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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
Botellasparacolectaraguademar
AutosalinometroGuildlineparamedirsalinidadrela9vasaaguaestándar
CTD
Instrumentación
Exac9tudyprecisión:salinidad
Exac4tud Precisión
Métodosquímicos(pre-1957)
0.025psu 0.025psu
Métodosmodernosrela9vosaunestándar
0.002psu 0.001psu
TalleySIO210(2013)
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
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
€
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
¿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).