Los océanos

Una parcela de agua puede calentarse en el trópico, perder agua por evaporación, ser desplazada por el viento, mezclarse con otra masa, liberar calor a la atmósfera, hundirse en una región de alta latitud y regresar siglos después a capas próximas a la superficie. Durante ese recorrido transporta sales, oxígeno, carbono, nutrientes y organismos. No sigue una tubería fija ni conserva intactas todas sus propiedades: forma parte de un fluido estratificado, turbulento y conectado con la atmósfera, el hielo, los continentes y el fondo marino.

Este capítulo responde a una pregunta: ¿cómo convierte el océano diferencias de energía, composición y movimiento en una circulación capaz de sostener vida y modificar el clima? La respuesta exige relacionar la forma de las cuencas con la estructura vertical del agua; distinguir temperatura, salinidad y densidad; separar olas, mareas y corrientes; y seguir los intercambios de calor, gases y nutrientes. También exige reconocer una dificultad básica: la superficie puede observarse continuamente desde el espacio, pero el volumen oceánico debe reconstruirse a partir de mediciones dispersas.

El capítulo 50 explicó cómo la atmósfera transporta energía y humedad. El océano responde a sus vientos y le devuelve calor y vapor, pero posee mucha más capacidad térmica y circula en escalas temporales diferentes. El capítulo 52 examina el hielo, las costas y el nivel del mar. El capítulo 53 reunirá estos componentes dentro del sistema climático.

51.1. Cuencas oceánicas y estructura de la columna de agua#

Los nombres Atlántico, Pacífico, Índico, Ártico y Austral ayudan a localizar regiones, pero no describen recipientes aislados. El agua atraviesa sus fronteras convencionales y conecta las cuencas. Continentes, estrechos, dorsales, mesetas y umbrales submarinos restringen esos intercambios, desvían corrientes y separan masas de agua a ciertas profundidades. La geometría del fondo no es un decorado pasivo: condiciona por dónde puede circular el océano.

Relieve del fondo. Desde una costa típica, la plataforma continental prolonga el continente bajo aguas relativamente someras hasta el quiebre de plataforma. El talud continental desciende con mayor pendiente hacia el océano profundo y puede estar cortado por cañones. En muchos márgenes, una elevación o pie continental formado por sedimentos enlaza el talud con las llanuras abisales. Las dorsales mediooceánicas son cadenas volcánicas donde se crea corteza; las fosas acompañan muchas zonas de subducción; los montes submarinos, mesetas y fracturas añaden relieve. Una llanura abisal es extensa y poco inclinada, no perfectamente lisa ni carente de vida. (NOAA, Ocean Floor Features; USGS, Ocean 101)

Capas físicas. El viento y el oleaje mezclan una capa superficial cuyo espesor cambia con la estación, la intensidad del viento, el calentamiento y el aporte de agua dulce. Debajo puede aparecer una termoclina, donde la temperatura disminuye con rapidez; una haloclina, donde cambia rápidamente la salinidad; o, si el cambio dominante es de densidad, una picnoclina. Sus posiciones no son universales. Una termoclina tropical persistente no equivale a la estratificación estacional que aparece y desaparece en latitudes medias. (NOAA, What Is a Thermocline?)

Zonas de luz. Esta división responde a otra pregunta. En la zona eufótica hay luz suficiente para que la fotosíntesis pueda superar la respiración durante parte del tiempo; su profundidad varía con la claridad del agua y no coincide necesariamente con la capa de mezcla. Por debajo, la luz disminuye hasta resultar insuficiente para la fotosíntesis y finalmente desaparece. Que un ambiente sea oscuro no significa que esté vacío: recibe materia que desciende, alberga organismos adaptados y, en lugares como fuentes hidrotermales, puede sostener producción basada en energía química. (NOAA, How Far Does Light Travel in the Ocean?)

Presión. Aumenta con la profundidad por el peso del agua situada encima. Para una primera aproximación:

Aquí, $p_0$ es la presión en la superficie, $\rho$ la densidad, $g$ la aceleración gravitatoria y $h$ la profundidad. Como el agua se comprime poco, el aumento es casi lineal, alrededor de una atmósfera adicional por cada 10 m. Esta regla orienta, pero el cálculo preciso utiliza la densidad local y distingue profundidad geométrica de presión medida.

51.2. Salinidad, temperatura y densidad#

El agua de mar contiene iones disueltos, gases, materia orgánica y partículas. La salinidad resume la proporción de material disuelto mediante propiedades medibles como la conductividad. En oceanografía moderna se distingue, entre otras magnitudes, la Salinidad Práctica derivada de conductividad y la Salinidad Absoluta usada para calcular propiedades termodinámicas; no debe tratarse sin más como «gramos de sal común por litro». La composición iónica mayoritaria es bastante estable en el océano abierto, pero la salinidad cambia porque se añade o retira agua y porque las masas se mezclan. (TEOS-10, Thermodynamic Equation of Seawater)

La evaporación elimina agua y deja la mayor parte de las sales, por lo que tiende a aumentar la salinidad superficial. La precipitación, los ríos y el deshielo la reducen; la formación de hielo marino expulsa gran parte de las sales hacia el agua circundante, mientras su fusión aporta agua relativamente dulce. Ningún proceso actúa solo. Una región con mucha evaporación puede no ser la más salina si las corrientes exportan su agua o importan otra más fresca.

La densidad del agua de mar depende sobre todo de temperatura, salinidad y presión. En condiciones habituales, enfriar o aumentar la salinidad eleva la densidad; la presión también la incrementa ligeramente por compresión. Pero la ecuación de estado es no lineal: el mismo cambio de temperatura no produce idéntico efecto en todos los rangos, y dos masas con igual densidad pueden tener combinaciones distintas de temperatura y salinidad. Por eso los oceanógrafos comparan perfiles y superficies de densidad, no sólo mapas separados de temperatura y salinidad.

Cuando agua menos densa descansa sobre agua más densa, la columna está estratificada y el intercambio vertical requiere energía. El calentamiento o aporte de agua dulce en superficie puede reforzar esa estabilidad. El enfriamiento, la evaporación, el rechazo de sal durante la formación de hielo y el viento pueden debilitarla y favorecer mezcla o convección. «Más salada se hunde» es, por tanto, una regla incompleta: importa la densidad resultante, el entorno a la misma presión y la posibilidad dinámica de que el agua alcance profundidad.

La mezcla transporta calor, sal, oxígeno y nutrientes. Una barrera de densidad fuerte puede mantener agua cálida y bien iluminada sobre agua fría rica en nutrientes, pero limitar el suministro hacia la superficie. Si el viento profundiza la capa mezclada, puede incorporar nutrientes y enfriar la superficie; si el calentamiento restablece la estratificación, los organismos quedan de nuevo separados de parte de esa reserva. La biología depende así de la física sin quedar determinada sólo por ella.

Una propiedad observada conserva información sobre la historia de la masa de agua, pero no identifica por sí sola dónde ni mediante qué proceso adquirió su valor.

51.3. Vientos, corrientes y circulación profunda#

El viento ejerce una tensión sobre la superficie y transfiere cantidad de movimiento al agua. La rotación terrestre desvía el flujo: en una capa ideal, el movimiento cambia de dirección con la profundidad y el transporte integrado queda aproximadamente a la derecha del viento en el hemisferio norte y a la izquierda en el sur. Costas y variaciones espaciales del viento obligan al agua a acumularse, separarse o desplazarse verticalmente. Este transporte de Ekman es una relación de gran escala; no significa que cada molécula superficial viaje exactamente perpendicular al viento.

A medida que el agua se acumula, la superficie del mar adquiere pendientes pequeñas pero dinámicamente importantes. El gradiente de presión asociado puede equilibrarse aproximadamente con el efecto de Coriolis y producir una corriente casi paralela a los contornos de altura del mar. Viento, rotación y geometría de las cuencas organizan grandes giros subtropicales y subpolares. La vorticidad, medida de la tendencia local del fluido a rotar, cambia y se redistribuye bajo restricciones ligadas a la forma esférica del planeta. Esa dinámica contribuye a que muchas corrientes de borde occidental —como la Corriente del Golfo o Kuroshio— sean más estrechas e intensas que sus contrapartes orientales. Remolinos y meandros transportan una fracción importante del calor y mezclan propiedades entre regiones.

En algunas regiones de alta latitud, el enfriamiento, los cambios de salinidad y la mezcla producen aguas suficientemente densas para hundirse y extenderse a profundidad. En otras, masas intermedias se forman por subducción sin alcanzar el fondo. El agua profunda y de fondo fluye condicionada por cuencas, dorsales y pasos, se mezcla lentamente con aguas vecinas y finalmente retorna hacia niveles superiores mediante una combinación de mezcla impulsada por mareas, vientos del océano Austral y otros procesos.

La circulación de vuelco meridional describe transportes integrados hacia el norte y el sur y sus retornos a distintas profundidades. No es una sola corriente ni una cinta mecánica con una velocidad uniforme. La densidad ayuda a establecer dónde pueden formarse masas profundas, pero el viento, la mezcla, las mareas y la topografía son también esenciales. «Circulación termohalina» resulta útil si recuerda la función de temperatura y salinidad; resulta engañoso si las presenta como motores exclusivos. (NOAA, Currents Tutorial; IPCC, Ocean, Cryosphere and Sea Level Change)

51.4. Olas, mareas y afloramientos#

Una ola es una perturbación que transporta energía. En una ola superficial producida por viento, las partículas de agua describen trayectorias aproximadamente orbitales; no cruzan todo el océano junto con la cresta. El tamaño del oleaje depende de la velocidad y duración del viento y de la distancia sobre la que sopla. Al entrar en aguas someras, la interacción con el fondo reduce la velocidad, acorta la longitud de onda, aumenta la altura relativa y puede provocar la rotura. Corrientes, profundidad y forma de la costa modifican el resultado local. (NOAA, Why Does the Ocean Have Waves?)

Un tsunami también es una onda, pero no es una ola de viento ni una «marea gigante». Surge cuando un gran volumen de agua se desplaza con rapidez, por ejemplo durante ciertos terremotos submarinos, deslizamientos o erupciones. Su longitud de onda enorme le permite viajar muy deprisa en aguas profundas con poca altura visible; al aproximarse a la costa disminuye su velocidad y puede crecer o inundar tierra. No todos los terremotos generan tsunamis y la forma de cada costa altera la amenaza.

Las mareas son ondas de periodo largo producidas principalmente por la gravedad diferencial de la Luna y el Sol junto con la rotación del sistema Tierra-Luna. La explicación de «dos abultamientos» sólo es un comienzo: continentes, profundidad, fricción, resonancia y rotación organizan patrones con uno o dos ciclos principales diarios, amplitudes y horarios diferentes. La pleamar no tiene por qué coincidir con el paso de la Luna por el meridiano local. El ascenso y descenso del nivel se acompaña de corrientes de marea que pueden intensificarse en estrechos y estuarios. (NOAA, Tides and Water Levels Tutorial)

El afloramiento lleva agua subsuperficial hacia capas próximas a la superficie. A lo largo de ciertas costas, un viento paralelo puede producir transporte de Ekman alejando agua superficial; otra agua asciende para reemplazarla. También existe afloramiento en divergencias ecuatoriales y mar abierto. El proceso inverso, el hundimiento o downwelling, concentra agua superficial y la desplaza hacia abajo. Ambos dependen de la orientación del viento, el hemisferio, la costa, la estratificación y la evolución temporal. (NOAA, What Is Upwelling?)

El agua aflorada suele ser fría y rica en nutrientes porque procede de capas donde la materia orgánica ha sido remineralizada, es decir, descompuesta y devuelta a formas inorgánicas disueltas. Puede sostener abundante fitoplancton y pesquerías, pero «más nutrientes» no garantiza un ecosistema sano. Una producción intensa seguida de descomposición puede consumir oxígeno; la advección, o transporte por el movimiento del agua, puede llevar aguas pobres en oxígeno, y los aportes excesivos desde tierra pueden agravar la hipoxia. La productividad depende además de luz, micronutrientes, pastoreo y tiempo de residencia.

51.5. Intercambios de calor, gases y nutrientes#

El océano intercambia calor con la atmósfera mediante radiación y flujos turbulentos de calor sensible y latente; este último acompaña la evaporación. La mayor parte de la energía solar absorbida queda en los primeros metros o decenas de metros, aunque la penetración depende de la longitud de onda y puede alcanzar más profundidad en aguas claras. La radiación infrarroja y los flujos turbulentos actúan muy cerca de la superficie. Las corrientes redistribuyen luego la energía. Debido a su gran masa y capacidad térmica, el océano puede absorber y almacenar enormes cantidades de calor sin cambiar de temperatura tan deprisa como la atmósfera, pero esa absorción no es uniforme ni instantánea. Desde 1971, el océano ha almacenado la mayor parte de la energía adicional acumulada en el sistema climático; ese hecho y sus consecuencias se desarrollarán en los capítulos 53 y 26. (IPCC, Climate Change 2021: Chapter 9)

Los gases cruzan la interfaz aire-mar en ambas direcciones. La diferencia entre concentraciones efectivas, la solubilidad, la temperatura, el viento, las burbujas y el estado de la superficie influyen en el flujo. El agua fría suele disolver más gas que el agua cálida, pero una región puede emitir dióxido de carbono aunque sea fría si las corrientes llevan a la superficie agua rica en carbono. Un mapa de temperatura no basta para determinar el sentido del intercambio.

Cuando el océano absorbe dióxido de carbono, parte reacciona con el agua y modifica el sistema carbonato. Un esquema simplificado separa dos equilibrios relevantes:

En tratamientos cuantitativos, el dióxido de carbono acuoso y el ácido carbónico suelen agruparse como ${\mathrm{CO}}_2^{\ast }$, porque la fracción presente como ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{CO}}_3$ es pequeña. El resultado del carbono añadido es una disminución del pH y de la disponibilidad relativa de carbonato: acidificación oceánica. El término describe un desplazamiento hacia valores menos alcalinos; no significa que el océano abierto se haya vuelto ácido, es decir, que su pH medio haya caído por debajo de 7. Como el pH es logarítmico y el sistema posee amortiguación química, una variación numérica pequeña puede representar un cambio químico relevante. (NOAA Ocean Acidification Program, What Is Ocean Acidification?)

En la zona iluminada, fitoplancton, algas y plantas marinas convierten carbono inorgánico en materia orgánica mediante fotosíntesis. Esa materia pasa por redes alimentarias; una fracción se respira de nuevo cerca de la superficie y otra desciende como partículas, agregados o cuerpos. La remineralización aeróbica por microorganismos y animales consume oxígeno y libera nutrientes y carbono disuelto; donde el oxígeno escasea pueden dominar otras vías microbianas. Esta bomba biológica de carbono reduce temporalmente el carbono superficial y transporta una parte hacia profundidad, pero no es una cinta unidireccional: mezcla, migraciones, disolución y circulación pueden devolver materiales.

Nitrógeno, fósforo, hierro y otros elementos limitan la producción en combinaciones que cambian entre regiones. Una razón elemental observada en una muestra no es una receta universal para toda vida marina. La luz puede limitar en invierno o a profundidad; el hierro puede ser escaso incluso donde abundan nitrato y fosfato; y el pastoreo puede impedir que una adición de nutrientes se convierta en gran acumulación de fitoplancton. Los ecosistemas resultan de recursos, interacciones biológicas y transporte físico.

51.6. Observación oceánica y conexiones con el clima#

Una campaña desde barco puede bajar un instrumento CTD —conductividad, temperatura y profundidad estimada mediante presión— y cerrar botellas a niveles elegidos para analizar oxígeno, carbono, nutrientes y otras propiedades. Produce perfiles precisos y muestras que muchos sensores autónomos no pueden obtener. Su limitación es espacial y temporal: un buque recorre líneas, no observa a la vez todo el océano. Programas repetidos como GO-SHIP convierten esas secciones en referencias para detectar cambios de la circulación, el calor, el carbono y la ventilación profunda. (GO-SHIP, A Platform for Integrated Multidisciplinary Ocean Science)

Los flotadores Argo descienden, derivan y vuelven periódicamente a la superficie mientras miden presión, temperatura y salinidad; algunos incorporan oxígeno, nitrato, pH, fluorescencia de clorofila —de la que se estima clorofila-a—, partículas y luz. Su cobertura transformó la observación del océano superior, pero un perfil cada varios días y separado cientos de kilómetros de otros no resuelve cada frente, remolino o costa. El hielo, los mares marginales, el fondo abisal y algunos procesos rápidos requieren instrumentos y estrategias adicionales. (Argo, What Makes a Float Part of Argo?; Argo, How Do Floats Work?)

Satélites miden la altura de la superficie, su temperatura radiométrica, color, rugosidad, hielo y otros rasgos. De pendientes de altura se infieren corrientes geostróficas, flujos en los que el gradiente de presión asociado al desnivel se equilibra aproximadamente con el efecto de Coriolis; del color se estiman propiedades ópticas relacionadas con partículas y fitoplancton. Son mediciones de la superficie o inferencias dependientes de algoritmos, nubes y calibración: no ven directamente una corriente a 3 000 m ni cuentan todas las especies. Mareógrafos, boyas, fondeos, radares costeros, planeadores, vehículos autónomos, sensores acústicos y animales instrumentados completan partes diferentes del sistema.

Las observaciones se combinan con modelos mediante asimilación de datos, que integra mediciones, un estado modelado previo y sus incertidumbres para reconstruir un estado inicial coherente. Un modelo oceánico debe representar movimiento, mezcla, intercambio con atmósfera y hielo y, según su propósito, química y ecosistemas. La resolución insuficiente obliga a parametrizar procesos menores que la malla; los errores de forzamiento, batimetría y observación también importan. Coincidir con la temperatura superficial no garantiza que el contenido de calor, la salinidad profunda o el oxígeno estén bien representados.

El océano influye en el clima al almacenar y transportar calor, absorber y liberar carbono, suministrar vapor y cambiar las condiciones de la atmósfera. A su vez, vientos, precipitación, radiación y hielo modifican al océano. Fenómenos acoplados como El Niño y La Niña no son una causa oceánica seguida de una respuesta atmosférica simple: emergen de retroalimentaciones entre ambos componentes. Separarlos sirve para medir; comprenderlos exige volver a conectarlos.

Ninguna red observa todo con igual resolución. El Sistema Mundial de Observación del Océano coordina variables físicas, biogeoquímicas y biológicas porque diferentes preguntas requieren instrumentos distintos. La ausencia de medición no equivale a ausencia de cambio, pero tampoco autoriza a rellenar vacíos con certeza. Reanálisis y modelos permiten una reconstrucción coherente condicionada por datos y supuestos; no convierten automáticamente una zona poco observada en una zona bien conocida. (IOC-UNESCO, Global Ocean Observing System)

51.7. Preguntas de transferencia#

Agua más salada que no se hunde#

Ejemplo construido. Una lengua superficial es más salada que el agua situada debajo, pero también bastante más cálida. Se afirma que debe hundirse porque «la sal siempre manda». ¿Es correcta la conclusión?

Una boya sube y baja con las olas#

Ejemplo construido. Una boya casi no cambia de posición horizontal mientras pasan crestas durante varios minutos. Alguien concluye que no hubo transporte porque «el agua no avanzó». ¿Qué falta en ese razonamiento?

Afloramiento y peces#

Ejemplo construido. Se pronostica un afloramiento costero intenso y se afirma que la pesca mejorará de inmediato y sin condiciones. ¿Qué cadena causal debería examinarse?

Dos mapas superficiales iguales#

Ejemplo construido. Dos modelos reproducen el mismo mapa de temperatura superficial. Uno almacena demasiado calor bajo la termoclina y el otro mezcla demasiado poco oxígeno hacia profundidad. ¿Puede declararse que ambos representan correctamente el océano?

Fuentes y lecturas del capítulo#

National Oceanic and Atmospheric Administration. Ocean Floor Features; How Far Does Light Travel in the Ocean?; What Is a Thermocline? Introducciones institucionales a la forma de las cuencas, zonas de luz y estructura térmica de la columna. (seafloor; light; thermocline)

U.S. Geological Survey. Ocean 101. Síntesis sobre márgenes continentales, llanuras abisales, dorsales, sedimentos y conexiones geológicas del fondo oceánico. (usgs.gov)

NOAA National Ocean Service. Currents Tutorial; Tides and Water Levels Tutorial; Why Does the Ocean Have Waves?; What Is Upwelling? Material sobre circulación, oleaje, mareas, corrientes costeras y transporte vertical. (currents; tides; waves; upwelling)

NOAA Ocean Acidification Program. What Is Ocean Acidification? Explicación del sistema carbonato, disminución del pH y disponibilidad de carbonato. (oceanacidification.noaa.gov)

Argo Program. What Makes a Float Part of Argo? y How Do Floats Work? Descripción del muestreo autónomo, sensores, ciclo de perfiles, control de flotabilidad y extensión biogeoquímica y abisal. (program; floats)

GO-SHIP. The Global Ocean Ship-Based Hydrographic Investigations Program: A Platform for Integrated Multidisciplinary Ocean Science. Alcance de las secciones hidrográficas repetidas y de sus mediciones físicas y biogeoquímicas de referencia. (UNESCO Open Science)

Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO. The Global Ocean Observing System. Marco internacional para coordinar variables oceánicas físicas, biogeoquímicas, biológicas y ecosistémicas. (ioc.unesco.org)

Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate Change 2021: The Physical Science Basis, capítulos 5 y 9. Evaluaciones de los ciclos biogeoquímicos, la absorción de calor y carbono, la estratificación, la circulación y el cambio oceánico. (chapter 5; chapter 9)

TEOS-10. Thermodynamic Equation of Seawater—2010. Estándar internacional para las propiedades termodinámicas del agua de mar y la distinción entre Salinidad Práctica y Salinidad Absoluta. (teos-10.org)

Bibliografía de la parte VI · Bibliografía general

Última revisión editorial

27 de septiembre de 2026

Cierre de contenidos

27 de septiembre de 2026