Los científicos identifican los mecanismos de inestabilidad responsables de la formación de vórtices sub-mesoescalares

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Las corrientes oceánicas a veces pellizcan secciones que crean corrientes de agua circulares llamadas “remolinos”. Este movimiento de “vórtice” desplaza nutrientes a la superficie del agua, desempeñando un papel importante en la salud del ecosistema de arrecifes de los Cayos de Florida.

Utilizando un modelo numérico que simula las corrientes oceánicas, investigadores del Instituto Oceanográfico Harbour Branch de la Florida Atlantic University y colaboradores del Instituto Alfred-Wegener en Alemania y del Institut Universitaire Europeen De La Mer / Laboratoire d’Océonographie Physique et Spatiale en Francia están arrojando luz sobre este importante “movimiento oceánico”. Llevaron a cabo un estudio único en su tipo, identificando los mecanismos subyacentes a la formación de remolinos sub-mesoescalares en el Estrecho de Florida, que tienen importantes implicaciones ambientales.

A pesar del rápido flujo de la Corriente de Florida, que desemboca en el Estrecho de Florida y conecta la Corriente del Anillo en el Golfo de México con la Corriente del Golfo en el Océano Atlántico occidental, los remolinos proporcionan un mecanismo para la retención de organismos marinos como peces y peces. larvas de coral. Debido a que atrapan las aguas ricas en nutrientes de la plataforma del oeste de Florida, proporcionan hábitat para muchas especies de arrecifes y arrecifes pelágicos dentro de la región de Florida Keys Reef Track, que respalda la altísima productividad de esta región.

Además, a pesar de la tendencia de la plataforma del oeste de Florida a desbordarse hacia el estrecho de Florida, la formación de vórtices proporciona un mecanismo que restringe el transporte de aguas cargadas de nutrientes a través de la plataforma. Como resultado, la formación de remolinos interrumpe la exportación de las aguas de la plataforma del oeste de Florida a través del Estrecho de Florida, evitando que eventos como las mareas rojas crucen Cuba o las Bahamas. Por el contrario, las aguas tóxicas de la marea roja de la plataforma permanecen más tiempo en las cercanías del ecosistema de arrecifes de Florida Keys Reef Tract, lo que afecta negativamente la salud del ecosistema.

Estos vórtices frontales de pequeña escala se observan con frecuencia y exhiben una amplia variedad de números, formas y tamaños, lo que sugiere diferentes orígenes y mecanismos de formación. Su viaje a través del Estrecho de Florida se caracteriza a veces por la formación y presencia de remolinos frontales de mesoescala, pero en su mayoría submesoescala, en el lado ciclónico de la corriente.

El estudio, publicado en Revista de oceanografía física, proporciona una visión general y comprensión integral de la dinámica de la pendiente de la plataforma del Estrecho de Florida basada en una simulación realista del Sistema de Modelado Oceánico Regional (ROMS) bidireccional y de alta resolución anidado de la región oceánica del sur de Florida. El anidamiento bidireccional completo permitió la interacción de dinámicas multiescala a través de los límites del nido.

Los resultados mostraron que la formación de remolinos frontales sub-mesoescalares en el Estrecho de Florida está asociada con el chapoteo de la Corriente de Florida, que consiste en oscilar la distancia del núcleo de la corriente a la plataforma. Cuando el núcleo de la corriente de Florida se empuja contra la plataforma, la cizalladura en la plataforma aumenta y se pueden formar remolinos frontales sub-mesoescalares debido a la inestabilidad barotrópica. Cuando esta posición está relajada, es probable que la inestabilidad baroclínica forme remolinos sub-mesoescalares. A diferencia de la inestabilidad barotrópica, que es impulsada por cizallamiento, la inestabilidad baroclínica es impulsada por cambios en las anomalías de densidad.

“En el Estrecho de Florida, los remolinos más pequeños que su forma relativa de océano abierto. Esos remolinos, llamados remolinos sub-mesoescalares, son comunes y pueden verse fácilmente en imágenes en color del océano”, dijo Laurent Chérubin, Ph.D., senior autor y profesor asociado de investigación, FAU Harbour Branch. “A diferencia de los remolinos de mesoescala de océano abierto más grandes, no están en equilibrio geostrófico, lo que significa que su circulación no está respaldada por el equilibrio entre el gradiente de presión y las fuerzas de Coriolis. En cambio, algunos de los remolinos frontales. En el Estrecho de Florida están en gradiente de equilibrio del viento, lo que indica que una tercera fuerza, la fuerza centrífuga, es lo suficientemente grande como para cambiar el equilibrio geostrófico “.

La Corriente de Florida es parte de la rama occidental del vórtice anticiclónico del Atlántico Norte, que se intensifica en el lado occidental de la cuenca del Atlántico Norte en relación con su lado este. También se encuentran tipos similares de corrientes en el lado occidental de las cuencas oceánicas, como la Corriente de Agulhas en el sur del Océano Índico o la Kuroshio en el Océano Pacífico Norte. Se denominan corrientes limítrofes porque afectan a la plataforma continental y, como tales, sufren una fricción significativa en el suelo oceánico. Esta fricción, que actúa vertical y horizontalmente sobre la corriente límite, contribuye a la formación de una capa límite ciega.

“Nuestro estudio muestra que esta capa de cizallamiento puede volverse inestable y formar remolinos. Este proceso es, en efecto, un camino para la disipación de la energía eólica inyectada en el océano. Por lo tanto, en el Estrecho de Florida, los remolinos son más pequeños que sus parientes en mar abierto. “, dijo Cherubin.

Además de los remolinos sub-mesoescalares formados localmente en el Estrecho de Florida, hay remolinos de mesoescala entrantes que transitan por el Estrecho de Florida, como el Tortugas Gyre.

“Los resultados de nuestra investigación también muestran que los remolinos de mesoescala pueden exprimirse en el estante y transformarse en remolinos sub-mesoescalares cuando la corriente de Florida está en su posición prolongada o permanece relativamente inafectada si la corriente de Florida se retira del estante”, dijo Cherubin.

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