mechanisms

El viento sobre la superficie del oc ano est compuesto por un gran n mero de mol culas que golpean peri dicamente las mol culas del agua en la superficie.

De esta manera, parte de la energ a cin tica de las mol culas del aire se transfiere a las mol culas del agua, lo que puede representarse como una tensi n que el aire ejerce sobre el agua.

image

El efecto resultante es la creaci n de remolinos superficiales que, a su vez, afectan a capas m s profundas, transmitiendo la velocidad del viento a una capa superficial del oc ano. De esta manera, la energ a del viento se transfiere a una capa cercana a la superficie del oc ano, aumentando la velocidad del agua en esa zona.

En general, al observar el oc ano, se pueden identificar diversos mecanismos que generan v rtices y turbulencias, contribuyendo as a los procesos de mezcla.

Dentro de la capa superficial, destacan:

• Las olas superficiales generadas por los vientos.
• La circulaci n de Langmuir, que forma hileras visibles desde el aire en la superficie.
• El rompimiento de olas superficiales.

Mientras que entre el borde inferior de la capa de mezcla y la termoclina, se destacan:

• Turbulencias por cizallamiento en el borde superior.
• Ondas internas rompiendo en el borde inferior.
• Convecci n.
• Inestabilidades verticales.

Estos fen menos se representan en el siguiente diagrama:

image

Uno de los fen menos que surge de las corrientes superficiales inducidas por el viento es la conocida circulaci n de Langmuir:

image

Este fen meno se origina de manera similar al transporte de Ekman, donde debido a la fuerza de Coriolis se forman zonas de hundimiento que generan remolinos ascendentes. La circulaci n se completa con la formaci n de una zona de surgencia:

image

En el art culo mencionado en la pr xima imagen se llega a la conclusi n de que existen condiciones espec ficas para la formaci n de la circulaci n de Langmuir, las cuales dependen de diversas variables y de la propia oscilaci n:

image

model

La fuerza el tensión del viento ($\tau_t$) ejercida sobre la superficie puede modelarse seg n la teor a de similaridad de Monin-Obukhov (MOST) como la transferencia de energ a cin tica del aire a la capa superior del oc ano.

Para ello, se asume que el tensión del viento ($\tau_t$) es proporcional a ERROR:9418 y a la diferencia al cuadrado entre el velocidad del aire ($u_a$) y el velocidad del agua ($u_w$). La proporcionalidad se considera mediante la introducci n de ERROR:9419, lo que lleva a la conclusi n de que:

kyon

El modelo de Teor a de Similitud de Monin-Obukhov (MOST) modela la tensi n superficial, que es proporcional al cuadrado de el velocidad del aire ($u_a$) en la superficie y a la densidad del aire ($\rho_a$).

En este caso, la fracci n superficial se estima mediante la densidad de la energ a cin tica, que se correlaciona con la tensi n superficial.

Por lo tanto, se estima que el velocidad del aire ($u_a$) es

kyon

La variable el tensión superficial aire-agua ($\tau$) incluye el tensión del viento ($\tau_t$), el tensión de las olas ($\tau_w$), y el tensión de la viscosidad ($\tau_{\eta}$). Por consiguiente, puede expresarse como:

kyon

Si suponemos una transici n continua en la densidad de energ a en la interfaz entre el aire y el agua, y consideramos que esta energ a es de naturaleza cin tica, entonces con la densidad del aire ($\rho_a$), el velocidad del aire ($u_a$) y el densidad del agua ($\rho_w$), el velocidad del agua ($u_w$), podemos establecer la siguiente relaci n:

$\rho_a u_a^2=\rho_w u_w^2$

Por lo tanto, podemos establecer la relaci n:

kyon

Adem s, podemos considerar que la densidad de energ a tiene la misma unidad que la tensi n superficial, lo que explica la igualdad, ya que en un sistema en equilibrio, las tensiones deben ser iguales.

La relaci n entre el velocidad del aire ($u_a$) y el velocidad del agua ($u_w$) se estudia a trav s de el numero de Langmuir ($La$). Por lo tanto, el n mero de Langmuir se puede definir como la proporci n de la ra z cuadrada de ambas velocidades:

kyon

La velocidad de transferencia del gas en el agua ($k_w$) del gas se describe en funci n de el velocidad del agua ($u_w$), el velocidad del aire ($u_a$), el número de Schmidt ($Sc$), el factor beta del transporte aire a agua de CO2 ($\beta$) y ERROR:9926 de la siguiente manera:

kyon