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Ciclos de energía del océano
ENERGIA CINETICA
ENERGIA POTENCIAL
La distribución de la masa en la capa superior del océano
Ciclos de energía del océano
Energía Potencial
Variación de energía
potencial
Generación de
energía potencial
Hay dos formas de generar energía potencial disponible. Una involucra los flujos de calor
Q es el flujo de calor hacia el océano cv el calor específico del agua, ρ0 = ρ(T0, S0) la
densidad en superficie, E y R las tasas de evaporación y precipitación. Representa
generación de energía potencial cuando hay calentamiento del océano (Q > 0) en aguas de
densidad relativamente baja
o viceversa. (ojo, (∂ρ/∂T)S,p < 0 y ∂ρθ/∂z < 0).
La otra forma de generar P es mediante la modificación de la densidad superficial
produciendo variaciones de salinidad a través del flujo de agua a través de la superficie del
mar y los ríos.
Conversión de
energía potencial en
energía cinética
La elevación (w > 0) de aguas de baja densidad
(y viceversa) convierte energía
potencial en energía cinética pues desciende el centro de masa. Los flujos verticales están
principalmente asociados a la estructura del viento en la superficie del mar, que induce flujos
en la base de la capa de Ekman (Ekman pumping) y flujos convectivos asociados a
variaciones de densidad.
Disipación de energía
v (u, v) es el vector de velocidad horizontal. Dado que ∂ρθ/∂z < 0 y el signo negativo de este
término, el signo de D (P) depende de
. Si la advección de
densidad es gradiente abajo habrá difusión de densidad y disipación de energía potencial.
Generación de Energía Potencial Disponible (EPD)
G(P) = GH (P) + GW (P)
Flujos de calor mar-atmósfera
Media anual - Radiación de onda corta
Media anual - Radiación de onda larga
Media anual - Flujo de calor sensible
Media anual – Flujo de calor latente
Media climatológica del flujo neto de calor medio anual entre el mar y la atmósfera
(ECMWF). Valores positivos (azul) indican ganancia de calor en el océano y valores
negativos (amarillo y rojo) pérdida de hacia la atmósfera.
Generación de Energía Potencial Disponible (EPD) 2 - agua
=
Flujos de agua
Evaporación
Precipitación
E-P
cm/año
Conversión de energía C (P, K)
w = wE + wc
La componente termohalina:
~ 1 kg/m3 en altas
Usando una estimación de 10 Sv (10x109 kg/s),
latitudes y -1 kg/m3 en bajas latitudes y una capa de 1000 m de espesor
obtenemos 2 x 1011 W en el HN o aproximadamente 1 mW m-2
Por lo tanto, C(P, K) = CE(P, K) + CC (P, K) ~ 1 mW m-2
Las medias zonales P
Energía Cinética
variación de energía
cinética
generación de energía
cinética
τ0 es la tensión del viento en la superficie del mar y v el vector de la corriente horizontal en
superficie. Dado que en este tratamiento τ0 > 0 cuando el océano cede energía cinética a la
atmósfera, se genera energía cinética en el océano cuando - τ0 • v > 0. El segundo término
representa el trabajo de la fuerza de presión en la superficie del mar, que es igual a cero si se
contemplan promedios temporales largos (w = 0).
conversión de energía
interna en energía
cinética
En general C (I, K) es muy pequeño dado que en el océano div c ≈ 0, pero en regiones de
alta presión (p – ) > 0 y flujo divergente (div c > 0) y viceversa, habrá conversión de
energía interna en energía cinética.
disipación de energía
cinética
τ es el tensor de tensiones tridimensional. D (K) representa la disipación de energía cinética
por difusión molecular de pequeña escala
Las medias zonales K
Vientos y corrientes zonales
Generación de Energía Cinética
Ciclos de energía océano y atmósfera