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Intercambio de gases entre la atmósfera y el océano
Jorge Zavala Hidalgo
Curso Interacción Océano-Atmósfera
CCA-UNAM
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Solubilidad de gases
• Los gases atmosféricos generalmente están cerca del valor de saturación cuando se encuentran cerca de la superficie del océano. En muchos casos incluso se encuentran sobresaturados debido a la disolución de burbujas producidas por el rompimiento de las olas.
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Solubilidad de gases
• La solubilidad es una medida de la cantidad de gas que puede contener el mar por unidad de volumen.
• La saturación, que es el producto de la solubilidad y la presión parcial atmosférica, incluye el efecto de la composición actual de la atmósfera
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Solubilidad de gases
• Para gases inertes la solubilidad es función de su peso molecular.
• Algunos gases, como el CO2, CH4 y el NO2, son muy reactivos en agua y por ello el océano puede absorber más de estos gases
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Solubilidad de gases
• Como toda el agua en el mar alguna vez estuvo en contacto con la atmósfera es de esperarse que en ausencia de fuentes o sumideros la concentración en todo el océano sea la misma.
• Algunos gases son consumidos o generados dentro del océano por lo que su concentración varia
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Solubilidad de gases
• Los procesos biológicos consumen y generan gases como el CO2, el O2 el N2O, el CH4 o el dimetil sulfuro.
• La solubilidad depende inversamente de la temperatura y directamente de la presión. Depende poco de la salinidad.
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Intercambio de gases en la interfaz
• El flujo F de un gas a través de la interfaz está dado por
F = kT(Pa-Ps)
Pa y Ps son las presiones parciales del gas en la atmósfera y el océano respectivamente, kT, es la velocidad de transferencia.
kT tiene unidades de velocidad y es función de la rapidez del viento
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Intercambio de gases en la interfaz
• A valores grandes de la rapidez del viento esta domina el intercambio de gases por el entrainment en las burbujas.
• A velocidades bajas la capacidad de reacción química del CO2 produce un intercambio mayor que por ejemplo el O2.
• La transferencia de calor entre los dos medios. Si el aire es húmedo y el flujo de calor latente está dirigido hacia el océano, produciendo condensación en el agua, el flujo del gas se inhibe.
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Intercambio de gases en la interfaz
Pa y Ps son las presiones parciales del gas en la atmósfera y el océano respectivamente Pm = 0.5( Pa+ Ps) y Tm = 0.5( Ta+ Ts), R es la constante de los gases ideales
F
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El Ciclo del Carbono (gigatoneladas)
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Incremento de la concentración de CO2 en la atmósfera
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Reacción química del CO2 en el océano
Reacción química del carbonato de calcio con el CO2 y el agua
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pCO2
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Anomalía total de CO2
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Perfil vertical de oxígeno
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O2 – O2sat