El océano mundial o mar oceánico es la masa de agua salada que cubre ~70,8% de la Tierra . [8] En inglés , el término océano también hace referencia a cualquiera de las grandes masas de agua en las que convencionalmente se divide el océano mundial. [9] Se utilizan nombres distintos para identificar cinco áreas diferentes del océano: Pacífico , Atlántico , Índico , Antártico/Sur y Ártico . [10] [11] El océano contiene el 97% del agua de la Tierra [8] y es el componente principal de la hidrosfera de la Tierra , por lo que el océano es esencial para la vida en la Tierra. El océano influye en los patrones climáticos y meteorológicos , en el ciclo del carbono y en el ciclo del agua al actuar como una enorme reserva de calor .
Los oceanógrafos dividen el océano en zonas verticales y horizontales según las condiciones físicas y biológicas. La zona pelágica es la columna de agua del océano abierto desde la superficie hasta el fondo del océano. La columna de agua se divide además en zonas según la profundidad y la cantidad de luz presente. La zona fótica comienza en la superficie y se define como "la profundidad a la que la intensidad de la luz es sólo el 1% del valor de la superficie" [12] : 36 (aproximadamente 200 m en mar abierto). Esta es la zona donde puede ocurrir la fotosíntesis . En este proceso las plantas y las algas microscópicas ( fitoplancton que flota libremente ) utilizan luz, agua, dióxido de carbono y nutrientes para producir materia orgánica. Como resultado, la zona fótica es la de mayor biodiversidad y la fuente de suministro de alimentos que sustenta la mayor parte del ecosistema oceánico . La fotosíntesis oceánica también produce la mitad del oxígeno de la atmósfera terrestre. [13] La luz sólo puede penetrar unos cientos de metros más; el resto del océano más profundo es frío y oscuro (estas zonas se denominan zonas mesopelágicas y afóticas ). La plataforma continental es donde el océano se encuentra con la tierra seca. Es menos profundo, con una profundidad de unos cientos de metros o menos. La actividad humana a menudo tiene impactos negativos en los ecosistemas dentro de la plataforma continental.
Las temperaturas del océano dependen de la cantidad de radiación solar que llega a la superficie del océano. En los trópicos, las temperaturas de la superficie pueden superar los 30 °C (86 °F). Cerca de los polos donde se forma el hielo marino , la temperatura en equilibrio es de aproximadamente -2 °C (28 °F). En todas las partes del océano, las temperaturas de las profundidades del océano oscilan entre -2 °C (28 °F) y 5 °C (41 °F). [14] La circulación constante de agua en el océano crea corrientes oceánicas . Estos movimientos dirigidos del agua de mar son causados por fuerzas que actúan sobre el agua, como las variaciones de temperatura, la circulación atmosférica (viento), el efecto Coriolis y los cambios de salinidad . [15] Las mareas crean corrientes de marea, mientras que el viento y las olas provocan corrientes superficiales. La Corriente del Golfo , la Corriente de Kuroshio , la Corriente de Agulhas y la Corriente Circumpolar Antártica son todas corrientes oceánicas importantes. Las corrientes transportan enormes cantidades de agua y calor por todo el mundo. Al transportar estos contaminantes desde la superficie a las profundidades del océano, esta circulación impacta el clima global y la absorción y redistribución de contaminantes como el dióxido de carbono .
El agua del océano contiene una alta concentración de gases disueltos, incluidos oxígeno , dióxido de carbono y nitrógeno . Este intercambio de gases ocurre en la superficie del océano y la solubilidad depende de la temperatura y la salinidad del agua. [16] La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera aumenta debido a la quema de combustibles fósiles , lo que provoca niveles más altos en el agua del océano, lo que resulta en la acidificación de los océanos . [17] El océano proporciona servicios ambientales cruciales a la humanidad, como la regulación del clima. También proporciona un medio de comercio y transporte, así como acceso a alimentos y otros recursos . Se sabe que es el hábitat de más de 230.000 especies , pero puede albergar muchas más, quizás más de dos millones de especies. [18] Sin embargo, el océano enfrenta numerosas amenazas ambientales causadas por el hombre , como la contaminación marina, la sobrepesca y los efectos del cambio climático en los océanos , como el calentamiento de los océanos , la acidificación de los océanos y el aumento del nivel del mar . La plataforma continental y las aguas costeras más afectadas por la actividad humana son particularmente vulnerables.
Los términos "el océano" o "el mar", utilizados sin especificación, se refieren a la masa interconectada de agua salada que cubre la mayor parte de la superficie de la Tierra. [10] [11] Incluye los océanos Atlántico , Pacífico , Índico , Antártico/Sur y Ártico . [19] Como término general, "el océano" y "el mar" son a menudo intercambiables, aunque los hablantes de inglés británico se refieren a "el mar" en todos los casos, [20] [ dudoso ] incluso cuando el cuerpo de agua es uno de los océanos.
Estrictamente hablando, un "mar" es una masa de agua (generalmente una división del océano mundial) parcial o totalmente rodeada de tierra. [21] La palabra "mar" también se puede utilizar para muchas masas de agua de mar específicas y mucho más pequeñas, como el Mar del Norte o el Mar Rojo . No existe una distinción clara entre mares y océanos, aunque generalmente los mares son más pequeños y a menudo están bordeados por tierra en parte (como mares marginales ) o totalmente (como mares interiores ). [22]
El concepto contemporáneo de Océano Mundial fue acuñado a principios del siglo XX por el oceanógrafo ruso Yuly Shokalsky para referirse al océano continuo que cubre y rodea la mayor parte de la Tierra. [23] [24] El cuerpo global e interconectado de agua salada a veces se denomina Océano Mundial, océano global o gran océano . [25] [26] [27] El concepto de una masa de agua continua con un intercambio relativamente ilimitado entre sus componentes es fundamental en oceanografía . [28]
La palabra océano proviene de la figura de la antigüedad clásica , Oceanus ( / oʊ ˈ s iː ə n ə s / ; griego : Ὠκεανός Ōkeanós , [ 29] pronunciado [ɔːkeanós] ), el mayor de los Titanes en la mitología griega clásica . Los antiguos griegos y romanos creían que Océano era la personificación divina de un enorme río que rodeaba el mundo.
El concepto de Ōkeanós tiene una conexión indoeuropea . El griego Ōkeanós ha sido comparado con el epíteto védico ā-śáyāna-, predicado del dragón Vṛtra-, que capturó las vacas/ríos. En relación con esta noción, el Okeanos está representado con una cola de dragón en algunos de los primeros jarrones griegos. [30]
Los científicos creen que una cantidad considerable de agua habría estado en el material que formó la Tierra. [31] Las moléculas de agua habrían escapado de la gravedad de la Tierra más fácilmente si ésta fuera menos masiva durante su formación. Esto se llama escape atmosférico .
Durante la formación planetaria , la Tierra posiblemente tuvo océanos de magma . Posteriormente, la desgasificación , la actividad volcánica y los impactos de meteoritos produjeron una atmósfera primitiva de dióxido de carbono , nitrógeno y vapor de agua , según las teorías actuales. Se cree que los gases y la atmósfera se acumularon durante millones de años. Después de que la superficie de la Tierra se hubiera enfriado significativamente, el vapor de agua se habría condensado con el tiempo, formando los primeros océanos de la Tierra. [32] Los primeros océanos podrían haber sido significativamente más calientes que hoy y parecían verdes debido al alto contenido de hierro. [33]
La evidencia geológica ayuda a limitar el marco temporal de la existencia de agua líquida en la Tierra. Se recuperó una muestra de basalto tipo almohada (un tipo de roca formada durante una erupción submarina) del cinturón de piedras verdes de Isua y proporciona evidencia de que existía agua en la Tierra hace 3.800 millones de años. [34] En el cinturón de piedras verdes de Nuvvuagittuq , Quebec, Canadá, rocas fechadas en 3.800 millones de años según un estudio [35] y 4.280 millones de años según otro [36] muestran evidencia de la presencia de agua en estas edades. [34] Si los océanos existieron antes, aún no se ha descubierto ninguna evidencia geológica o desde entonces ha sido destruida por procesos geológicos como el reciclaje de la corteza terrestre . Sin embargo, en agosto de 2020, los investigadores informaron que es posible que siempre haya habido suficiente agua en la Tierra para llenar los océanos desde el comienzo de la formación del planeta. [37] [38] [39] En este modelo, los gases de efecto invernadero atmosféricos impidieron que los océanos se congelaran cuando el Sol recién formado tenía solo el 70% de su luminosidad actual . [40]
Se desconoce el origen de los océanos de la Tierra. Se cree que los océanos se formaron en el eón Hadeano y pueden haber sido la causa del surgimiento de la vida .
La tectónica de placas , el rebote posglacial y el aumento del nivel del mar cambian continuamente la costa y la estructura del océano mundial. Un océano global ha existido de una forma u otra en la Tierra durante eones.
Desde su formación, el océano ha adoptado muchas condiciones y formas, con muchas divisiones oceánicas pasadas y, en ocasiones, potencialmente cubriendo todo el mundo. [41]
Durante los períodos climáticos más fríos, se forman más casquetes polares y glaciares, y una cantidad suficiente del suministro mundial de agua se acumula en forma de hielo para disminuir las cantidades en otras partes del ciclo del agua. Lo contrario ocurre durante los períodos cálidos. Durante la última edad de hielo, los glaciares cubrieron casi un tercio de la masa terrestre de la Tierra, con el resultado de que los océanos estaban unos 122 m (400 pies) más bajos que en la actualidad. Durante la última "ola de calor" global, hace unos 125.000 años, los mares estaban unos 5,5 m (18 pies) más altos de lo que están ahora. Hace unos tres millones de años los océanos podrían haber estado hasta 50 m (165 pies) más altos. [42]
Todo el océano, que contiene el 97% del agua de la Tierra, abarca el 70,8% de la superficie de la Tierra , [8] lo que lo convierte en el océano global de la Tierra u océano mundial . [23] [25] Esto hace que la Tierra, junto con su vibrante hidrosfera , sea un "mundo acuático" [43] [44] o un " mundo oceánico ", [45] [46] particularmente en la historia temprana de la Tierra, cuando se cree que el océano tenía posiblemente cubrió la Tierra por completo. [41] La forma del océano es irregular y domina de manera desigual la superficie de la Tierra . Esto lleva a la distinción de la superficie de la Tierra en un hemisferio de agua y tierra , así como a la división del océano en diferentes océanos.
El agua de mar cubre aproximadamente 361.000.000 km 2 (139.000.000 millas cuadradas) y el polo más lejano de inaccesibilidad del océano , conocido como " Punto Nemo ", en una región conocida como cementerio de naves espaciales del Océano Pacífico Sur , a 48°52,6′S 123°23,6′W / 48,8767°S 123,3933°W / -48,8767; -123.3933 (Punto Nemo) . Este punto está aproximadamente a 2.688 km (1.670 millas) de la tierra más cercana. [47]
Existen diferentes costumbres para subdividir el océano y se dividen en cuerpos de agua más pequeños como son, mares , golfos , bahías , ensenadas y estrechos .
El océano se divide habitualmente en cinco océanos principales, enumerados a continuación en orden descendente de área y volumen:
El océano llena las cuencas oceánicas de la Tierra . Las cuencas oceánicas de la Tierra cubren diferentes provincias geológicas de la corteza oceánica de la Tierra , así como de la corteza continental . Como tal, cubre principalmente las cuencas estructurales de la Tierra , pero también las plataformas continentales .
En medio del océano, el magma es empujado constantemente a través del lecho marino entre placas contiguas para formar dorsales en medio del océano y aquí las corrientes de convección dentro del manto tienden a separar las dos placas. Paralelamente a estas dorsales y más cerca de las costas, una placa oceánica puede deslizarse debajo de otra placa oceánica en un proceso conocido como subducción . Aquí se forman profundas zanjas y el proceso va acompañado de fricción cuando las placas se muelen entre sí. El movimiento se produce en sacudidas que provocan terremotos, se produce calor y el magma se eleva creando montañas submarinas, algunas de las cuales pueden formar cadenas de islas volcánicas cerca de profundas fosas. Cerca de algunos de los límites entre la tierra y el mar, las placas oceánicas ligeramente más densas se deslizan debajo de las placas continentales y se forman más fosas de subducción. Al rozarse, las placas continentales se deforman y pandean, provocando la formación de montañas y actividad sísmica. [57] [58]
Cada cuenca oceánica tiene una dorsal en medio del océano , que crea una larga cadena montañosa debajo del océano. Juntos forman el sistema global de dorsales medio oceánicas que presenta la cadena montañosa más larga del mundo. La cadena montañosa continua más larga tiene 65.000 km (40.000 millas). Esta cadena montañosa submarina es varias veces más larga que la cadena montañosa continental más larga: los Andes . [59]
Los oceanógrafos afirman que menos del 20% de los océanos han sido cartografiados. [60] [ vago ]
La zona donde la tierra se encuentra con el mar se conoce como costa y la parte entre las mareas vivas más bajas y el límite superior alcanzado por las olas es la costa . Una playa es la acumulación de arena o guijarros en la orilla. [61] Un promontorio es un punto de tierra que se adentra en el mar y un promontorio más grande se conoce como cabo . La hendidura de una costa, especialmente entre dos promontorios, es una bahía , una bahía pequeña con una ensenada estrecha es una cala y una bahía grande puede denominarse golfo . [62] Las líneas costeras están influenciadas por varios factores, incluida la fuerza de las olas que llegan a la costa, la pendiente del margen terrestre, la composición y dureza de la roca costera, la inclinación de la pendiente costera y los cambios de nivel. del terreno debido a levantamiento o inmersión local. [61]
Normalmente, las olas ruedan hacia la orilla a un ritmo de seis a ocho por minuto y se las conoce como olas constructivas porque tienden a mover el material playa arriba y tienen poco efecto erosivo. Las olas de tormenta llegan a la costa en rápida sucesión y se conocen como olas destructivas a medida que el oleaje mueve el material de la playa hacia el mar. Bajo su influencia, la arena y los guijarros de la playa se trituran y desgastan. Durante la marea alta, el poder de una ola de tormenta que impacta al pie de un acantilado tiene un efecto devastador a medida que el aire en las grietas y hendiduras se comprime y luego se expande rápidamente al liberarse la presión. Al mismo tiempo, la arena y los guijarros tienen un efecto erosivo al ser arrojados contra las rocas. Esto tiende a socavar el acantilado, y se producen procesos normales de erosión , como la acción de las heladas, que provocan una mayor destrucción. Poco a poco, al pie del acantilado se forma una plataforma cortada por las olas que tiene un efecto protector y reduce la erosión de las olas. [61]
El material desgastado desde los márgenes de la tierra termina finalmente en el mar. Aquí está sujeto a desgaste a medida que las corrientes que fluyen paralelas a la costa excavan canales y transportan arena y guijarros lejos de su lugar de origen. Los sedimentos transportados al mar por los ríos se depositan en el fondo marino provocando la formación de deltas en los estuarios. Todos estos materiales se mueven hacia adelante y hacia atrás bajo la influencia de olas, mareas y corrientes. [61] El dragado elimina material y profundiza los canales, pero puede tener efectos inesperados en otras partes de la costa. Los gobiernos se esfuerzan por evitar las inundaciones del territorio mediante la construcción de rompeolas , diques , diques y diques y otras defensas marítimas. Por ejemplo, la barrera del Támesis está diseñada para proteger a Londres de una marejada ciclónica, [63] mientras que el fallo de los diques y diques alrededor de Nueva Orleans durante el huracán Katrina creó una crisis humanitaria en los Estados Unidos.
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La mayor parte del océano es de color azul, pero en algunos lugares el océano es de color azul verdoso, verde o incluso de amarillo a marrón. [64] El color azul del océano es el resultado de varios factores. En primer lugar, el agua absorbe preferentemente la luz roja, lo que significa que la luz azul permanece y se refleja fuera del agua. La luz roja se absorbe más fácilmente y, por lo tanto, no alcanza grandes profundidades, generalmente a menos de 50 metros (164 pies). En comparación, la luz azul puede penetrar hasta 200 metros (656 pies). [65] En segundo lugar, las moléculas de agua y las partículas muy pequeñas en el agua del océano dispersan preferentemente la luz azul más que la luz de otros colores. La luz azul que se dispersa por el agua y las partículas diminutas ocurre incluso en el agua más clara del océano [66] y es similar a la luz azul que se dispersa en el cielo .
Las principales sustancias que afectan el color del océano incluyen la materia orgánica disuelta , el fitoplancton vivo con pigmentos de clorofila y partículas no vivas como la nieve marina y los sedimentos minerales . [67] La clorofila se puede medir mediante observaciones satelitales y sirve como indicador de la productividad oceánica ( productividad primaria marina ) en aguas superficiales. En imágenes satelitales compuestas a largo plazo, las regiones con alta productividad oceánica aparecen en colores amarillo y verde porque contienen más fitoplancton (verde) , mientras que las áreas de baja productividad aparecen en azul.
El agua de los océanos representa la masa de agua más grande dentro del ciclo global del agua (los océanos contienen el 97% del agua de la Tierra ). La evaporación del océano mueve el agua a la atmósfera para luego volver a llover sobre la tierra y el océano. [68] Los océanos tienen un efecto significativo en la biosfera . Se cree que el océano en su conjunto cubre aproximadamente el 90% de la biosfera de la Tierra . [60] La evaporación oceánica , como fase del ciclo del agua, es la fuente de la mayor parte de las precipitaciones (alrededor del 90%), [68] provocando una nubosidad global del 67% y una nubosidad oceánica constante del 72%. [69] Las temperaturas del océano afectan el clima y los patrones de viento que afectan la vida en la tierra. Una de las formas climáticas más dramáticas ocurre sobre los océanos: los ciclones tropicales (también llamados "tifones" y "huracanes", dependiendo de dónde se forme el sistema).
Como el océano mundial es el componente principal de la hidrosfera de la Tierra , es parte integral de la vida en la Tierra, forma parte del ciclo del carbono y del ciclo del agua y, como enorme reserva de calor , influye en el clima y los patrones meteorológicos.
Los movimientos de la superficie del océano, conocidos como ondulaciones u ondas de viento , son el ascenso y descenso parcial y alternativo de la superficie del océano. La serie de ondas mecánicas que se propagan a lo largo de la interfaz entre el agua y el aire se llama oleaje , término utilizado en vela , surf y navegación . [70] Estos movimientos afectan profundamente a los barcos en la superficie del océano y al bienestar de las personas a bordo de esos barcos que podrían sufrir mareos .
El viento que sopla sobre la superficie de una masa de agua forma ondas perpendiculares a la dirección del viento. La fricción entre el aire y el agua provocada por una suave brisa en un estanque provoca la formación de ondas . Un fuerte golpe sobre el océano provoca olas más grandes a medida que el aire en movimiento empuja contra las crestas de agua elevadas. Las olas alcanzan su altura máxima cuando la velocidad a la que viajan casi coincide con la velocidad del viento. En aguas abiertas, cuando el viento sopla continuamente, como ocurre en el hemisferio sur en los rugientes años cuarenta , masas de agua largas y organizadas, llamadas oleaje , ruedan por el océano. [71] : 83–84 [72] [73] Si el viento amaina, la formación de olas se reduce, pero las olas ya formadas continúan viajando en su dirección original hasta que tocan tierra. El tamaño de las olas depende del alcance , la distancia que ha recorrido el viento sobre el agua y la fuerza y duración de ese viento. Cuando las olas se encuentran con otras que vienen de diferentes direcciones, la interferencia entre las dos puede producir mares rotos e irregulares. [72]
La interferencia constructiva puede conducir a la formación de ondas rebeldes inusualmente altas . [74] La mayoría de las olas tienen menos de 3 m (10 pies) de altura [74] y no es inusual que tormentas fuertes dupliquen o tripliquen esa altura. [75] Sin embargo, se han documentado olas rebeldes en alturas superiores a los 25 metros (82 pies). [76] [77]
La parte superior de una ola se conoce como cresta, el punto más bajo entre olas es el valle y la distancia entre las crestas es la longitud de onda. La ola es empujada a través de la superficie del océano por el viento, pero esto representa una transferencia de energía y no un movimiento horizontal del agua. A medida que las olas se acercan a la tierra y se mueven hacia aguas poco profundas , cambian su comportamiento. Si se acercan en ángulo, las ondas pueden doblarse ( refracción ) o envolver rocas y promontorios ( difracción ). Cuando la ola llega a un punto en el que sus oscilaciones más profundas del agua entran en contacto con el fondo del océano , comienzan a disminuir su velocidad. Esto acerca las crestas y aumenta la altura de las olas , lo que se denomina formación de olas . Cuando la relación entre la altura de la ola y la profundidad del agua aumenta por encima de un cierto límite, la ola se " rompe ", cayendo en una masa de agua espumosa. [74] Este se precipita en una sábana por la playa antes de retirarse al océano bajo la influencia de la gravedad. [78]
Los terremotos , las erupciones volcánicas u otras perturbaciones geológicas importantes pueden provocar olas que pueden provocar tsunamis en las zonas costeras que pueden ser muy peligrosos. [79] [80]
La superficie del océano es un punto de referencia importante para la oceanografía y la geografía, particularmente como nivel medio del mar . La superficie del océano tiene una topografía global pequeña pero mensurable , dependiendo de los volúmenes del océano.
La superficie del océano es una interfaz crucial para los procesos oceánicos y atmosféricos. Permitiendo el intercambio de partículas, enriqueciendo el aire y el agua, así como los suelos al convertirse algunas partículas en sedimentos . Este intercambio ha fertilizado la vida en el océano, la tierra y el aire. Todos estos procesos y componentes juntos forman los ecosistemas de la superficie del océano .
Las mareas son la subida y bajada regular del nivel del agua que experimentan los océanos, impulsadas principalmente por las fuerzas de marea gravitacionales de la Luna sobre la Tierra. Las fuerzas de las mareas afectan a toda la materia de la Tierra, pero sólo los fluidos como el océano demuestran sus efectos en las escalas de tiempo humanas. (Por ejemplo, las fuerzas de marea que actúan sobre la roca pueden producir un bloqueo de marea entre dos cuerpos planetarios). Aunque impulsadas principalmente por la gravedad de la Luna, las mareas oceánicas también están sustancialmente moduladas por las fuerzas de marea del Sol, por la rotación de la Tierra y por la forma. de los continentes rocosos que bloquean el flujo de agua oceánica. (Las fuerzas de marea varían más con la distancia que la fuerza "base" de la gravedad: las fuerzas de marea de la Luna en la Tierra son más del doble que las del Sol, [81] a pesar de la fuerza gravitacional mucho más fuerte de este último en la Tierra. Las fuerzas de marea de la Tierra sobre la Luna son 20x más fuerte que las fuerzas de marea de la Luna en la Tierra.)
El efecto principal de las fuerzas de marea lunar es abultar la materia terrestre hacia los lados cercano y lejano de la Tierra, en relación con la Luna. Los lados "perpendiculares", desde los cuales la Luna aparece en línea con el horizonte local, experimentan "depresiones de marea". Dado que la Tierra tarda casi 25 horas en rotar bajo la Luna (lo que representa la órbita de 28 días de la Luna alrededor de la Tierra), las mareas tienen un ciclo de 12,5 horas. Sin embargo, los continentes rocosos plantean obstáculos para los aumentos de marea, por lo que es posible que el momento de los máximos de marea no se alinee con la Luna en la mayoría de las localidades de la Tierra, ya que los océanos se ven obligados a "esquivar" los continentes. El momento y la magnitud de las mareas varían ampliamente en la Tierra como resultado de los continentes. Por lo tanto, conocer la posición de la Luna no permite que un local prediga los horarios de las mareas, sino que requiere tablas de mareas precalculadas que tengan en cuenta los continentes y el Sol, entre otros.
Durante cada ciclo de marea, en cualquier lugar dado, las aguas de la marea aumentan hasta su altura máxima, marea alta, antes de disminuir nuevamente hasta el nivel mínimo, marea baja. A medida que el agua retrocede, deja al descubierto gradualmente la playa , también conocida como zona intermareal. La diferencia de altura entre la marea alta y la marea baja se conoce como rango de marea o amplitud de marea. [82] [83] Cuando el sol y la luna están alineados (luna llena o luna nueva), el efecto combinado da como resultado "mareas de primavera" más altas, mientras que el sol y la luna desalineados (medias lunas) dan como resultado rangos de marea menores. [82]
En mar abierto, los rangos de marea son inferiores a 1 metro, pero en las zonas costeras estos rangos de marea aumentan a más de 10 metros en algunas áreas. [84] Algunos de los rangos de mareas más grandes del mundo se producen en la Bahía de Fundy y la Bahía de Ungava en Canadá, alcanzando hasta 16 metros. [85] Otros lugares con rangos de marea récord incluyen el Canal de Bristol entre Inglaterra y Gales, Cook Inlet en Alaska y el Río Gallegos en Argentina. [86]
Las mareas no deben confundirse con las marejadas ciclónicas , que pueden ocurrir cuando los fuertes vientos acumulan agua contra la costa en un área poco profunda y esto, junto con un sistema de baja presión, puede elevar dramáticamente la superficie del océano por encima de una marea alta típica.
La profundidad media de los océanos es de unos 4 km. Más precisamente, la profundidad media es de 3.688 metros (12.100 pies). [72] Casi la mitad de las aguas marinas del mundo tienen más de 3.000 metros (9.800 pies) de profundidad. [27] El "océano profundo", que es cualquier cosa por debajo de 200 metros (660 pies), cubre aproximadamente el 66% de la superficie de la Tierra. [87] Esta cifra no incluye los mares no conectados al Océano Mundial, como el Mar Caspio .
La región más profunda del océano se encuentra en la Fosa de las Marianas , ubicada en el Océano Pacífico cerca de las Islas Marianas del Norte . [88] La profundidad máxima se ha estimado en 10.971 metros (35.994 pies). El buque de guerra británico Challenger II inspeccionó la trinchera en 1951 y llamó a la parte más profunda de la trinchera " Challenger Deep ". En 1960, el Trieste llegó con éxito al fondo de la trinchera, tripulado por una tripulación de dos hombres.
Los oceanógrafos clasifican el océano en zonas verticales y horizontales según las condiciones físicas y biológicas. La zona pelágica consiste en la columna de agua del océano abierto y se puede dividir en otras regiones categorizadas por abundancia de luz y profundidad.
Las zonas oceánicas se pueden agrupar según la penetración de la luz (de arriba a abajo): la zona fótica, la zona mesopelágica y la zona afótica del océano profundo:
La parte pelágica de la zona afótica se puede dividir en regiones verticales según la profundidad y la temperatura: [89]
Se pueden trazar límites distintos entre las aguas superficiales del océano y las aguas profundas en función de las propiedades del agua. Estos límites se denominan termoclinas (temperatura), haloclinas (salinidad), quimioclinas (química) y picnoclinas (densidad). Si una zona sufre cambios dramáticos de temperatura con la profundidad, contiene una termoclina , un límite distintivo entre el agua superficial más cálida y el agua profunda más fría. En las regiones tropicales, la termoclina suele ser más profunda en comparación con latitudes más altas. A diferencia de las aguas polares , donde el aporte de energía solar es limitado, la estratificación de la temperatura es menos pronunciada y, a menudo, no existe una termoclina distinta. Esto se debe al hecho de que las aguas superficiales en las latitudes polares son casi tan frías como las aguas más profundas. Debajo de la termoclina, el agua de todo el océano es muy fría, oscilando entre -1 °C y 3 °C. Debido a que esta capa profunda y fría contiene la mayor parte del agua del océano, la temperatura promedio del océano mundial es de 3,9 °C. [90] Si una zona sufre cambios dramáticos en la salinidad con la profundidad, contiene una haloclina . Si una zona sufre un fuerte gradiente químico vertical con profundidad, contiene una quimioclina . La temperatura y la salinidad controlan la densidad del agua del océano. El agua más fría y salada es más densa, y esta densidad juega un papel crucial en la regulación de la circulación global del agua dentro del océano. [89] La haloclina a menudo coincide con la termoclina, y la combinación produce una picnoclina pronunciada , un límite entre el agua superficial menos densa y el agua profunda densa.
La zona pelágica se puede subdividir en dos subregiones según la distancia a la tierra: la zona nerítica y la zona oceánica . La zona nerítica cubre el agua directamente encima de las plataformas continentales , incluidas las aguas costeras . Por otro lado, la zona oceánica incluye todas las aguas completamente abiertas.
La zona litoral cubre la región entre la marea baja y alta y representa el área de transición entre las condiciones marinas y terrestres. También se la conoce como zona intermareal porque es la zona donde el nivel de la marea afecta las condiciones de la región. [89]
El volumen combinado de agua de todos los océanos es de aproximadamente 1.335 millones de kilómetros cúbicos (1.335 sextillones de litros, 320,3 millones de millas cúbicas). [72] [91] [92]
Se ha estimado que hay 1.386 millones de kilómetros cúbicos (333 millones de millas cúbicas) de agua en la Tierra. [93] [94] [95] Esto incluye agua en forma gaseosa, líquida y congelada como humedad del suelo, agua subterránea y permafrost en la corteza terrestre (hasta una profundidad de 2 km); océanos y mares , lagos , ríos y arroyos , humedales , glaciares , capas de hielo y nieve en la superficie de la Tierra; vapores, gotas y cristales en el aire; y parte de plantas, animales y organismos unicelulares vivos de la biosfera. El agua salada representa el 97,5% de esta cantidad, mientras que el agua dulce representa sólo el 2,5%. De esta agua dulce, el 68,9% se encuentra en forma de hielo y nieve permanente en el Ártico, la Antártida y los glaciares de montaña ; el 30,8% se encuentra en forma de agua dulce subterránea; y sólo el 0,3% del agua dulce de la Tierra se encuentra en lagos, embalses y sistemas fluviales de fácil acceso. [96]
La masa total de la hidrosfera de la Tierra es de aproximadamente 1,4 × 10 18 toneladas , que es aproximadamente el 0,023% de la masa total de la Tierra. En un momento dado, alrededor de 2 × 10 13 toneladas de esta cantidad se encuentran en forma de vapor de agua en la atmósfera terrestre (a efectos prácticos, 1 metro cúbico de agua pesa 1 tonelada). Aproximadamente el 71% de la superficie de la Tierra, un área de unos 361 millones de kilómetros cuadrados (139,5 millones de millas cuadradas), está cubierta por océanos. La salinidad media de los océanos de la Tierra es de unos 35 gramos de sal por kilogramo de agua de mar (3,5%). [97]La temperatura del océano depende de la cantidad de radiación solar que cae sobre su superficie. En los trópicos, con el Sol casi encima, la temperatura de las capas superficiales puede aumentar a más de 30 °C (86 °F), mientras que cerca de los polos la temperatura en equilibrio con el hielo marino es de aproximadamente -2 °C (28 °F ). Hay una circulación continua de agua en los océanos. Las corrientes superficiales cálidas se enfrían a medida que se alejan de los trópicos y el agua se vuelve más densa y se hunde. El agua fría regresa hacia el ecuador como una corriente marina profunda, impulsada por los cambios en la temperatura y la densidad del agua, antes de volver a brotar finalmente hacia la superficie. El agua del océano profundo tiene una temperatura entre -2 °C (28 °F) y 5 °C (41 °F) en todas partes del mundo. [14]
El gradiente de temperatura sobre la profundidad del agua está relacionado con la forma en que el agua superficial se mezcla con el agua más profunda o no se mezcla (la falta de mezcla se llama estratificación del océano ). Esto depende de la temperatura: en los trópicos la capa superficial cálida de unos 100 m es bastante estable y no se mezcla mucho con aguas más profundas, mientras que cerca de los polos el enfriamiento invernal y las tormentas hacen que la capa superficial se vuelva más densa y se mezcle a gran profundidad y luego se estratifica nuevamente en verano. La profundidad fótica suele ser de unos 100 m (pero varía) y está relacionada con esta capa superficial calentada. [98]
La temperatura y la salinidad de las aguas del océano varían significativamente entre las diferentes regiones. Esto se debe a diferencias en el equilibrio hídrico local ( precipitación frente a evaporación ) y a los gradientes de temperatura "mar-aire" . Estas características pueden variar ampliamente de una región oceánica a otra. La siguiente tabla proporciona una ilustración del tipo de valores que normalmente se encuentran.
El agua de mar con una salinidad típica del 35 ‰ tiene un punto de congelación de aproximadamente -1,8 °C (28,8 °F). [89] [107] Debido a que el hielo marino es menos denso que el agua, flota en la superficie del océano (al igual que el hielo de agua dulce , que tiene una densidad aún menor). El hielo marino cubre aproximadamente el 7% de la superficie de la Tierra y aproximadamente el 12% de los océanos del mundo. [108] [109] [110] El hielo marino generalmente comienza a congelarse en la superficie, inicialmente como una película de hielo muy delgada. A medida que se produce una mayor congelación, esta película de hielo se espesa y puede formar capas de hielo . El hielo formado incorpora algo de sal marina , pero mucha menos que el agua de mar a partir de la cual se forma. Como el hielo se forma con baja salinidad, el resultado es agua de mar residual más salada. Esto a su vez aumenta la densidad y promueve el hundimiento vertical del agua. [111]
Una corriente oceánica es un flujo continuo y dirigido de agua de mar causado por varias fuerzas que actúan sobre el agua. Estos incluyen el viento , el efecto Coriolis , las diferencias de temperatura y salinidad . [15] Las corrientes oceánicas son principalmente movimientos de agua horizontales que tienen diferentes orígenes, como mareas para las corrientes de marea, o viento y olas para las corrientes superficiales.
Las corrientes de marea están en fase con la marea , por lo que son casi periódicas ; asociado con la influencia de la luna y el sol sobre el agua del océano. Las corrientes de marea pueden formar varios patrones complejos en ciertos lugares, sobre todo alrededor de los promontorios . [112] Las corrientes no periódicas o sin mareas se crean por la acción de los vientos y los cambios en la densidad del agua . En las zonas litorales , las olas rompientes son tan intensas y la profundidad tan baja, que las corrientes marítimas alcanzan a menudo de 1 a 2 nudos . [113]
El viento y las olas crean corrientes superficiales (denominadas "corrientes de deriva"). Estas corrientes pueden descomponerse en una corriente casi permanente (que varía en la escala horaria) y un movimiento de deriva de Stokes bajo el efecto del rápido movimiento de las olas (que varían en escalas de tiempo de un par de segundos). La corriente casi permanente se acelera por el rompimiento de las olas y, en menor medida, por la fricción del viento sobre la superficie. [113]
Esta aceleración de la corriente se produce en la dirección de las olas y del viento dominante. En consecuencia, cuando aumenta la profundidad del océano, la rotación de la Tierra cambia la dirección de las corrientes en proporción al aumento de la profundidad, mientras que la fricción reduce su velocidad. A cierta profundidad del océano, la corriente cambia de dirección y se ve invertida en la dirección opuesta con la velocidad de la corriente volviéndose nula: se conoce como espiral de Ekman . La influencia de estas corrientes se experimenta principalmente en la capa mixta de la superficie del océano, a menudo entre 400 y 800 metros de profundidad máxima. Estas corrientes pueden cambiar considerablemente y dependen de las estaciones del año . Si la capa de mezcla es menos gruesa (de 10 a 20 metros), la corriente casi permanente en la superficie puede adoptar una dirección bastante diferente en relación con la dirección del viento. En este caso, la columna de agua se vuelve prácticamente homogénea por encima de la termoclina . [113]
El viento que sopla sobre la superficie del océano pondrá el agua en movimiento. El patrón global de vientos (también llamado circulación atmosférica ) crea un patrón global de corrientes oceánicas. Estos son impulsados no sólo por el viento sino también por el efecto de la circulación de la tierra ( fuerza de coriolis ). Estas principales corrientes oceánicas incluyen la corriente del Golfo , la corriente de Kuroshio , la corriente de Agulhas y la corriente circumpolar antártica . La Corriente Circumpolar Antártica rodea la Antártida e influye en el clima de la zona, conectando corrientes en varios océanos. [113]
En conjunto, las corrientes mueven enormes cantidades de agua y calor por todo el mundo, lo que influye en el clima . Estas corrientes impulsadas por el viento se limitan en gran medida a los cientos de metros superiores del océano. A mayor profundidad, la circulación termohalina ( circulación meridional del Atlántico (AMOC), que es parte de una circulación termoholina global, impulsa el movimiento del agua. La AMOC es impulsada por el enfriamiento de las aguas superficiales en las latitudes polares del norte y del sur, creando agua densa que se hunde hasta el fondo del océano. Esta agua fría y densa se aleja lentamente de los polos , razón por la cual las aguas en las capas más profundas del océano mundial son tan frías. Esta circulación de agua del océano profundo es relativamente lenta y el agua en El fondo del océano puede estar aislado de la superficie del océano y de la atmósfera durante cientos o incluso unos pocos miles de años.113 Esta circulación tiene importantes impactos en el clima global y en la absorción y redistribución de contaminantes como el dióxido de carbono al mover estos contaminantes desde la superficie hacia las profundidades del océano.
Las corrientes oceánicas afectan en gran medida el clima de la Tierra al transferir calor de los trópicos a las regiones polares . Esto afecta la temperatura del aire y las precipitaciones en las regiones costeras y en el interior. El calor superficial y los flujos de agua dulce crean gradientes de densidad global , que impulsan la circulación termohalina que forma parte de la circulación oceánica a gran escala. Desempeña un papel importante en el suministro de calor a las regiones polares y, por tanto, en la regulación del hielo marino .
Los océanos moderan el clima de los lugares donde los vientos dominantes soplan desde el océano. En latitudes similares, un lugar de la Tierra con más influencia del océano tendrá un clima más moderado que un lugar con más influencia de la tierra. Por ejemplo, las ciudades de San Francisco (37,8 N) y Nueva York (40,7 N) tienen climas diferentes porque San Francisco tiene más influencia del océano. San Francisco, en la costa oeste de América del Norte, recibe vientos del oeste sobre el Océano Pacífico , y la influencia del agua del océano produce un clima más moderado con un invierno más cálido y un verano más largo y fresco, con las temperaturas más cálidas más tarde. en el año. Nueva York, en la costa este de América del Norte, recibe vientos del oeste sobre tierra, por lo que Nueva York tiene inviernos más fríos y veranos más calurosos y más tempranos que San Francisco.
Las corrientes oceánicas más cálidas producen climas más cálidos a largo plazo, incluso en latitudes altas. En latitudes similares, un lugar influenciado por corrientes oceánicas cálidas tendrá un clima general más cálido que un lugar influenciado por corrientes oceánicas frías. La Riviera francesa (43,5 N) y Rockland, Maine (44,1 N) tienen la misma latitud, pero la Riviera francesa está influenciada por las aguas cálidas transportadas por la Corriente del Golfo hacia el Mar Mediterráneo y tiene un clima más cálido en general. Maine está influenciado por las aguas frías transportadas hacia el sur por la corriente del Labrador, lo que le da un clima más frío en general.
Se cree que los cambios en la circulación termohalina tienen impactos significativos en el presupuesto energético de la Tierra . Dado que la circulación termohalina determina la velocidad a la que las aguas profundas alcanzan la superficie, también puede influir significativamente en las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico . Las observaciones modernas, las simulaciones climáticas y las reconstrucciones paleoclimáticas sugieren que la Circulación Meridional de Inversión del Atlántico (AMOC) se ha debilitado desde la era preindustrial. Las últimas proyecciones de cambio climático para 2021 sugieren que es probable que la AMOC se debilite aún más durante el siglo XXI. [114] : 19 Tal debilitamiento podría causar grandes cambios en el clima global, siendo el Atlántico Norte particularmente vulnerable. [114] : 19
La salinidad es una medida de las cantidades totales de sales disueltas en el agua de mar . Originalmente se medía mediante la medición de la cantidad de cloruro en el agua de mar y, por lo tanto, se denominaba clorinidad. Ahora es una práctica estándar medirlo midiendo la conductividad eléctrica de la muestra de agua. La salinidad se puede calcular utilizando la clorinidad, que es una medida de la masa total de iones halógenos (incluye flúor, cloro, bromo y yodo) en el agua de mar. Según un acuerdo internacional, se utiliza la siguiente fórmula para determinar la salinidad: [116]
La clorinidad promedio del agua del océano es de aproximadamente 19,2 ‰ y, por lo tanto, la salinidad promedio es de alrededor de 34,7 ‰. [116]
La salinidad tiene una gran influencia en la densidad del agua de mar. Una zona de rápido aumento de la salinidad con la profundidad se llama haloclina . A medida que aumenta el contenido de sal del agua de mar , también aumenta la temperatura a la que se produce su densidad máxima. La salinidad afecta tanto al punto de congelación como al de ebullición del agua, y el punto de ebullición aumenta con la salinidad. A presión atmosférica , [117] el agua de mar normal se congela a una temperatura de aproximadamente -2 °C.
La salinidad es mayor en los océanos de la Tierra donde hay más evaporación y menor donde hay más precipitación . Si la precipitación supera la evaporación, como ocurre en las regiones polares y algunas regiones templadas , la salinidad será menor. La salinidad será mayor si la evaporación excede la precipitación, como ocurre a veces en las regiones tropicales . Por ejemplo, la evaporación es mayor que la precipitación en el mar Mediterráneo , que tiene una salinidad media del 38‰, más salina que la media global del 34,7‰. [118] Por lo tanto, las aguas oceánicas en las regiones polares tienen un contenido de salinidad menor que las aguas oceánicas en las regiones tropicales. [116] Sin embargo, cuando se forma hielo marino en latitudes altas, la sal se excluye del hielo a medida que se forma, lo que puede aumentar la salinidad en el agua de mar residual en regiones polares como el Océano Ártico . [89] [119]
Debido a los efectos del cambio climático en los océanos , las observaciones de la salinidad de la superficie del mar entre 1950 y 2019 indican que las regiones de alta salinidad y evaporación se han vuelto más salinas mientras que las regiones de baja salinidad y más precipitaciones se han vuelto más frescas. [120] Es muy probable que los océanos Pacífico y Antártico/Austral se hayan refrescado mientras que el Atlántico se haya vuelto más salino. [120]
El agua del océano contiene grandes cantidades de gases disueltos, incluidos oxígeno , dióxido de carbono y nitrógeno . Estos se disuelven en el agua del océano mediante el intercambio de gases en la superficie del océano, y la solubilidad de estos gases depende de la temperatura y la salinidad del agua. [16] Los cuatro gases más abundantes en la atmósfera terrestre y los océanos son el nitrógeno, el oxígeno, el argón y el dióxido de carbono. En el océano, por volumen, los gases más abundantes disueltos en el agua de mar son el dióxido de carbono (incluidos los iones bicarbonato y carbonato, 14 ml/l en promedio), el nitrógeno (9 ml/l) y el oxígeno (5 ml/l) en equilibrio a 24 °C (75 °F) [122] [123] [124] Todos los gases son más solubles (se disuelven más fácilmente) en agua más fría que en agua más cálida. Por ejemplo, cuando la salinidad y la presión se mantienen constantes, la concentración de oxígeno en el agua casi se duplica cuando la temperatura desciende de 30 °C (86 °F) en un cálido día de verano a 0 °C (32 °F) bajo cero. De manera similar, los gases dióxido de carbono y nitrógeno son más solubles a temperaturas más frías y su solubilidad cambia con la temperatura a diferentes velocidades. [122] [125]
La fotosíntesis en la superficie del océano libera oxígeno y consume dióxido de carbono. El fitoplancton , un tipo de alga microscópica que flota libremente, controla este proceso. Una vez que las plantas han crecido, se consume oxígeno y se libera dióxido de carbono, como resultado de la descomposición bacteriana de la materia orgánica creada por la fotosíntesis en el océano. El hundimiento y la descomposición bacteriana de parte de la materia orgánica en las aguas profundas del océano, en profundidades donde las aguas están fuera de contacto con la atmósfera, provoca una reducción de las concentraciones de oxígeno y un aumento de dióxido de carbono, carbonato y bicarbonato . [98] Este ciclo del dióxido de carbono en los océanos es una parte importante del ciclo global del carbono .
Los océanos representan un importante sumidero de carbono para el dióxido de carbono absorbido de la atmósfera mediante la fotosíntesis y la disolución (ver también secuestro de carbono ). También se presta cada vez más atención a la absorción de dióxido de carbono en los hábitats marinos costeros , como los manglares y las marismas . Este proceso a menudo se denomina " carbono azul ". La atención se centra en estos ecosistemas porque son fuertes sumideros de carbono, así como hábitats ecológicamente importantes amenazados por las actividades humanas y la degradación ambiental .
A medida que el agua de los océanos profundos circula por todo el mundo, contiene gradualmente menos oxígeno y gradualmente más dióxido de carbono a medida que pasa más tiempo lejos del aire en la superficie. Esta disminución gradual en la concentración de oxígeno ocurre a medida que la materia orgánica que se hunde se descompone continuamente durante el tiempo que el agua está fuera de contacto con la atmósfera. [98] La mayoría de las aguas profundas del océano todavía contienen concentraciones relativamente altas de oxígeno suficientes para que la mayoría de los animales sobrevivan. Sin embargo, algunas zonas oceánicas tienen muy poco oxígeno debido a largos períodos de aislamiento del agua de la atmósfera. Estas áreas deficientes en oxígeno, llamadas zonas mínimas de oxígeno o aguas hipóxicas , generalmente empeorarán por los efectos del cambio climático en los océanos . [127] [128]
El valor del pH en la superficie de los océanos ( pH medio global en la superficie ) se encuentra actualmente aproximadamente en el rango de 8,05 [129] a 8,08. [130] Esto lo hace ligeramente alcalino . El valor del pH en la superficie solía ser de aproximadamente 8,2 durante los últimos 300 millones de años. [131] Sin embargo, entre 1950 y 2020, el pH promedio de la superficie del océano cayó de aproximadamente 8,15 a 8,05. [132] Las emisiones de dióxido de carbono procedentes de las actividades humanas son la causa principal de este proceso llamado acidificación de los océanos , con niveles de dióxido de carbono (CO 2 ) atmosférico que superan las 410 ppm (en 2020). [133] El CO 2 de la atmósfera es absorbido por los océanos. Esto produce ácido carbónico (H 2 CO 3 ) que se disocia en un ion bicarbonato ( HCO−3) y un ion hidrógeno (H + ). La presencia de iones de hidrógeno libres (H + ) reduce el pH del océano.
Existe un gradiente natural de pH en el océano que está relacionado con la descomposición de la materia orgánica en las aguas profundas, lo que reduce lentamente el pH con la profundidad: el valor del pH del agua de mar es naturalmente tan bajo como 7,8 en las aguas profundas del océano como resultado de la degradación. de materia orgánica allí. [134] Puede llegar a 8,4 en aguas superficiales en áreas de alta productividad biológica . [98]
La definición de pH medio global de la superficie se refiere a la capa superior del agua del océano, hasta unos 20 o 100 m de profundidad. En comparación, la profundidad media del océano es de unos 4 km. El valor del pH más abajo (por debajo de 100 m) aún no se ha visto afectado de la misma manera por la acidificación de los océanos. Hay una gran masa de agua más profunda donde todavía existen gradientes naturales de pH de 8,2 a aproximadamente 7,8 y tomará mucho tiempo acidificar estas aguas, e igualmente mucho tiempo recuperarse de esa acidificación. Pero como la capa superior del océano (la zona fótica ) es crucial para su productividad marina, cualquier cambio en el valor del pH y la temperatura de la capa superior puede tener muchos efectos en cadena, por ejemplo en la vida marina y las corrientes oceánicas (ver también efectos del cambio climático en los océanos ). [98]
La cuestión clave en términos de la penetración de la acidificación de los océanos es la forma en que el agua superficial se mezcla con el agua más profunda o no se mezcla (la falta de mezcla se llama estratificación del océano ). Esto a su vez depende de la temperatura del agua y, por lo tanto, es diferente entre las regiones tropicales y polares (ver océano#Temperatura). [98]
Las propiedades químicas del agua de mar complican la medición del pH y existen varias escalas de pH distintas en la oceanografía química . [135] No existe una escala de pH de referencia universalmente aceptada para el agua de mar y la diferencia entre mediciones basadas en múltiples escalas de referencia puede ser de hasta 0,14 unidades. [136]
La alcalinidad es el equilibrio de bases (aceptores de protones) y ácidos (donantes de protones) en el agua de mar o, incluso, en cualquier agua natural. La alcalinidad actúa como un amortiguador químico , regulando el pH del agua de mar. Si bien hay muchos iones en el agua de mar que pueden contribuir a la alcalinidad, muchos de ellos se encuentran en concentraciones muy bajas. Esto significa que los iones carbonato, bicarbonato y borato son los únicos contribuyentes importantes a la alcalinidad del agua de mar en mar abierto con aguas bien oxigenadas. Los dos primeros de estos iones aportan más del 95% de esta alcalinidad. [98]
La ecuación química para la alcalinidad del agua de mar es:
El crecimiento de fitoplancton en las aguas superficiales del océano conduce a la conversión de algunos iones de bicarbonato y carbonato en materia orgánica. Parte de esta materia orgánica se hunde en las profundidades del océano, donde se descompone nuevamente en carbonato y bicarbonato. Este proceso está relacionado con la productividad oceánica o producción primaria marina . Por tanto, la alcalinidad tiende a aumentar con la profundidad y también a lo largo de la circulación termohalina global desde el Atlántico hasta el Pacífico y el Océano Índico, aunque estos aumentos son pequeños. Las concentraciones varían en general sólo en un pequeño porcentaje. [98] [134]
La absorción de CO 2 de la atmósfera no afecta la alcalinidad del océano . [137] : 2252 Sin embargo, esto conduce a una reducción en el valor del pH (lo que se denomina acidificación del océano ). [133]
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Las aguas del océano contienen muchos elementos químicos en forma de iones disueltos. Los elementos disueltos en las aguas del océano tienen una amplia gama de concentraciones. Algunos elementos tienen concentraciones muy altas, de varios gramos por litro, como el sodio y el cloruro , y juntos constituyen la mayoría de las sales del océano. Otros elementos, como el hierro , están presentes en pequeñas concentraciones de apenas unos pocos nanogramos (10-9 gramos ) por litro. [116]
La concentración de cualquier elemento depende de su tasa de suministro al océano y de su tasa de eliminación. Los elementos ingresan al océano desde los ríos, la atmósfera y las fuentes hidrotermales . Los elementos se eliminan del agua del océano hundiéndose y enterrandose en sedimentos o evaporándose a la atmósfera en el caso del agua y algunos gases. Al estimar el tiempo de residencia de un elemento, los oceanógrafos examinan el equilibrio entre entrada y eliminación. El tiempo de residencia es el tiempo promedio que el elemento pasaría disuelto en el océano antes de ser eliminado. Los elementos muy abundantes en el agua del océano, como el sodio, tienen altas tasas de entrada. Esto refleja una gran abundancia en las rocas y una rápida erosión de las mismas, junto con una eliminación muy lenta del océano debido a que los iones de sodio son comparativamente no reactivos y altamente solubles. Por el contrario, otros elementos como el hierro y el aluminio son abundantes en las rocas pero muy insolubles, lo que significa que los aportes al océano son bajos y su eliminación es rápida. Estos ciclos representan parte del principal ciclo global de elementos que ha ocurrido desde que se formó la Tierra por primera vez. Los tiempos de residencia de los elementos muy abundantes en el océano se estiman en millones de años, mientras que para los elementos altamente reactivos e insolubles, los tiempos de residencia son sólo cientos de años. [116]
Algunos elementos, como el nitrógeno , el fósforo , el hierro y el potasio , esenciales para la vida, son componentes importantes del material biológico y se conocen comúnmente como " nutrientes ". El nitrato y el fosfato tienen tiempos de residencia en el océano de 10.000 [140] y 69.000 [141] años, respectivamente, mientras que el potasio es un ion mucho más abundante en el océano con un tiempo de residencia de 12 millones [142] años. El ciclo biológico de estos elementos significa que esto representa un proceso de eliminación continua de la columna de agua del océano a medida que el material orgánico en degradación se hunde en el fondo del océano como sedimento .
El fosfato procedente de la agricultura intensiva y de las aguas residuales no tratadas se transporta a través de la escorrentía a los ríos y las zonas costeras hasta el océano, donde se metaboliza. Con el tiempo, se hunde en el fondo del océano y ya no está disponible para los humanos como recurso comercial. [143] La producción de roca de fosfato , un ingrediente esencial en los fertilizantes inorgánicos , [144] es un proceso geológico lento que ocurre en algunos de los sedimentos oceánicos del mundo, lo que convierte a la apatita sedimentaria (fosfato) explotable en un recurso no renovable (ver pico de fósforo ). . Esta pérdida neta continua por deposición de fosfato no renovable procedente de actividades humanas puede convertirse en un problema de recursos para la producción de fertilizantes y la seguridad alimentaria en el futuro. [145] [146]
La vida dentro del océano evolucionó 3 mil millones de años antes que la vida en la tierra. Tanto la profundidad como la distancia a la costa influyen fuertemente en la biodiversidad de las plantas y animales presentes en cada región. [148] La diversidad de vida en el océano es inmensa e incluye:
La vida marina , vida marina o vida oceánica son las plantas , animales y otros organismos que viven en el agua salada de los mares u océanos, o en el agua salobre de los estuarios costeros . A un nivel fundamental, la vida marina afecta la naturaleza del planeta. Los organismos marinos, en su mayoría microorganismos , producen oxígeno y secuestran carbono . La vida marina, en parte, da forma y protege las costas, y algunos organismos marinos incluso ayudan a crear nuevas tierras (por ejemplo, formando arrecifes de coral ).
Las especies marinas varían en tamaño desde microscópicas como el fitoplancton , que puede ser tan pequeño como 0,02 micrómetros , hasta enormes cetáceos como la ballena azul , el animal más grande conocido, que alcanza los 33 m (108 pies) de longitud. [150] [151] Se ha estimado que los microorganismos marinos, incluidos los protistas y las bacterias y sus virus asociados, constituyen aproximadamente el 70% [152] o aproximadamente el 90% [153] [149] de la biomasa marina total . La vida marina se estudia científicamente tanto en biología marina como en oceanografía biológica . El término marino proviene del latín mare , que significa "mar" u "océano".
El océano ha estado vinculado a la actividad humana a lo largo de la historia. Estas actividades sirven para una amplia variedad de propósitos, incluyendo navegación y exploración , guerra naval , viajes, transporte marítimo y comercio , producción de alimentos (por ejemplo , pesca , caza de ballenas , cultivo de algas , acuicultura ), ocio ( cruceros , vela , pesca en embarcaciones recreativas , buceo ) . , generación de energía (ver energía marina y energía eólica marina ), industrias extractivas ( perforaciones marinas y minería en aguas profundas ), producción de agua dulce mediante desalinización .
Muchos de los bienes del mundo se transportan por barco entre los puertos marítimos del mundo . [159] Grandes cantidades de mercancías se transportan a través del océano, especialmente a través del Atlántico y alrededor de la Cuenca del Pacífico. [160] Muchos tipos de carga, incluidos productos manufacturados, normalmente se transportan en contenedores de tamaño estándar con cerradura que se cargan en buques portacontenedores especialmente construidos en terminales exclusivas . [161] La contenerización aumentó enormemente la eficiencia y redujo el costo del envío de productos por mar. Este fue un factor importante en el auge de la globalización y los aumentos exponenciales del comercio internacional a mediados y finales del siglo XX. [162]
Los océanos son también la principal fuente de suministro para la industria pesquera . Algunas de las principales capturas son camarones , pescado , cangrejos y langosta . [60] La mayor pesquería comercial mundial es la de anchoas , abadejo de Alaska y atún . [163] : 6 Un informe de la FAO de 2020 afirmó que "en 2017, el 34 por ciento de las poblaciones de peces de las pesquerías marinas del mundo fueron clasificadas como sobreexplotadas ". [163] : 54 El pescado y otros productos pesqueros tanto de la pesca silvestre como de la acuicultura se encuentran entre las fuentes de proteínas y otros nutrientes esenciales más consumidas. Los datos de 2017 mostraron que "el consumo de pescado representó el 17 por ciento de la ingesta de proteínas animales de la población mundial". [163] Para satisfacer esta necesidad, los países costeros han explotado los recursos marinos en su zona económica exclusiva . Los buques pesqueros se aventuran cada vez más a explotar poblaciones de peces en aguas internacionales. [164]
El océano tiene una gran cantidad de energía transportada por las olas del océano , las mareas , las diferencias de salinidad y las diferencias de temperatura del océano que pueden aprovecharse para generar electricidad . [165] Las formas de energía marina sostenible incluyen la energía de las mareas , la energía térmica oceánica y la energía de las olas . [165] [166] La energía eólica marina es capturada por turbinas eólicas colocadas en el océano; tiene la ventaja de que la velocidad del viento es mayor que en tierra, aunque la construcción de parques eólicos en alta mar es más costosa. [167] Hay grandes depósitos de petróleo , como petróleo y gas natural , en rocas debajo del fondo del océano. Las plataformas marinas y los equipos de perforación extraen el petróleo o el gas y lo almacenan para transportarlo a tierra. [168]
La "libertad de los mares" es un principio del derecho internacional que data del siglo XVII. Destaca la libertad para navegar por los océanos y desaprueba la guerra que se libra en aguas internacionales . [169] Hoy en día, este concepto está consagrado en la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar (UNCLOS). [169]
La Organización Marítima Internacional y las Naciones Unidas son las dos principales organizaciones legales internacionales involucradas en la gobernanza global de los océanos . La Organización Marítima Internacional (OMI), que fue ratificada en 1958, es la principal responsable de la seguridad, la responsabilidad y la compensación marítimas , y ha celebrado algunos convenios sobre la contaminación marina relacionada con incidentes marítimos. La gobernanza de los océanos es la conducción de políticas, acciones y asuntos relacionados con los océanos del mundo . [170]
Las actividades humanas afectan la vida marina y los hábitats marinos a través de muchas influencias negativas, como la contaminación marina (incluidos los desechos marinos y los microplásticos ) , la sobrepesca , la acidificación de los océanos y otros efectos del cambio climático en los océanos .
Hay muchos efectos del cambio climático en los océanos . Uno de los principales es el aumento de la temperatura de los océanos . A esto están relacionadas las olas de calor marinas más frecuentes . El aumento de la temperatura contribuye al aumento del nivel del mar . Otros efectos incluyen la acidificación de los océanos , la disminución del hielo marino , el aumento de la estratificación de los océanos y la reducción de los niveles de oxígeno . Otro efecto importante son los cambios en las corrientes oceánicas , incluido el debilitamiento de la circulación meridional del Atlántico . [99] Todos estos cambios tienen efectos en cadena que perturban los ecosistemas marinos . La principal causa de estos cambios es el cambio climático debido a las emisiones humanas de gases de efecto invernadero . El dióxido de carbono y el metano son ejemplos de gases de efecto invernadero. Esto conduce al calentamiento de los océanos , porque el océano absorbe la mayor parte del calor adicional del sistema climático . [172] El océano absorbe parte del dióxido de carbono adicional en la atmósfera . Esto hace que el valor del pH del océano baje. [173] Los científicos estiman que el océano absorbe alrededor del 25% de todas las emisiones de CO 2 causadas por el hombre . [173]
La estratificación de la temperatura del océano es la diferencia de temperatura entre las distintas capas del océano. Aumenta a medida que la superficie del océano se calienta debido al aumento de la temperatura del aire. [174] : 471 La disminución en la mezcla de las capas del océano estabiliza el agua cálida cerca de la superficie. También reduce la circulación de agua fría y profunda. La mezcla vertical reducida dificulta que el océano absorba el calor. Por lo tanto, una proporción mayor del calentamiento futuro irá a la atmósfera y a la tierra. Un resultado es un aumento en la cantidad de energía disponible para ciclones tropicales y otras tormentas. Otro resultado es una disminución de los nutrientes para los peces en las capas superiores del océano. Estos cambios también reducen la capacidad del océano para almacenar carbono . [175] Al mismo tiempo, los contrastes en la salinidad están aumentando. Las zonas saladas son cada vez más saladas y las zonas más frescas, menos saladas. [176]
El agua más caliente no puede contener la misma cantidad de oxígeno que el agua fría. Como resultado, el oxígeno de los océanos pasa a la atmósfera. Una mayor estratificación térmica puede reducir el suministro de oxígeno desde las aguas superficiales a las aguas más profundas. Esto reduce aún más el contenido de oxígeno del agua. [177] El océano ya ha perdido oxígeno en toda su columna de agua . Las zonas mínimas de oxígeno se están expandiendo en todo el mundo. [174] : 471
Estos cambios dañan los ecosistemas marinos , lo que puede acelerar la extinción de especies [178] o provocar explosiones demográficas, alterando la distribución de las especies. [99] Esto también afecta a la pesca costera y al turismo. El aumento de la temperatura del agua también dañará varios ecosistemas oceánicos, como los arrecifes de coral . El efecto directo es el blanqueamiento de los corales en estos arrecifes, que son sensibles incluso a cambios de temperatura menores, por lo que un pequeño aumento de temperatura podría tener un impacto significativo en estos ambientes. La acidificación de los océanos y el aumento de la temperatura también afectarán la productividad y distribución de las especies dentro del océano, amenazando la pesca y alterando los ecosistemas marinos. La pérdida de hábitats de hielo marino debido al calentamiento afectará gravemente a las numerosas especies polares que dependen de él. Las interacciones entre muchos de estos factores del cambio climático aumentan las presiones sobre el sistema climático y los ecosistemas oceánicos. [99]La contaminación marina se produce cuando sustancias utilizadas o diseminadas por el hombre, como residuos industriales , agrícolas y residenciales , partículas , ruido , exceso de dióxido de carbono u organismos invasores ingresan al océano y causan allí efectos nocivos. La mayoría de estos residuos (80%) provienen de actividades terrestres, aunque el transporte marítimo también contribuye significativamente. [179] Es una combinación de productos químicos y basura, la mayor parte de la cual proviene de fuentes terrestres y es arrastrada o arrastrada al océano. Esta contaminación produce daños al medio ambiente, a la salud de todos los organismos y a las estructuras económicas en todo el mundo. [180] Dado que la mayoría de los insumos provienen de la tierra, ya sea a través de los ríos , las aguas residuales o la atmósfera, significa que las plataformas continentales son más vulnerables a la contaminación. La contaminación del aire también es un factor contribuyente al arrastrar hierro, ácido carbónico, nitrógeno , silicio, azufre, pesticidas o partículas de polvo al océano. [181] La contaminación a menudo proviene de fuentes difusas , como escorrentías agrícolas, escombros arrastrados por el viento y polvo. Estas fuentes difusas se deben en gran medida a la escorrentía que ingresa al océano a través de los ríos, pero los desechos y el polvo arrastrados por el viento también pueden influir, ya que estos contaminantes pueden depositarse en los cursos de agua y los océanos. [182] Las vías de contaminación incluyen descargas directas, escorrentías terrestres, contaminación de barcos , contaminación de sentinas , contaminación atmosférica y, potencialmente, minería en aguas profundas .
Los tipos de contaminación marina se pueden agrupar en contaminación por desechos marinos , contaminación plástica , incluidos los microplásticos , acidificación de los océanos , contaminación por nutrientes , toxinas y ruido submarino. La contaminación plástica en el océano es un tipo de contaminación marina por plásticos , que varían en tamaño desde material original de gran tamaño, como botellas y bolsas, hasta microplásticos formados a partir de la fragmentación de material plástico. Los desechos marinos son principalmente basura humana desechada que flota o está suspendida en el océano. La contaminación plástica es perjudicial para la vida marina .La contaminación plástica marina es un tipo de contaminación marina por plásticos , que varían en tamaño desde materiales originales de gran tamaño, como botellas y bolsas, hasta microplásticos formados a partir de la fragmentación de material plástico. Los desechos marinos son principalmente basura humana desechada que flota o está suspendida en el océano. El ochenta por ciento de los desechos marinos son plásticos . [183] [184] Los microplásticos y nanoplásticos resultan de la descomposición o fotodegradación de los desechos plásticos en aguas superficiales, ríos u océanos. Recientemente, los científicos han descubierto nanoplásticos en las fuertes nevadas, en concreto unas 3.000 toneladas que cubren Suiza cada año. [185]
Se estima que a finales de 2013 hay una reserva de 86 millones de toneladas de desechos marinos plásticos en los océanos de todo el mundo, suponiendo que el 1,4% de los plásticos mundiales producidos entre 1950 y 2013 hayan entrado en los océanos y se hayan acumulado allí. [186] Se estima que el consumo mundial de plásticos será de 300 millones de toneladas por año a partir de 2022, de las cuales alrededor de 8 millones de toneladas terminarán en los océanos como macroplásticos. [187] [188] Aproximadamente 1,5 millones de toneladas de microplásticos primarios terminan en los mares. Alrededor del 98% de este volumen proviene de actividades terrestres y el 2% restante de actividades marítimas. [188] [189] [190] Se estima que entre 19 y 23 millones de toneladas de plástico se filtran a los ecosistemas acuáticos anualmente. [191] La Conferencia de las Naciones Unidas sobre los Océanos de 2017 estimó que los océanos podrían contener más peso en plásticos que peces para el año 2050. [192]
Los 10 ríos mejor clasificados transportan entre el 88 y el 95% de la carga mundial al mar
La protección de los océanos sirve para salvaguardar los ecosistemas de los océanos de los que dependen los seres humanos. [196] [197] Proteger estos ecosistemas de amenazas es un componente importante de la protección ambiental . Una de las medidas de protección es la creación y aplicación de áreas marinas protegidas (AMP). Quizás sea necesario considerar la protección marina dentro de un contexto nacional, regional e internacional. [198] Otras medidas incluyen políticas que exigen transparencia en la cadena de suministro, políticas para prevenir la contaminación marina, asistencia a los ecosistemas (por ejemplo, para los arrecifes de coral ) y apoyo a los productos pesqueros sostenibles (por ejemplo , prácticas de pesca sostenibles y tipos de acuicultura ). También está la protección de los recursos y componentes marinos cuya extracción o alteración causaría daños sustanciales, la participación de públicos más amplios y comunidades afectadas [199] y el desarrollo de proyectos de limpieza de océanos ( eliminación de la contaminación plástica marina ). Ejemplos de estos últimos incluyen Clean Oceans International y The Ocean Cleanup .
En 2021, 43 científicos expertos publicaron la primera versión del marco científico que, a través de la integración, revisión , aclaraciones y estandarización , permite evaluar los niveles de protección de las áreas marinas protegidas y puede servir como guía para cualquier esfuerzo posterior para mejorar, planificar y monitorear. Calidad y alcance de la protección marina. Algunos ejemplos son los esfuerzos hacia el objetivo de protección del 30% del "Acuerdo Global para la Naturaleza" [200] y el Objetivo de Desarrollo Sostenible 14 de las Naciones Unidas ("vida submarina"). [201] [202]
En marzo de 2023 se firmó un Tratado de Alta Mar. Es jurídicamente vinculante. El principal logro es la nueva posibilidad de crear áreas marinas protegidas en aguas internacionales. De este modo, el acuerdo permitirá proteger el 30% de los océanos de aquí a 2030 (parte del objetivo 30x30 ). [203] [204] El tratado tiene artículos sobre el principio "quien contamina paga" y diferentes impactos de las actividades humanas, incluidas áreas más allá de la jurisdicción nacional de los países que realizan esas actividades. El acuerdo fue adoptado por los 193 Estados miembros de las Naciones Unidas. [205]
Los océanos ocupan aproximadamente 3,35×10
8
km
2
de superficie. Hay 377412 km de costas oceánicas en el mundo.
Como aproximación, el Océano Ártico puede considerarse como un estuario del Océano Atlántico.
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