Aguas Profundas del Atlántico Norte

El Agua Profunda del Atlántico Norte se considera uno de varios puntos de inflexión posibles en el sistema climático.

Agua Profunda del Atlántico Norte (NADW) es una masa de agua profunda formada en el Océano Atlántico Norte. La circulación termohalina (adecuadamente descrita como circulación de vuelco meridional) de los océanos del mundo implica el flujo de aguas superficiales cálidas desde el hemisferio sur hacia el Atlántico norte. El agua que fluye hacia el norte se modifica a través de la evaporación y la mezcla con otras masas de agua, lo que aumenta la salinidad. Cuando esta agua llega al Atlántico Norte, se enfría y se hunde por convección, debido a la disminución de su temperatura y al aumento de la salinidad, lo que resulta en una mayor densidad. NADW es el flujo de salida de esta gruesa capa profunda, que se puede detectar por su alta salinidad, alto contenido de oxígeno, mínimos de nutrientes, altos ¹⁴C/¹²C y clorofluorocarbonos (CFC).

Los CFC son sustancias antropogénicas que ingresan a la superficie del océano a partir del intercambio de gases con la atmósfera. Esta composición distinta permite rastrear su camino a medida que se mezcla con Circumpolar Deep Water (CDW), que a su vez llena las profundidades del Océano Índico y parte del Pacífico Sur. NADW y su formación es esencial para la Circulación de Vuelco Meridional del Atlántico (AMOC), que es responsable de transportar grandes cantidades de agua, calor, sal, carbono, nutrientes y otras sustancias desde el Atlántico Tropical hasta las Latitudes Medias y Altas del Atlántico.

En el modelo de cinta transportadora de circulación termohalina de los océanos del mundo, el hundimiento de NADW empuja las aguas del Atlántico Norte hacia el norte. Sin embargo, es casi seguro que esto es una simplificación excesiva de la relación real entre la formación de NADW y la fuerza de la deriva de la Corriente del Golfo/Atlántico Norte.

NADW tiene una temperatura de 2-4 °C con una salinidad de 34,9-35,0 psu y se encuentra a una profundidad de entre 1500 y 4000 m.

Formación y fuentes

La NADW es un complejo de varias masas de agua formadas por convección profunda y también por desbordamiento de agua densa a través de la dorsal Groenlandia-Islandia-Escocia.

Los patrones de circulación en el Océano Atlántico Norte. El agua fría y densa se muestra en azul, fluyendo al sur de latitudes superiores, mientras que el agua tibia y menos densa, se muestra en flujos rojos al norte de latitudes bajas.

Las capas superiores están formadas por la convección profunda del océano abierto durante el invierno. El agua de mar de Labrador (LSW), formada en el mar de Labrador, puede alcanzar profundidades de 2000 m a medida que el agua densa se hunde. La producción de agua de mar clásica de Labrador (CLSW) depende del preacondicionamiento del agua en el mar de Labrador del año anterior y de la fuerza de la Oscilación del Atlántico Norte (NAO).

Durante una fase NAO positiva, existen condiciones para que se desarrollen fuertes tormentas de invierno. Estas tormentas refrescan el agua superficial y sus vientos aumentan el flujo ciclónico, lo que permite que las aguas más densas se hundan. Como resultado, la temperatura, la salinidad y la densidad varían cada año. En algunos años estas condiciones no se dan y CLSW no se forma. CLSW tiene una temperatura potencial característica de 3 °C, una salinidad de 34,88 psu y una densidad de 34,66.

Otro componente de LSW es el agua de mar del Alto Labrador (ULSW). ULSW se forma a una densidad menor que CLSW y tiene un máximo de CFC entre 1200 y 1500 m en el Atlántico norte subtropical. Los remolinos de ULSW fríos y menos salinos tienen densidades similares de agua más cálida y salada y fluyen a lo largo del DWBC, pero mantienen sus altos CFC. Los remolinos ULSW se erosionan rápidamente a medida que se mezclan lateralmente con esta agua salada más cálida.

La masa de aguas inferiores de NADW se forma a partir del desbordamiento de la dorsal Groenlandia-Islandia-Escocia. Son el agua de desbordamiento de Islandia-Escocia (ISOW) y el agua de desbordamiento del estrecho de Dinamarca (DSOW). Los desbordamientos son una combinación de agua densa del océano Ártico (18 %), agua modificada del Atlántico (32 %) y agua intermedia de los mares nórdicos (20 %), que arrastra y se mezcla con otras masas de agua (que aportan el 30 %) a medida que fluir sobre la dorsal Groenlandia-Islandia-Escocia.

La formación de estas dos aguas implica la conversión de aguas superficiales cálidas y saladas que fluyen hacia el norte en aguas frías, densas y profundas detrás de la dorsal Groenlandia-Islandia-Escocia. El flujo de agua de la corriente del Atlántico Norte ingresa al Océano Ártico a través de la Corriente de Noruega, que se divide en el Estrecho de Fram y la Rama del Mar de Barents. El agua del Estrecho de Fram recircula, alcanzando una densidad de DSOW, se hunde y fluye hacia el Estrecho de Dinamarca. El agua que fluye hacia el mar de Barent alimenta a ISOW.

ISOW ingresa al este del Atlántico norte sobre la dorsal Islandia-Escocia a través del canal del banco de las Islas Feroe a una profundidad de 850 m, con algo de agua fluyendo sobre la elevación menos profunda Islandia-Faeroe. ISOW tiene bajas concentraciones de CFC y se ha estimado a partir de estas concentraciones que ISOW reside detrás de la cresta durante 45 años. A medida que el agua fluye hacia el sur en el fondo del canal, arrastra el agua circundante del este del Atlántico norte y fluye hacia el oeste del Atlántico norte a través de la zona de fractura de Charlie-Gibbs, arrastrando con LSW. Esta agua es menos densa que (DSOW) y se encuentra sobre ella a medida que fluye ciclónicamente en la cuenca de Irminger.

DSOW es la masa de agua más fría, densa y fresca de NADW. DSOW formado detrás de los flujos de cresta sobre el Estrecho de Dinamarca a una profundidad de 600 m. La masa de agua más importante que contribuye al DSOW es el agua intermedia del Ártico (AIW). El enfriamiento y la convección invernales permiten que AIW se hunda y se acumule detrás del Estrecho de Dinamarca. El AIW superior tiene una gran cantidad de trazadores antropogénicos debido a su exposición a la atmósfera. La firma de tritio y CFC de AIW se observa en DSOW en la base del talud continental de Groenlandia. Esto también mostró que el DSOW que fluía 450 km hacia el sur no tenía más de 2 años. Tanto el DSOW como el ISOW fluyen alrededor de la cuenca de Irminger y el mar de Labrador en una corriente límite profunda. Dejando el mar de Groenlandia con 2,5 Sv, su flujo aumenta a 10 Sv al sur de Groenlandia. Es frío y relativamente fresco, fluye por debajo de los 3500 m en la DWBC y se extiende hacia el interior de las cuencas atlánticas profundas.

Vías de propagación

El NADW fluye hacia el sur a través del Atlántico, acercándose al agua del fondo antártico más allá de la colina del Atlántico Medio.

La propagación hacia el sur de NADW a lo largo de la corriente del límite occidental profundo (DWBC) se puede rastrear por su alto contenido de oxígeno, alto contenido de CFC y densidad.

ULSW es la principal fuente de NADW superior. ULSW avanza hacia el sur desde el mar de Labrador en pequeños remolinos que se mezclan con el DWBC. Se ha observado un máximo de CFC asociado con ULSW a lo largo de 24°N en el DWBC a 1500 m. Parte del ULSW superior recircula hacia la Corriente del Golfo, mientras que parte permanece en el DWBC. Altos CFC en los subtrópicos indican recirculación en los subtrópicos.

ULSW que permanece en el DWBC se diluye a medida que avanza hacia el ecuador. La convección profunda en el mar de Labrador a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990 resultó en CLSW con una concentración más baja de CFC debido a la mezcla descendente. La convección permitió que los CFC penetraran aún más hacia abajo hasta los 2000 m. Estos mínimos se pudieron rastrear y se observaron por primera vez en los subtrópicos a principios de la década de 1990.

ISOW y DSOW fluyen alrededor de la cuenca de Irminger y DSOW ingresan al DWBC. Estas son las dos partes inferiores de la NADW. Otro máximo de CFC se ve a 3500 m en los subtrópicos de la contribución de DSOW a NADW. Parte del NADW recircula con el giro norte. Al sur del giro NADW fluye bajo la Corriente del Golfo donde continúa a lo largo de la DWBC hasta que alcanza otro giro en los subtrópicos.

Las aguas profundas del Atlántico norte inferior (LNADW), que se originan en los mares de Groenlandia y Noruega, aportan altas concentraciones de salinidad, oxígeno y freón hacia la fosa de Romanche, una zona de fractura ecuatorial en la dorsal mesoatlántica (MAR). Encontrado a profundidades de alrededor de 3600 a 4000 m (11 800 a 13 100 pies), LNADW fluye hacia el este a través de la zanja sobre AABW, siendo la zanja la única abertura en el SAM donde es posible el intercambio entre cuencas para estas dos masas de agua.

Variabilidad

Se cree que la formación de aguas profundas del Atlántico Norte se ha reducido drásticamente en ocasiones en el pasado (como durante el Younger Dryas o durante los eventos de Heinrich), y que esto podría correlacionarse con una disminución en la fuerza de la Corriente del Golfo y la deriva del Atlántico Norte, enfriando a su vez el clima del noroeste de Europa.

Existe la preocupación de que el calentamiento global pueda hacer que esto vuelva a suceder. También se plantea la hipótesis de que durante el Último Máximo Glacial (LGM), NADW fue reemplazada por una masa de agua análoga que ocupaba una profundidad menor conocida como Agua Glacial Intermedia del Atlántico Norte (GNAIW).