Los anillos de núcleo frío son un tipo de remolino oceánico , que se caracterizan por ser 'células' independientes, inestables y dependientes del tiempo que se separan de su respectiva corriente oceánica y se mueven hacia cuerpos de agua con diferentes características físicas, químicas y biológicas, [1] a menudo trayendo las características físicas, químicas y biológicas de las aguas de su origen a los cuerpos de agua a los que viajan. Su tamaño puede variar de 1 milímetro (0,039 pulgadas) a más de 10.000 kilómetros (6.200 millas) de diámetro con profundidades de más de 5 kilómetros (3,1 millas). [2] Los anillos de núcleo frío son el producto de corrientes de agua cálida que envuelven una masa de agua más fría a medida que se desvía de su corriente respectiva. La dirección en la que se arremolina un remolino se puede clasificar como ciclónica o anticiclónica, que es, en el hemisferio norte, en sentido antihorario y horario respectivamente, y en el hemisferio sur, en sentido horario y antihorario respectivamente como resultado del efecto Coriolis . Aunque los remolinos tienen grandes cantidades de energía cinética , su rotación disminuye con relativa rapidez en relación con la cantidad de fricción viscosa en el agua. Por lo general, duran entre unas pocas semanas y un año. [2] La naturaleza de los remolinos es tal que el centro del remolino, el anillo giratorio exterior y las aguas circundantes están bien estratificados y mantienen todas sus propiedades físicas, químicas y biológicas distintivas durante la vida útil del remolino, antes de perder sus características distintivas al final de la vida útil del anillo central frío. [3]
Las fuerzas que gobiernan un remolino dependen en gran medida de su tamaño. Los remolinos pequeños están regidos en gran medida por la viscosidad y la dirección del flujo de un cuerpo de agua. [2] Sin embargo, los remolinos más grandes se forman a partir de un equilibrio entre la fuerza del gradiente de presión horizontal, que surge de las diferencias en las densidades de las masas de agua que se encuentran, y la fuerza de Coriolis. [4] Debido a la naturaleza turbulenta de los océanos de la Tierra, los remolinos se pueden encontrar casi en todas partes. Los remolinos de mesoescala generalmente se ven en áreas de corrientes intensas y serpenteantes, como la Corriente del Golfo y la Corriente Circumpolar Antártica que alimenta los océanos Pacífico Sur e Índico, pero en general pueden ser causados por una combinación de factores como el enfriamiento de la temperatura de la superficie del mar , la convección, la generación directa del viento o el flujo de agua que pasa por una costa irregular o dentada. [2] Los remolinos ciclónicos de núcleo frío se forman con frecuencia en el frente polar por la Corriente del Golfo y la Corriente del Labrador. [3] Las aguas frías y ricas en nutrientes del mar de Labrador fluyen hacia el sur y quedan atrapadas en los meandros que se extienden hacia el este de la corriente del Golfo, que viaja hacia el este a través del océano Atlántico. Por lo general, los anillos de núcleo frío se forman cuando los meandros que se expanden hacia el sureste son atrapados por la corriente del Golfo.
Los remolinos semipermanentes y permanentes también son relativamente abundantes en todo el mundo. Estos anillos permanentes y semipermanentes a menudo se forman sistemáticamente de la misma manera y, a menudo, con la misma deriva y propiedades. [5] Algunos remolinos permanentes son lo suficientemente regulares como para recibir nombres dentro del sistema de corrientes oceánicas, como el anillo de Agulhas de núcleo frío en la punta de Sudáfrica. Las corrientes limítrofes occidentales como las corrientes de Agulhas, Brasil y Australia Oriental son conocidas por arrojar remolinos hacia abajo desde sus puntos finales. [6] Un remolino de núcleo frío semipermanente se forma periódicamente por la corriente de bucle en el este del golfo de México, donde el agua cálida de la corriente ecuatorial del sur viaja hacia arriba a través del océano Caribe sur y fluye hacia la corriente de bucle frente a la costa de Cancún. [7]
A pesar de estar rodeados por las aguas altamente salinas y generalmente carentes de nutrientes de las áreas en medio de los giros oceánicos, los anillos de núcleo frío, especialmente los que se encuentran en el mar de los Sargazos provenientes de la corriente del Golfo, como se mencionó anteriormente, tienen la capacidad de transportar los nutrientes y la biota de las regiones más frías de las que se originaron a las regiones más cálidas a las que viajan. En los anillos del Golfo, el transporte de nutrientes facilitado por los anillos de núcleo frío puede ser fundamental para sostener la productividad reducida del mar de los Sargazos. Como tal, es probable que los anillos de núcleo frío formados a partir de la corriente del Golfo influyan en la distribución generalizada del zooplancton. Aunque el tamaño de los anillos de núcleo frío puede variar, su tamaño varía típicamente de 100 a 300 kilómetros y viaja a una velocidad de 150 centímetros por segundo.
Todos los remolinos son capaces de transportar energía, momento, calor, propiedades físicas y químicas del agua, e incluso pequeños organismos a través de distancias muy grandes, incluso cuando están rodeados por aguas que no serían propicias para ello. [4] Dado que los remolinos mezclan aguas con diferentes propiedades, actúan como un intercambio de nutrientes desde la plataforma continental hasta el océano más profundo con diferentes propiedades a medida que viajan. Esto los convierte en lugares ideales para la productividad primaria, especialmente en áreas con bajos nutrientes, como el centro de los giros oceánicos abiertos, [2] como el mar de los Sargazos. La importancia de estas masas arremolinadas radica en la increíble cantidad de energía cinética que pueden transportar tanto horizontal como verticalmente, su participación en la interacción aire-mar y la mezcla irreversible de masas de agua. Todos estos procesos contribuyen a la transferencia de nutrientes, oxígeno y sustancias químicas traza, la estratificación oceánica y los campos de densidad, y los patrones de calor que impulsan la circulación atmosférica y oceánica. [3]
En un estudio realizado en 1993, se demostró que los anillos del núcleo frío tenían la capacidad de transportar especies como medusas y sifonóforos y que incluso estando completamente rodeados por un cuerpo de agua más cálido, las medusas que eran abundantes fuera del anillo del núcleo frío no eran abundantes dentro, y viceversa, lo que demuestra que las condiciones dentro y fuera del anillo del núcleo frío son propicias para ciertas especies de medusas que de otra manera no podrían prosperar en las aguas originales. [8]