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lago dimíctico

Un lago dimíctico es una masa de agua dulce cuya diferencia de temperatura entre las capas superficial y inferior se vuelve insignificante dos veces al año, lo que permite que todos los estratos del agua del lago circulen verticalmente. Todos los lagos dimícticos también se consideran holomícticos , categoría que incluye todos los lagos que se mezclan una o más veces al año. Durante el invierno, los lagos dimícticos están cubiertos por una capa de hielo, lo que crea una capa fría en la superficie, una capa ligeramente más cálida debajo del hielo y una capa inferior no congelada aún más cálida, mientras que durante el verano, las mismas diferencias de densidad derivadas de la temperatura separan las aguas cálidas superficiales (el epilimnion ), de las aguas más frías del fondo (el hipolimnion ). En primavera y otoño, estas diferencias de temperatura desaparecen brevemente y la masa de agua se vuelca y circula de arriba a abajo. Estos lagos son comunes en regiones de latitudes medias con climas templados. [1]

Ejemplos de lagos dimícticos

Ciclos estacionales de mezcla y estratificación.

Ciclos de estratificación térmica en un lago dimíctico.
Hay un ciclo estacional de estratificación térmica con dos períodos de mezcla en primavera y otoño. Estos lagos se denominan "dimícticos". Durante el verano hay una fuerte estratificación térmica, mientras que en invierno hay una estratificación inversa más débil. (Figura modificada de [2] )

La mezcla (vuelco) ocurre típicamente durante la primavera y el otoño, cuando el lago es "isotermo" (es decir, a la misma temperatura de arriba a abajo). En este momento, el agua de todo el lago está cerca de los 4 °C (la temperatura de densidad máxima) y, en ausencia de diferencias de temperatura o densidad, el lago se mezcla fácilmente de arriba a abajo. Durante el invierno, cualquier enfriamiento adicional por debajo de 4 °C da como resultado la estratificación de la columna de agua, por lo que los lagos dimícticos suelen tener una estratificación térmica inversa, con agua a 0 °C por debajo del hielo y luego con temperaturas que aumentan hasta cerca de 4 °C en la base del lago. [3]

vuelco de primavera

Una vez que el hielo se derrite, la columna de agua puede ser mezclada por el viento. En los lagos grandes, la columna de agua superior suele estar por debajo de los 4 °C cuando el hielo se derrite, de modo que la primavera se caracteriza por una mezcla continua por convección impulsada por el sol, [4] [5] hasta que la columna de agua alcanza los 4 °C. En los lagos pequeños, el período de vuelco primaveral puede ser muy breve, [6] de modo que el vuelco primaveral es a menudo mucho más corto que el vuelco de otoño. A medida que la columna de agua superior se calienta más allá de los 4 °C, comienza a desarrollarse una estratificación térmica .

Estratificación de verano

Durante el verano, el calor que fluye desde la atmósfera hacia un lago calienta las capas superficiales. Esto da como resultado que los lagos dimícticos tengan una fuerte estratificación térmica, con un epilimnio cálido separado del hipolimnio frío por el metalimnio. Dentro del metalimnio existe una termoclina , generalmente definida como la región donde los gradientes de temperatura superan 1 °C/m. [7] Debido al gradiente de densidad estable, la mezcla se inhibe dentro de la termoclina, [8] lo que reduce el transporte vertical de oxígeno disuelto . Si un lago es eutrófico y tiene una alta demanda de oxígeno en los sedimentos, el hipolimnio en los lagos dimícticos puede volverse hipóxico durante la estratificación del verano, como se ve a menudo en el lago Erie .

Durante la estratificación del verano, se observa que la mayoría de los lagos experimentan ondas internas debido al aporte de energía de los vientos. Si el lago es pequeño (menos de 5 km de longitud), las fórmulas de Merian predicen bien el período del seiche interno . [9] Las ondas internas de períodos prolongados en lagos más grandes pueden verse influenciadas por las fuerzas de Coriolis (debido a la rotación de la Tierra). Se espera que esto ocurra cuando el período de seiche interno sea comparable al período de inercia local , que es de 16,971 horas en una latitud de 45 °N (enlace a la utilidad Coriolis). En lagos grandes (como el lago Simcoe , el lago Geneva , el lago Michigan o el lago Ontario ), las frecuencias observadas de los seiches internos están dominadas por las ondas de Poincaré [10] [11] y las ondas de Kelvin . [12] [13]

Caída volcada

A finales del verano, la temperatura del aire desciende y la superficie de los lagos se enfría, lo que da como resultado una capa mixta más profunda, hasta que en algún momento la columna de agua se vuelve isotérmica y, por lo general, tiene un alto contenido de oxígeno disuelto. Durante el otoño, una combinación de viento y temperaturas del aire refrescante continúa manteniendo la columna de agua mezclada. El agua continúa enfriándose hasta que la temperatura alcanza los 4 °C. A menudo, la caída puede durar de 3 a 4 meses.

Estratificación inversa de invierno

Después de que la columna de agua alcanza la temperatura de densidad máxima a 4°C, cualquier enfriamiento posterior produce agua menos densa debido a la no linealidad de la ecuación de estado del agua . El comienzo del invierno es, por tanto, un período de reestratificación. [14] Si hay relativamente poco viento, o el lago es profundo, sólo se forma una fina capa de agua fría flotante sobre aguas más densas de 4°C y el lago se "criostratificará" una vez que se forme hielo. [15] Si el lago experimenta fuertes vientos o es poco profundo, entonces toda la columna de agua puede enfriarse hasta cerca de 0°C antes de que se forme hielo; estos lagos más fríos se denominan "criomictic". [15] Una vez que se forma hielo en un lago, los flujos de calor de la atmósfera se detienen en gran medida y las condiciones crioestratificadas o criomícticas iniciales quedan en gran medida fijadas. El desarrollo de la estratificación térmica durante el invierno se define entonces por dos períodos: Invierno I e Invierno. II. [16] Durante el período temprano del invierno I, el mayor flujo de calor se debe al calor almacenado en los sedimentos; Durante este período, el lago se calienta desde abajo formando una capa profunda de agua a 4 °C. [16] A finales del invierno, la superficie del hielo comienza a derretirse y, a medida que aumenta la duración del día, aumenta la luz solar que penetra a través del hielo hasta la columna de agua superior. Así, durante el Invierno II, el principal flujo de calor proviene ahora de arriba, y el calentamiento provoca la formación de una capa inestable, lo que da como resultado una convección impulsada por el sol. [5] [17] [3] Esta mezcla de la columna de agua superior es importante para mantener el plancton en suspensión, [18] [3] [19] lo que a su vez influye en el momento de la proliferación de algas bajo el hielo y los niveles de oxígeno disuelto. . [20] [3] Las fuerzas de Coriolis también pueden llegar a ser importantes a la hora de impulsar los patrones de circulación debido al calentamiento diferencial por la radiación solar. [21] El período invernal de los lagos es probablemente el menos estudiado, [22] pero la química y la biología siguen siendo muy activas bajo el hielo. [23]

Ver también

Referencias

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