Se denomina nivel del mar al que sirve como referencia para ubicar la altitud de las localidades y accidentes geográficos, excepto los accidentes submarinos, que se miden por su profundidad.
La unidad en que suele medirse la altura sobre el nivel del mar es el metro. Se habla, pues, de metros sobre el nivel del mar, abreviado m. s. n. m. (forma establecida por las Academias de la Lengua).
Dado que el nivel del mar no es constante debido a las mareas, ni tampoco es igual en distintos lugares de la Tierra, en cada país se toma un nivel predeterminado en un lugar concreto y para una determinada época.
Cualquier altitud que se quiera calcular en dicho país se hará en comparación con respecto a ese nivel predeterminado. Estas altitudes se denominan ortométricas.
No existe un valor uniforme del nivel del mar en lo que se refiere, tanto a las variaciones espaciales como a las fluctuaciones temporales, tanto a corto como a largo plazo. A continuación se señalan varios ejemplos:
En España, por ejemplo, para las referencias geográficas no submarinas se toma como origen la altura promedio del mar en el mareógrafo de Alicante entre los años 1870 y 1882, mientras que para las submarinas el origen es la bajamar escorada (mínimo teórico del nivel del mar) del mismo lugar.
Teniendo en cuenta este origen en el mareógrafo se ha calculado de forma muy precisa la cota de los puntos que forman la red de nivelación. El primer punto (NP1) de la red española se encuentra en el primer escalón de la escalinata de acceso al Ayuntamiento de dicha ciudad y en el cálculo de 2008 se obtuvo que la cota de ese punto es 3,4095 m.
La ubicación citada viene a ser una especie de promedio de las alturas respectivas del territorio peninsular español, ya que, como es lógico, los puntos ubicados al sur del paralelo de Alicante tendrán una mayor altura relativa (es decir, una mayor distancia al centro de la Tierra) mientras que los ubicados al norte de dicho paralelo tendrán menor altura relativa al encontrarse a menor distancia del centro de la Tierra (recordemos que el abombamiento ecuatorial y/o achatamiento polar constituyen un fenómeno que hay que tener en cuenta incluso en los casos en que parece ser irrelevante).
Lo que se indica con respecto al territorio de la península ibérica es válido también a escala planetaria, como han demostrado los datos recopilados por el satélite GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) de la ESA (European Space Administration), al referirse a la altura relativa de las costas atlánticas de América del Norte donde se aclara que esa altura relativa (con relación al centro de la Tierra) va disminuyendo gradualmente desde la Florida hasta el Canadá y más al norte:
Lo que se ha dicho con respecto al abombamiento ecuatorial de la Tierra afecta considerablemente la medición de las alturas relativas medidas con relación al nivel del mar porque también este nivel del mar varía considerablemente según la latitud, inclusive en un grado mayor que el que podemos medir en la parte terrestre de las costas: imaginemos que las costas en las zonas polares se encuentran unos 19 km más próximas al centro de la Tierra que en la zona ecuatorial. Pues bien, el nivel superficial del mar en las zonas polares estará más cerca de esos 19 km mientras que en la zona ecuatorial se encontrará mucho más arriba que esos 19 km. Ello se debe a la menor densidad de las aguas marinas con respecto a la parte sólida de la Tierra. Arthur Newell Strahler se refiere a esta idea al comparar el geoide con el esferoide de revolución en el capítulo de su obra Geografía física que trata de la forma de la Tierra y las coordenadas geográficas.
La medición del radio terrestre sería la mejor forma de medir la forma de la Tierra pero esta medida varía considerablemente según la latitud debido al achatamiento polar: mientras que la distancia del radio polar es de 6357 kilómetros, el radio ecuatorial es de 6378 kilómetros. Y diversas formas de medir a la Tierra como una esfera dan un radio medio de 6371 kilómetros, medida que es tan solo un promedio estadístico y que no tiene una existencia real, salvo en muy contados puntos o lugares de la superficie terrestre.
En el sistema anglosajón, la unidad equivalente es AMSL siglas de above mean sea level, que en español quiere decir «por encima del nivel promedio del mar». En los Países Bajos se usa el Normaal Amsterdams Peil (igualmente conocido por su abreviatura NAP, en español ‘Nivel normal de Ámsterdam’) es el nivel de referencia 0 del mar a marea baja medido en Ámsterdam. En Alemania el sistema equivalente es el Normalnull.
Las mareas dan origen a las modificaciones temporales de tipo cíclico más importantes del nivel de las aguas oceánicas. La atracción del Sol y, especialmente, de la Luna, dan origen a un ascenso y descenso del nivel del mar que corresponde al paso de estos astros (solos o combinados) por un lugar de la superficie terrestre. El ascenso se denomina pleamar o flujo y el descenso bajamar o reflujo.
Como las mareas pueden llegar a ocasionar una diferencia de nivel considerable (unos 16 metros en la bahía de Fundy, en Canadá, por ejemplo), es necesario considerar el nivel del mar en un punto de referencia (para países extensos). Se obtiene así el promedio del nivel del mar que sirve de referencia para las altitudes terrestres en cada país.
Estas variaciones tienen que ver con el movimiento de rotación terrestre y la fuerza centrífuga originada por dicho movimiento que da origen, a su vez, a la curvatura de las aguas oceánicas, es decir, al abombamiento de los océanos en el ecuador y a su achatamiento en los polos, entre otras manifestaciones diferenciales del nivel del mar.
Así, el nivel del mar en la zona ecuatorial es considerablemente mayor que en las zonas templadas y, sobre todo, en las árticas o antárticas. Ello da como resultado, también, que las mareas sean bastante más débiles en la zona ecuatorial, mientras que las más intensas se produzcan en las latitudes medias de las zonas templadas, especialmente en el hemisferio norte, e incluso en las latitudes próximas al Círculo Polar Ártico como puede observarse en las islas Lofoten con el fenómeno conocido como maelstrom y el sentido giratorio de las mareas en el mar de Noruega que se explica más abajo.
También existen variaciones producidas por las corrientes de marea y la dirección obligatoria de las corrientes marinas en el caso de los mares más extensos debido al movimiento de rotación terrestre:
An anticlockwise rotation of sea-surface height patterns has been observed near Norway’s west coast. Archived data from radar altimeters on the ERS-1, ERS-2 and Envisat satellites show the wave-like motion around the centre of the Lofoten Basin.
1. En el artículo se incluye un diagrama animado en el que se ve cómo rodean sucesivamente las aguas altas del pleamar (en rojo) y las aguas bajas del bajamar (azules) a un punto anfidrómico ubicado en el centro aproximado del mar de Noruega. La mayor intensidad del color indica la mayor altura de las mareas. Este diagrama corresponde al punto anfidrómico superior derecha visible en el mapa de las líneas cotidales a escala global y que está localizado al noroeste de Gran Bretaña y cerca de Islandia (puede verse nítidamente en el mismo mapa a mayor escala).
2. Con referencia al papel de la cuenca de las islas Lofoten en la circulación oceánica en el Atlántico Norte hay que señalar dos aspectos conflictivos: el que se refiere a que juega un importante papel en el sostenimiento de la circulación oceánica global y el que señala que el agua entrante del Atlántico pierde su calor al transmitirlo a la atmósfera y se mezcla con el agua circundante. Esto causa que el agua oceánica se vuelva más densa y se hunda, formando aguas profundas en las regiones adyacentes - otro importante paso de la circulación oceánica. Al respecto hay que señalar que por el mar de Noruega pasa la corriente del Golfo pero su impacto en la circulación oceánica global es limitado, aunque el que tiene en el clima a escala regional de Noruega y de los demás países escandinavos sea muy poderoso. Y el que el calor de las aguas de la corriente del Golfo se libere en la atmósfera y se mezclen con las aguas circundantes no significa que se hundan, aspecto que constituye un error considerable en un artículo procedente de una institución prestigiosa como es la ESA (European Space Agency): las aguas más pesadas son las que tienen 4 °C de temperatura y las que hay en la superficie del Ártico tienen, necesariamente, una temperatura mayor o menor (por eso están en la superficie). En el invierno boreal, el aire superficial sobre el mar de Noruega tiene una temperatura muy inferior a los 0 °C, aunque dicho mar se encuentre libre de hielos. Supongamos entonces que el agua del Atlántico viene a más de 4 °C y el aire muy frío le hace bajar dicha temperatura a unos 3 °C: seguiría estando en la superficie.
Las corrientes oceánicas constituyen movimientos superficiales de las aguas del océano o de los mares más importantes y se deben fundamentalmente al movimiento de rotación terrestre y, en menor grado, a la configuración de las costas que puede desviar, acelerar o retrasar ese movimiento.
La circulación general de las aguas oceánicas es relativamente sencilla:
Las corrientes marinas propiamente dichas se desarrollan en los mares más extensos, bien sean abiertos (como el Caribe o el mar del Norte) o semicerrados como el Mediterráneo, Adriático, mar Negro y otros. Todos estos mares tienen, como es natural, un movimiento circular, en sentido horario en las latitudes correspondientes a la zona intertropical (como sucede en el mar Caribe) y antihorario en las zonas templadas y frías del hemisferio Norte (como sucede con el mar Mediterráneo o el Báltico). Dicho movimiento giratorio también está originado por el movimiento de rotación terrestre. Esta idea resulta difícil de aplicar al hemisferio Sur, ya que allí no existen mares cerrados, lagos extensos y los océanos están mucho más abiertos. Sin embargo, hay que tener en cuenta que también en el caso de las costas en el hemisferio sur, las corrientes litorales tienen, como resulta fácil de entender, una dirección en sentido horario que obliga a los puertos marítimos a construir su acceso por la parte derecha (mirando el puerto desde mar abierto), es decir, al contrario que sucede en el hemisferio Norte. Sin embargo, el efecto de este tipo de corrientes sobre el nivel medio del mar es insignificante porque, aunque es más consistente que el aumento del nivel del mar por efecto de las mareas, es muy poco importante en cuanto a su altura.
Resulta prácticamente imposible establecer un ascenso o descenso del nivel del mar a escala global. La razón es muy sencilla: las costas no presentan una altura uniforme sobre el nivel del mar, ya que existen costas de emersión donde las tierras se encuentran a mayor altura sobre el mar a medida que pasa el tiempo y costas de sumersión en las tierras que se hunden progresivamente en el mar. A menudo las costas de emersión y las de sumersión se encuentran a muy poca distancia entre sí, sobre todo a lo largo de fallas paralelas a la línea de la costa. Es por ello que algunas investigaciones hablan de un ascenso del nivel del mar a escala global y/o regional, debido al calentamiento de los océanos, al cambio en los patrones de las corrientes marinas y al derretimiento de los grandes glaciares como se puede ver en la bibliografía incluida en el artículo sobre la subida del nivel del mar, muy especialmente un artículo del IPCC (). Sin embargo, los modelos están en desacuerdo en cuanto a la distribución probable de los cambios del nivel del mar y sus conclusiones resultan muy discutibles e incluso equivocadas desde el punto de vista científico:
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