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Causa de variación en salinidad
Descripción
Al analizar la salinidad y el balance entre la precipitación y la evaporación, se pueden observar las siguientes relaciones:
A: En áreas donde hay una mayor reducción de agua debido a una mayor tasa de evaporación en comparación con la lluvia, se observa una mayor salinidad. Esto se debe a que a medida que el agua se evapora, los minerales y las sales disueltas en el agua se concentran, lo que aumenta la salinidad en la zona. Esta situación ocurre en regiones áridas o semiáridas, donde la evaporación es alta y la precipitación es limitada.
B: Por otro lado, en áreas donde hay una mayor contribución de agua debido a una mayor tasa de lluvia en comparación con la evaporación, se observa una menor salinidad. Esto se debe a que la lluvia aporta agua fresca que diluye las sales y reduce la concentración de minerales disueltos en el suelo y los cuerpos de agua. Estas áreas suelen ser regiones con una alta precipitación o cercanas a fuentes de agua dulce, como ríos o lagos.
Esta imagen ilustra la relación entre la salinidad y el balance de lluvia y evaporación. En las áreas donde la evaporación es mayor que la lluvia, la salinidad tiende a ser alta, mientras que en las áreas donde la lluvia supera a la evaporación, la salinidad tiende a ser baja.
Es importante tener en cuenta que otros factores, como la geología, la circulación de aguas subterráneas y la presencia de corrientes oceánicas, también pueden influir en la salinidad de una región específica. Sin embargo, el balance entre la lluvia y la evaporación es un factor clave para comprender las variaciones de salinidad en diferentes áreas.
ID:(12370, 0)
Relación salinidad y temperatura
Descripción
Si se miden la salinidad y las temperaturas en diferentes profundidades, se observa (en este caso, en una latitud de 9 grados sur) que la relación presenta dos puntos de inflexión:
- Desde la superficie hasta una profundidad de 800 m, se observa un aumento simultáneo de la temperatura y la salinidad.
- Si se continúa descendiendo hasta los 2000 m, la temperatura se mantiene mientras que la salinidad disminuye.
- Pasados los 2000 m, tanto la temperatura como la salinidad continúan aumentando con la profundidad.
Lo interesante es que los 4 grados en los que ocurre este comportamiento corresponden a la temperatura en la que el agua dulce alcanza su máxima densidad. Por ello, se puede interpretar el rango de 800 m a 2000 m como una profundidad en la que el agua 'expulsa la sal', similar a un cambio de fase. Para entender este comportamiento, es necesario primero estudiar cómo se comporta la entropía.
ID:(12371, 0)
Volumen específico
Ecuación
El problema de trabajar con el volumen en el caso del agua marina es que este depende de las variaciones de temperatura, salinidad y presión. Por otro lado, la masa es menos sensible a dichas variaciones, por lo que tiene sentido trabajar con lo que llamamos el volumen específico, que se calcula dividiendo el volumen $V$ por la masa $M$:
$\displaystyle\frac{V}{M}$
Sin embargo, $M/V$ representa la densidad, por lo que el volumen específico se define como:
 $ \alpha = \displaystyle\frac{1}{ \rho }$ |
ID:(11984, 0)
Coeficiente de expansión térmica del agua oceánica
Ecuación
En el caso del océano, se utiliza el concepto de volumen específico $\alpha$ en lugar del coeficiente de dilatación térmica $k_T$. Por lo tanto, es necesario convertir el coeficiente de dilatación térmica, que normalmente se define en función de la variación de volumen, en función de la variación del volumen específico. De esta manera, ante una variación de la temperatura $T$, el coeficiente de dilatación térmica en función del volumen específico $\alpha$ se puede expresar como:
| $ k_T =\displaystyle\frac{1}{ \alpha }\left(\displaystyle\frac{ \partial\alpha }{ \partial T }\right)_{ p , S }$ |
El coeficiente de expansión térmica esta definido mediante
| $ k_T = +\displaystyle\frac{1}{ V }\displaystyle\left(\displaystyle\frac{\partial V }{\partial T }\displaystyle\right)_ p $ |
Para el caso del agua oceánica se trabaja con el volumen específico
| $ \alpha = \displaystyle\frac{1}{ \rho }$ |
en vez del volumen $V$. Por ello se puede realizar un cambio de variable quedando el coeficiente de dilatación térmica como
| $ k_T =\displaystyle\frac{1}{ \alpha }\left(\displaystyle\frac{ \partial\alpha }{ \partial T }\right)_{ p , S }$ |
ID:(11980, 0)
Coeficiente de compresibilidad del agua oceánica
Ecuación
En el caso del océano, se utiliza el concepto de volumen específico $\alpha$ en lugar del coeficiente de compresibilidad $k_p$. Por lo tanto, es necesario convertir el coeficiente de compresibilidad, que normalmente se define en función de la variación de volumen, en función de la variación del volumen específico. De esta manera, ante una variación de la presión $p$, el coeficiente de compresión en función del volumen específico $\alpha$ se puede expresar como:
| $ k_p = -\displaystyle\frac{1}{ \alpha }\left(\displaystyle\frac{ \partial\alpha }{ \partial p }\right)_{ T , S }$ |
El coeficiente de compresibilidad con $k_p$ esta definido mediante
| $ k_p = -\displaystyle\frac{1}{ V }\displaystyle\left(\displaystyle\frac{\partial V }{\partial p }\displaystyle\right)_ T $ |
Para el caso del agua oceánica se trabaja con el volumen específico
| $ \alpha = \displaystyle\frac{1}{ \rho }$ |
en vez del volumen $V$. Por ello se puede realizar un cambio de variable quedando el coeficiente de compresibilidad como
| $ k_p = -\displaystyle\frac{1}{ \alpha }\left(\displaystyle\frac{ \partial\alpha }{ \partial p }\right)_{ T , S }$ |
ID:(11981, 0)
Coeficiente de contracción halina
Ecuación
El coeficiente de contracción debido a la salinidad tiene una forma similar al coeficiente de compresibilidad y dilatación térmica. Sin embargo, en lugar de observar la variación del volumen debido a la presión o la temperatura, en este caso se relaciona con la variación de la salinidad.
En el caso del océano, trabajamos con el volumen específico $\alpha$ en lugar del volumen tradicional $V$. Por lo tanto, el coeficiente de contracción debe tener la siguiente forma:
| $ k_i = -\displaystyle\frac{1}{ \alpha }\left(\displaystyle\frac{ \partial\alpha }{ \partial i }\right)_{ p , T }$ |
El signo negativo se asocia al hecho de que un aumento en la salinidad conlleva un aumento en la densidad. Sin embargo, el volumen específico es igual al inverso de la densidad, lo que significa que un aumento en la densidad se relaciona con una reducción en el volumen específico.
ID:(11982, 0)
Ecuación de estado de agua marina simplificada
Ecuación
El volumen específico $\alpha$ varía en función de los cambios individuales de temperatura $T$, salinidad $i$ y presión $p$. Si asumimos que el cambio total debido a variaciones simultáneas en varias de estas variables se puede expresar como la suma de los cambios individuales:
| $ \displaystyle\frac{ d\alpha }{ \alpha }= k_T dT - k_i di - k_p dp$ |
La variación de la temperatura $T$ está regida por la ecuación del coeficiente de expansión térmica $k_T$:
| $ k_T =\displaystyle\frac{1}{ \alpha }\left(\displaystyle\frac{ \partial\alpha }{ \partial T }\right)_{ p , S }$ |
La variación de la salinidad $i$ está regida por la ecuación del coeficiente de concentración de sal:
| $ k_i = -\displaystyle\frac{1}{ \alpha }\left(\displaystyle\frac{ \partial\alpha }{ \partial i }\right)_{ p , T }$ |
Finalmente, la variación de la presión $p$ está regida por la ecuación del coeficiente de compresibilidad:
| $ k_p = -\displaystyle\frac{1}{ \alpha }\left(\displaystyle\frac{ \partial\alpha }{ \partial p }\right)_{ T , S }$ |
Por lo tanto, la variación total del volumen específico $\alpha$ se puede estimar como la suma de las variaciones individuales:
$d\alpha = d\alpha_T + d\alpha_s +d\alpha_p$
De esta manera, se puede generalizar la variación total como:
| $ \displaystyle\frac{ d\alpha }{ \alpha }= k_T dT - k_i di - k_p dp$ |
ID:(11983, 0)