6.3: Densidad

Densidad se refiere a la cantidad de masa por unidad de volumen, como gramos por centímetro cúbico (g/cm ³). La densidad del agua dulce es de 1 g/cm ³ a 4 ^o C (ver sección 5.1), pero la adición de sales y otras sustancias disueltas aumenta la densidad del agua de mar superficial entre 1.02 y 1.03 g/cm ³. La densidad del agua de mar se puede aumentar reduciendo su temperatura, aumentando su salinidad o aumentando la presión. La presión tiene el menor impacto en la densidad ya que el agua es bastante incompresible, por lo que los efectos de presión no son muy significativos excepto a profundidades extremas. No obstante, si no fuera por la ligera compresión del agua debido a la presión, ¡el nivel del mar sería aproximadamente 50 m más alto de lo que es hoy! Eso deja la temperatura y la salinidad como los principales factores determinantes de la densidad, y de estos, la temperatura tiene el mayor impacto (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Figura Densidad\(\PageIndex{1}\) global de la superficie del mar. Las regiones polares más frías muestran densidades más altas que las zonas tropicales más cálidas (Por Plumbago (Obra propia) [CC BY-SA 3.0, o GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], vía Wikimedia Commons).

Dado que la temperatura tiene el mayor efecto sobre la densidad, los perfiles de densidad suelen ser imágenes especular de los perfiles de temperatura (Figura\(\PageIndex{2}\)). La densidad es más baja en la superficie, donde el agua es la más cálida. A medida que aumenta la profundidad, hay una región de densidad que aumenta rápidamente con el aumento de la profundidad, que se llama la picnoclina. La picnoclina coincide con la termoclina, ya que es la disminución repentina de la temperatura lo que conduce al aumento de la densidad. Por debajo de la picnoclina, la densidad puede ser bastante constante (como es la temperatura), o puede continuar aumentando ligeramente hacia el fondo.

Figura Perfil de densidad\(\PageIndex{2}\) representativo para el océano abierto en latitudes medias. El agua superficial caliente provoca una disminución en la densidad superficial (PW).

El perfil anterior representa un estado estable, o un alto grado de estratificación, donde la capa cálida de baja densidad se asienta sobre la capa más fría y densa. Si se formara agua más densa en la superficie, las masas de agua serían inestables, y el agua más densa se hundiría hasta el fondo, para ser reemplazada por agua menos densa en la superficie. Este movimiento vertical de las masas de agua basado en la densidad (según lo determinado por la temperatura y la salinidad) se denomina circulación termohalina, que es el tema de la sección 9.8. Al crear una columna de agua estratificada, la termoclina y la picnoclina juntas crean una barrera que evita la mezcla entre las aguas superficiales más cálidas y menos densas y las aguas del fondo más frías y densas. De esta manera, se puede evitar que las aguas profundas ricas en nutrientes lleguen a la superficie para apoyar la producción primaria.

Al igual que con la temperatura, también hay diferencias latitudinales en la densidad. En los trópicos el agua superficial es cálida y de baja densidad, y hay una pronunciada termoclina que la separa de las aguas profundas más frías y densas. Como se indicó anteriormente, esta estratificación impide que el agua rica en nutrientes llegue a la superficie y como resultado las regiones tropicales suelen tener baja productividad. En las latitudes altas el agua es uniformemente fría en todas las profundidades, por lo que hay poca estratificación de densidad. La falta de picnoclina (o termoclina) permite que las aguas profundas frías y ricas en nutrientes se mezclen más fácilmente con las aguas superficiales, lo que lleva a una mayor producción primaria en las regiones polares.