báltico puede tener un promedio de salinidad de 10 0/00, siendo así, el menos salino.

Animación de salinidad mensual en el Mar Caribe (NOAA/NODC-2004)

El Mar Muerto (“Dead Sea”), entre Jordania e Israel, es uno de los mares más salinos del mundo. Al recibir corrientes de ríos y no tener conexiones al mar, la evaporación hace que éste sea el mar más salino de la Tierra. (Imagen de NASA).

Animación de Salinidad de NASA (imagen de NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio. The Blue Marble Next Generation data is courtesy of Reto Stockli (NASA/GSFC) and NASA’s Earth Observatory).

Gases Disueltos

La sal es el principal ingrediente químico en el agua del océano, pero también contiene otros productos químicos, tales como magnesio, sulfato, calcio y potasio. Según la teoría de la evolución, la vida comenzó en los océanos, así que no es de extrañar que los productos químicos encontrados en el agua de mar son necesarios para mantener la vida.

Hay gases disueltos en el agua del océano, incluyendo nitrógeno (N2), oxígeno (O2) y dióxido de carbono (CO2). El nitrógeno es esencial para la producción de tejido animal y vegetal. Se utiliza principalmente por plantas y animales para sintetizar proteínas. El nitrógeno entra al mar en varias formas químicas por fertilizantes, y también puede estar en forma disueltas o en partículas, ya sea por los tejidos de los organismos vivos y muertos. En algunos ecosistemas marinos, las plantas pueden crecer demasiado, y usar el oxígeno disuelto, lo que limita el oxígeno a otras especies, y el mismo ecosistema las sofoca y las mata. Este proceso se llama eutroficaciόn y es un proceso común cuando hay abundancia de algas y/o nutrientes, afectando así a especies como cangrejos y peces.

Los océanos actúan como sumideros de carbono, lo que significa que son entornos naturales que absorben y almacenan el dióxido de carbono. Por eso, los océanos son importantes para contener el acelerado cambio climático mundial.

Debido a la presencia de todos estos elementos y las sales disueltas, el agua del mar es considerablemente más densa que el agua fresca: y eso tiene implicaciones importantes para las corrientes oceánicas.

Biológicas

La mayoría de los organismos en el océano dependen de la luz del sol. Las plantas y bacterias, tales como algas, hierbas marinas y el plancton utilizan la luz para producir energía mediante fotosíntesis. Son el alimento básico de la cadena alimenticia del océano, y son el alimento de animales más grandes, que a su vez son comidos por otros animales más grandes y así sucesivamente. La luz del sol es la base de esta cadena alimenticia.

Llega un punto en la profundidad del océano donde la luz del Sol no puede penetrar. Por esta razón, los científicos dividen el océano en tres zonas verticales, basadas en la cantidad de luz que recibe:

La primera zona, o la zona eufótica, se extiende desde la superficie del agua a unos 50 m (165 pies) de profundidad, según la época del año, la hora del día, la claridad del agua y la presencia de nubes. Esta es la parte de la columna de agua donde todavía hay suficiente luz para fotosíntesis de las plantas. Todos los tipos de plancton se encuentran en la zona eufótica.
La segunda es la zona disfótica, que se extiende desde los 50 m (165 pies) hasta unos 1,000 m (3,280 pies). En esta zona de transición, no hay luz suficiente para que los organismos vean.
La zona afótica es la tercera y aquí no llega la luz. Esta zona se extiende desde unos 1,000 m (3,280 pies) hasta el fondo del océano. Hay pocos animales en esta zona y algunos de ellos crean su propia luz.

La cantidad de luz que llega dentro del mar define la abundancia y tipo de vida marina. La luz del Sol se absorbe, dispersa y atenúa con la profundidad, y eso tiene efectos en el comportamiento y distribución de las plantas y animales. (Imagen adaptada de NOAA)

Información adicional:

Reporte de Estado del Clima en Puerto Rico (CCCPR)

Reporte de IPCC (Panel Intergubernamental de Cambio Climático)

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