¿Cómo se forman las corrientes marinas y cómo funcionan?

¿Cómo se forman las corrientes marinas? Este fenómeno es fundamental para el equilibrio climático de la Tierra y la supervivencia de especies y ecosistemas. Hay un factor implicado en ello que es fundamental: el viento.

Si los vientos soplan constantemente desde la misma dirección de forma habitual, se pueden producir corrientes en la superficie del océano. Estos flujos marinos son similares a ríos de agua que se mueven a través de los mares. Las corrientes varían en tamaño, desde las costeras de escasa entidad (las típicas cerca de una playa) hasta corrientes que se mueven a lo largo y ancho de los grandes océanos. Los vientos predominantes producen corrientes de cuencas oceánicas a gran escala.

Las corrientes superficiales tienen sólo de 50 a 100 metros de profundidad. Aunque poco profundas, son extremadamente importantes para determinar el clima del mundo, y para distribuir el calor y los nutrientes del océano, factores básicos para la vida marina. Los vientos se describen por la dirección desde la que soplan, mientras que las corrientes de agua se describen por la dirección hacia la que fluyen.

La espiral de Ekman

Las corrientes oceánicas se producen por la fricción creada por el viento que sopla sobre la superficie del agua. Sin embargo, la dirección y la velocidad de las corrientes de agua no coinciden con las de las corrientes de viento que soplan sobre ellas. Es decir, un viento de 20 km/h que sople hacia el este no producirá una corriente de 20 km/h hacia el este. Las corrientes oceánicas son mucho más lentas que los vientos debido a la fricción y, además, se mueven en un determinado ángulo con respecto a la dirección del viento. Por otra parte, el movimiento de rotación de la Tierra también influye en las corrientes oceánicas.

El agua superficial fluye en un ángulo de 20º a 45º a la derecha respecto al viento en el hemisferio norte y de 20º a 45º a la izquierda del viento en el hemisferio sur. Esta desviación del movimiento del agua se debe al efecto Coriolis de rotación de la Tierra.

El efecto Coriolis influye en la superficie del océano, pero también en las capas de agua oceánicas más profundas, que se crean por ligeras diferencias de temperatura y salinidad. Esas capas de agua inferiores se mueven cuando se mueve el agua superficial, pero cada capa sucesivamente más profunda se desvía más hacia la derecha respecto al viento en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur. A medida que aumenta la profundidad, la velocidad de cada capa disminuye. A medida que la corriente desciende por la columna de agua, parte del agua llega a fluir en dirección opuesta a la corriente superficial. Este patrón actual se llama espiral de Ekman, que es, por tanto, el resultado del ‘arrastre’ creado por el aumento de la profundidad del océano, cuando existe viento que guía el movimiento del agua en la superficie.

Promediando el movimiento de todas las capas afectadas por la espiral de Ekman, el agua en una corriente impulsada por el viento se mueve aproximadamente 90° a la derecha del viento en el hemisferio norte y 90° a la izquierda del viento en el hemisferio sur. El movimiento resultante en las corrientes superficiales se denomina transporte de Ekman. Por ejemplo, si el viento sopla del sur al norte, la corriente fluye 90˚ a la derecha, es decir, directamente al este.

No es una regla fija. En mar abierto, la mezcla turbulenta de aguas superficiales o el fuerte oleaje a menudo interrumpen la espiral de Ekman. Y en aguas profundas, dicha espiral deja de ‘funcionar’ entre los 150 y los 300 m de profundidad.

Los ‘giros’ del norte y el sur

Por otra parte, las corrientes del océano tienden a formar sistemas de circulación en forma de anillos, llamados giros. Se trata de corrientes marinas circulares formadas por una combinación de los vientos dominantes, la rotación de la Tierra y las masas de tierra, puesto que los continentes interfieren con el movimiento de los vientos y las corrientes superficiales. Los giros se forman en los hemisferios norte y sur.

En el hemisferio norte, cerca del ecuador, los vientos alisios impulsan las corrientes hacia el oeste, formando una corriente ecuatorial del norte (NE), que se mueve a aproximadamente 1 metro por segundo. En el límite occidental de una cuenca oceánica, el agua gira y fluye hacia el Polo Norte, formando las corrientes fronterizas del océano occidental, que son muy fuertes. Dos ejemplos son la Corriente del Golfo (GS), que corre en la cuenca del océano Atlántico y la Corriente de Kuroshio (K), en la cuenca del océano Pacífico. Son más estrechas, pero más profundas y rápidas que las otras corrientes del giro. Por ejemplo, se han medido velocidades de 2 m/s en la Corriente del Golfo.

Existen corrientes que pueden alcanzar profundidades de hasta un kilómetro y que son las responsables de transportar calor desde el ecuador hacia el Polo Norte.

Eventualmente, las corrientes fronterizas occidentales caen bajo la influencia de los vientos del oeste y comienzan a fluir hacia el este, formando la Corriente del Atlántico Norte (NA) y la Corriente del Pacífico Norte (NP). Cuando se acercan a los límites del océano oriental de los continentes, giran y fluyen hacia el sur, formando las corrientes fronterizas del océano oriental.

Por su parte, las corrientes limítrofes del océano oriental son menos profundas y más lentas que las del océano occidental. Fluyen sobre las plataformas continentales, cerca de la costa, llevando aguas más frías del norte al sur. Dos ejemplos son la corriente de California (Cal) en la cuenca del océano Pacífico y la corriente de Canarias (Can) en la cuenca del océano Atlántico.

La Corriente Ecuatorial del Norte (NE) y la Corriente Ecuatorial del Sur (SE) fluyen en la misma dirección. La SE gira hacia el sur y se comporta de manera opuesta a los giros del Hemisferio Norte. Los giros en el hemisferio norte viajan en el sentido de las agujas del reloj, mientras que los giros en el hemisferio sur viajan en el sentido contrario a las agujas del reloj, debido al efecto de Coriolis antes mencionado. El agua tarda unos 54 meses en recorrer el circuito del giro del Pacífico Norte, mientras que solo 14 meses en el giro del Atlántico Norte.

Una corriente principal, la contracorriente ecuatorial (EC), parece ser una excepción al patrón de circulación establecido por los giros. La EC se forma justo al norte del ecuador en la región entre la corriente ecuatorial del norte y la corriente ecuatorial del sur y fluye en la dirección opuesta.

Artículo de referencia: https://manoa.hawaii.edu/exploringourfluidearth/physical/atmospheric-effects/ocean-surface-currents

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