Corriente geostrófica

Una corriente geostrófica es una corriente oceánica en la que la fuerza del gradiente de presión se equilibra mediante el efecto Coriolis. La dirección del flujo geostrófico es paralela a las isobaras, con la alta presión a la derecha del flujo en el hemisferio norte y la alta presión a la izquierda en el hemisferio sur. Este concepto es familiar en los mapas meteorológicos, cuyas isobaras muestran la dirección de los vientos geostróficos. El flujo geostrófico puede ser barotrópico o baroclínico. Una corriente geostrófica también puede considerarse como una ola giratoria en aguas poco profundas con una frecuencia de cero.

El principio de geostrofia o equilibrio geostrófico es útil para los oceanógrafos porque les permite inferir las corrientes oceánicas a partir de mediciones de la altura de la superficie del mar (mediante altimetría y gravimetría satelitales combinadas) o de perfiles verticales de la densidad del agua de mar tomados por barcos o boyas autónomas. Las principales corrientes de los océanos del mundo, como la Corriente del Golfo, la Corriente de Kuroshio, la Corriente de Agulhas y la Corriente Circumpolar Antártica, están todas aproximadamente en equilibrio geostrófico y son ejemplos de corrientes geostróficas.

El agua del mar tiende naturalmente a moverse desde una región de alta presión (o alto nivel del mar) a una región de baja presión (o bajo nivel del mar). La fuerza que empuja el agua hacia la región de baja presión se llama fuerza de gradiente de presión. En un flujo geostrófico, en lugar de moverse desde una región de alta presión (o alto nivel del mar) a una región de baja presión (o bajo nivel del mar), se mueve a lo largo de líneas de igual presión (isóbaras). Esto ocurre porque la Tierra está rotando. La rotación de la Tierra da como resultado una "fuerza" que se siente en el agua al moverse desde la zona alta a la zona baja, conocida como fuerza de Coriolis. La fuerza de Coriolis actúa en ángulos rectos con respecto al flujo y, cuando equilibra la fuerza de gradiente de presión, el flujo resultante se conoce como geostrófico.

Como se indicó anteriormente, la dirección del flujo es con la alta presión a la derecha del flujo en el hemisferio norte y la alta presión a la izquierda en el hemisferio sur. La dirección del flujo depende del hemisferio, porque la dirección de la fuerza de Coriolis es opuesta en los diferentes hemisferios.

Las ecuaciones geostróficas son una forma simplificada de las ecuaciones de Navier-Stokes en un marco de referencia rotatorio. En particular, se supone que no hay aceleración (estado estacionario), que no hay viscosidad y que la presión es hidrostática. El balance resultante es (Gill, 1982):

${\displaystyle fv={\frac}{\rho }{\frac {\partial p}{\partial p} {\f} {\f}} {\f}}} {\f}}} {\f}\f} {\f}}}} {\f}\f}\f}}\f}}\f}} {\f}\f}\f}}\f}}}}}}}}}}}}}}}}}}\f} #$

${\displaystyle fu=-{\frac}{\rho }{\frac {\partial p}{\partial y}}} {\f}} {\f}}} {\f}}}} {\f}}} {\f}}}}$

Donde ${\displaystyle f}$ es el parámetro Coriolis, ${\displaystyle \rho }$ es la densidad, ${\displaystyle p}$ es la presión y ${\displaystyle u,v}$ son las velocidades en ${\displaystyle x,y}$- direcciones, respectivamente.

Una propiedad especial de las ecuaciones geostróficas es que satisfacen la versión de estado estable de la ecuación de continuidad. Es decir:

${\displaystyle {\frac {\partial u}{\partial x}+{\frac {\partial v}{\partial Sí.$

Las ecuaciones que rigen una ola lineal y giratoria en aguas poco profundas son:

${\displaystyle {\frac {\partial u}{\partial t}-fv=-{\frac {\fnK} {\fnK} {\fnMicrosoft {\fnMicrosoft Sans Serif} {\f} {\fn}} {\fn}} {\fn}} {\fn} {\fnK}} {\f}}}}} {\f} {\f}\fn\f}\fn\f}\f}\f}\f}\f}\f}\f}\f}\fn\f}\fn\fn\fn\f}\f}\f}\f}\\f}\f}\fn\fn\fn\fn\fn\f}\fn\f}\fn\fn\fn\fn\fn\f}\fnh}\fn\fn\\\\fn\fn\fnh}\fn\fn}\fn\fn}\fn\fn\fn\fn\\\\\fnh}\fn\fn #$

${\displaystyle {\frac {\partial v}{\partial {\fnh} {\fnh} {\fnh} {\fnh}}} {\fnh}}}} {\fn}}}$

La hipótesis de estado estable que se planteó anteriormente (sin aceleración) es:

${\displaystyle {\frac {\partial u}{\partial t}={\frac {\partial v}{\partial t}{\partial t}} {\f} {\f}} {\f}}} {\f}} {\f} {\f}\f}\f}\f} {\f}\f}\f}\f}\f}}}\f}}\f}}}}}}\f}}}}\b}\b}\\f} t}=0}$

Alternativamente, podemos suponer una dependencia periódica, ondulatoria, en el tiempo:

${\displaystyle u\propto v\propto e^{i\omega t}$

En este caso, si nos fijamos ${\displaystyle \omega =0}$, hemos revertido a las ecuaciones geostróficas anteriores. Así una corriente geotrófica se puede considerar como una onda de agua poco profunda rotativa con una frecuencia de cero.

• El viento geostrófico

• Gill, Adrian E. (1982), Dinámica atmósfera-oceana, International Geophysics Series, vol. 30, Oxford: Academic Press, ISBN 0-12-283522-0