La termoclina (véase también metalimnio) es una capa dentro de un cuerpo de agua o aire donde la temperatura cambia rápidamente con la profundidad o altura.
Debido a que el agua no es perfectamente transparente, la mayoría de la luz solar es absorbida en la capa superficial, que así se calienta. El viento y la circulación de ondas mueven el agua en esta capa, distribuyéndola dentro de ella, haciendo que la temperatura, relativamente se uniformice en las primeras decenas de metros. Debajo de esta capa de mezcla, la temperatura baja muy rápidamente; quizás más de 20 °C en los siguientes 150 m de profundidad. Esa área de rápida transición es la termoclina; debajo de ella, la temperatura continúa cayendo, pero mucho más gradualmente. En los océanos, el 90 % del agua está debajo de la termoclina. Ese océano profundo consiste de capas de igual densidad, pobremente mezclada, y tan fría como 0 a 3 °C [1]
La termoclina varía con la latitud y la estación: es permanente en los trópicos, variable en los climas templados (más fuerte en los veranos), y débil a inexistente en las regiones polares, donde la columna de agua está tan fría en la superficie como en el fondo.
En el mar abierto, se caracteriza por un gradiente de velocidad sónica negativo, haciendo a la termoclina importante en la guerra submarina, debido a que puede producir reflejos en sonares activos.
En el buceo, una termoclina de unos pocos grados Celsius pueden sentirse como estar entre dos cuerpos de agua. Y da al agua una apariencia de vidrio opaco, causado por la refracción alterada de la columna de agua fría o caliente; esta misma refractiva puede observarse cuando el aire caliente sube del pavimento negro en carreteras de áreas desérticas, causando espejismos.
Las termoclinas pueden también ser observadas en lagos relativamente superficiales. En climas más fríos, fomenta el fenómeno llamado "inversión":
Así la temperatura continúe cayendo en esos lugares, el agua de la superficie comienza a congelarse y el lago va cubriéndose lentamente de una capa de hielo. Una nueva termoclina se desarrolla donde el agua más densa (a 4 °C) se hunde al fondo, y el agua menos densa (agua aproximándose al punto de congelación) alcanza la superficie. Y una nueva estratificación se establece, al menos hasta que el agua se entibie lo suficiente para comenzar la 'inversión de primavera,' que ocurre después de fundirse el hielo, y la superficie del agua alcanza la temperatura de 4 °C.
Ondas pueden ocurrir en la termoclina, causando la profundización de la termoclina al medirla en un solo punto de oscilación (usualmente en la forma de seiche). Alternativamente las ondas pueden ser inducidas por flujo sobre un fondo ascendente, produciendo una onda de termoclina que no cambia con el tiempo, pero varia en profundidad al moverse en o en contra del flujo.
La formación de un perfil vertical de termoclina es un fenómeno muy común, particularmente en la baja atmósfera, debido a los efectos diurnales del ciclo calentamiento/enfriamiento solar. Por ej., a mediodía hay condiciones de intensa insolación solar, y la temperatura de la superficie terrestre es típicamente más alta que las condiciones arriba. Esta circunstancia lidera la producción de capas de temperaturas estratificadas del aire, donde las más altas Tº del aire existen cerca del suelo. A la inversa, en las noches más frescas, el aire más denso típicamente se sitúa cerca de la tierra, dando el estilo opuesto de termoclina. Este fenómeno fue aplicado al campo de los estudios de contaminación acústica en los 60, contribuyendo al diseño de autopistas urbanas y de barreras sónicas.
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