Docente: M.Sc. Ing. Zivko Gencel, Semestre II, año académico 2009
l Primer capitulo:
Importancia del mar para la Importancia del mar para la humanidad y Aspectos generales y Alimentación y Transporte y Materias primas y energía y Ambiente
Aspectos generales sobre mares y Aspectos generales sobre mares y océanos y El origen de la vida se dió en océanos hace 2700
millones de años o más
Según algunas teorías la vida ha surgido en cercanía de alguna fuente hidrotermal como son las “fumarolas negras”
y Los océanos y mares ocupan 361 millón de kilómetros
cuadrados ó 71% de la superficie terrestre Almacenan cuadrados ó 71% de la superficie terrestre. Almacenan casi 97% de agua en la tierra ó 1 370 000´000,000. g millones de metros cúbicos. Casi todo el agua dulce que puede aprovecharse para el consumo humano (que es menos de 1% de todas las aguas ) proviene de las precipitaciones originadas por e aporación de las precipitaciones originadas por evaporación de océanos y mares. y Las costas e islas han sido lugar de hábitat del ser humano desde sus orígenes (se estima hace unos 3 a 2 millones de años) y La ingeniería de costas nace como natural proceso de adaptación del medio ambiente a las diferentes necesidades de los humanos
Medio marítimo esta compuesto por: y Oceanos: Pacifico
Atlantico Indico Arctico • Mares : Continentales – Mar Negro, Mar Rojo, Mar Cortez, Interiores ‐ Mar Muerto, Mar Caspio Costeros ‐ partes de oceanos en zonas costeras
Nombres de formaciones asociadas Nombres de formaciones asociadas con mares y océanos y Península, y Istmo – franja angosta de tierra entre dos continentes y/o partes grandes de y y y y y y y y y y y
superficies terrestres, Golfo y bahía (menor que golfo), y ( q g ), Ensenada ‐ penetración del mar en la tierra, Rada ‐ semejante a ensenada, se usa para fondeo de barcos (harbour) Bajo – profundo fondo del mar Barra acumulación de sedimento del fondo coincidente con la línea de Barra‐ rompiente de olas Atolón –natural formación paralela a la costa (corales) o obra de rompeolas Estrecho –paso , angosta superficie del mar entre dos mares y/o océanos Fiordo – i d entrada del mar a la tierra que tiene características de un cañón d d l l i i í i d ó Estuario – desembocadura de un rio de gran ancho que se confunde con la superficie del mar Laguna – g mar que penetra subterráneamente a una depresión de tierra q p p Litoral – contacto de la tierra con el mar
El medio ambiente marítimo – de las costas tiene suma importancia para ser humano, no solamente por brindarle un espacio para la sobrevivencia sino también como un medio que lo inspira y rehabilita
El mar como fuente de alimentos y Alimento mineral: agua y sal
y Planta desalinizadora
y Peces, moluscos y algas
Sardina Caballa
Atún
Mejillón Mero Algas
El mar es fuente de alimentos
y
FONDOS O OS MARINOS R OS
Corriente ascendente litoral
Las cinco zonas mundiales de mayor población ictiológica Las cinco zonas mundiales de mayor población ictiológica debido a la presencia de las corrientes ascendentes de agua fría rica en plancton
y MAR PERUANO. y Es unos de los cinco mares mares mas ricos del mundo q que en conjunto j
aseguran el 40% de la pesca mundial; con una variedad de peces . El mar peruano se ubica en el Océano Pacífico. Se extiende entre el litoral y una línea imaginaria paralela a esta; situada a 200 millas (370 km ‐ limitación fijada durante el gobierno del Dr. José Luis Bustamante y Rivero 1947).
El Sistema de la Corriente de Humboldt (SCH), un ecosistema único Perú: campeón mundial de la producción en peces: d l %d l f d l d ¡Con menos del 0.1% de la superficie de los océanos, este sistema produce 10% de las capturas mundiales!
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Estragos globales del Niño de 1972
T R A N S P O R T E y La disposición natural de continentes y océanos en el
planeta, así como la ausencia de vías terrestres de comunicación en la víspera de conversión del ser humano de errante buscador de alimentos al poblador, asentado en una zona especifica, ha hecho que los cursos de agua, agua superficies lacustres y marítimas se conviertan en primeros caminos usados para las necesidades de traslado. “Se considera que la navegación ió es tan antigua i como la l propia i humanidad h id d y su desarrollo, al igual que el de otras ciencias y tecnología, g ha p presentado una evolución q que ha corrido paralela a la del hombre.” (bibl. 4)
Transporte ‐ continuación y El primer instrumento que se cree que fue utilizado p q q
para la navegación es la brújula, considerándose que los noruegos, en el año 868, fueron los primeros en hacerlo para orientarse en sus viajes hacia Islandia; sin embargo, el primer reporte escrito en cuanto a su fabricación se encuentra en la literatura china del año 424 a.C. y la primera noticia sobre el uso de la aguja C l i ti i b l d l j imantada como ayuda para navegar está en un informe del año 1115. (bibl. 4)
y
Desarrollo histórico de vehículos acuáticos Las sociedades primitivas usaban para trasladarse por el agua, balsas o canoas, cubiertas con pieles o cortezas, y piraguas construidas con troncos vaciados. Las embarcaciones más complejas p j de este tipo p se cubrían con un armazón de madera, formado por costillas y piezas longitudinales, con un forro de tablas de madera delgadas. Los modernos modelos que se utilizan en Europa se desarrollaron a partir de aquellos barcos primitivos que usaron los egipcios y otros pueblos mediterráneos. (www.galeon.com/home3/ciencia/canoa.jpg) El progreso de la tecnología de construcción de barcos fue promovido por razones militares y de comercio que ofrecía grandes ganancias. Así, nacen vehículos cada vez mas grandes, seguros y cómodos y/o peligrosos cuando de uso militar se trata. La historia de barcos egipcios de 20 remos se remonta a 3,000 años a.C. Las carabelas hicieron posible el descubrimiento de Américas. Los remos y velas dominaron los mares hasta 1776, cuando se empezó usar la maquina de vapor ; en escala grande en EE.UU. –R. Fulton 1807. Hoy hay mas de 100,000 barcos y los mas grandes tienen capacidades mayores que 500,000. toneladas
HOY
EN LOS TIEMPOS ACTUALES…
Comparación del costo de t transporte de una tonelada de carga t d t l d d a distancia de una milla a distancia de una milla y
Table 1
Comparing Freight Modes – Per Ton-Mile (Grier, 2002)
Cost Units Barge Rail Truck
Fuel Use Hydrocar bons
Cents Gallons 0.002 0.97 0.005 2.53 0.017 5 35 5.35
Lbs.
CO
NOx
Lbs.
Lbs.
0.09
0.20
0.53
0.46
0.64
1.83
0.63
1.90
10.17
Vías marítimas mundiales en el pasado y hoy y
Vías marítimas mundiales en el pasado y hoy y
Canal de Panamá Canal de Panamá y y
y
Canal de Panamá En la imagen se aprecia una de las seis esclusas, tres en la vertiente atlántica y tres en la pacífica, que constituyen el canal de Panamá. En 1991 más de 12.500 buques comerciales, con un cargamento de más de 164 d á d 6 millones de toneladas, atravesaron el canal. La travesía dura entre siete y ocho horas y su costo varia entre unos cien mil dolares US hasta doscientos cincuenta mil para barcos que necesitan pase rapido y con cargas especiales. Archivo Fotográfico Oronoz g
y
Canal de Panama ha sido gestionado como proyecto desde cuando los primeros colonizadores españoles conocieron el istmo de Panama, quiere decir primeros y quince años del ciglo XVI. Su construcción se inicia el año 1881 bajo la dirección de Ferdinando de Lesseps siendo interrumpida su construcción el año 1889 reanudada Ferdinando de Lesseps siendo interrumpida su construcción el año 1889 y reanudada por americanos el 1905. El 15 de Agosto del año 1914 el canal fue terminado y puesto en marcha. El año 1979 se firmó nuevo tratado con EE.UU. y fue devuelto a Panamá g y recién el año 1999. Tiene 83km de longitud total, incluyendo unos 19 km de canal dragado en suelo de ambas costas y supera una diferencia de altura de 26m!
Iniciativa de Integración Regional Sudamericana, IIRSA,
Las Carreteras Interoceánicas abarcan 2600 km , por ahora, e incluyen 22 puentes. También, permitirá al Brasil obtener su ansiada salida al Océano Pacifico a través de los puertos peruanos de Marcona,, Matarani,, Ilo, Callao y Paita. Finalmente la longitud total será de ,5 km ! 10,500.
Puerto de Paita
Ventajas de carreteras interoceánicas y
Vías marítimas mundiales en el pasado y hoy ‐ continuación
y
Canal de Suez construido en id el año 1869
Diariamente pasan 72 barcos de los cuales dos de cada tres son petroleros
y El canal de Suez es
una vía artificial de navegación que une el Mar Mediterráneo M M dit á con el Mar Rojo, entre África y Asia, a través del istmo de Suez, de la península del Sinaí. El canal se encuentra en l t territorio de Egipto. y Su longitud es de 163 km entre Puerto Saíd (en la ribera mediterránea) y Suez d ) (en la costa del mar Rojo). Permitió acortar la ruta del comercio marítimo entre Europa y el sur de Asia, pues l d evitaba tener que rodear el continente africano. y
Canal de Korinto – fue construido el año 1893 fue construido el año 1893 Canal de Korinto y
El imperador romano Nerón el año 67 de nuestra era inició personalmente su construcción inició personalmente su construcción y
Río y Canal San Lorenzo… comunican el Océano Atlántico con el lago Ontario en Canadá que Canadá comparte con EE.UU permitiendo ingreso de barcos transoceanicos que entren al lago
y
Energías del mar y Vientos de altamar, y Olas, causadas por el viento, y Mareas y Corrientes causadas por vientos, gradientes termales
( la temperatura desciende 20˚C desde la superficie hasta una profundidad de 500m ) y grandes corrientes oceánicas
Necesidad de Investigación
Investigacion es marítimas
equipo disponible / instrumentación
plataforma de observación
•buques de investigación •anclajes de instrumentos •satélites sumergibles •sumergibles •vehículos remolcados •flotadores y boyas de deriva
medición de propiedades oceanográficas (temperatura, salinidad, oxígeno, nutrientes, trazadores)
•termómetros reversibles •botellas Nansen y Niskin •CTDs dispositivos múltiples para muestreos •dispositivos múltiples para muestreos de agua •termosalinógrafos •sensores remotos
medición de propiedades dinámicas •correntómetros (corrientes, olas, nivel del mar, procesos •olígrafos de mezcla) •mareógrafos •sensores remotos •sensores de turbulencia
ESTUDIOS OCEANOGRÁFICOS ¿se requiere de mediciones? ¿cuáles? ¿cómo medir?
El buque australiano de investigación Franklin en el puerto de Darwin.
y
Franklin, visto durante la colocación de una boya superficial para las mediciones l d meteorológicas y oceanográficas.
d l b ld lb l Esquema de la cubierta principal del buque australiano de la investigación Franklin
11. laboratorio húmedo (CTD y el área múltiple para el muestreo de agua) laboratorio húmedo (CTD y el área múltiple para el muestreo de agua) 2. sala de operaciones (eco sonda, ADCP, CTD, vehículo de remolque y controles y visualización del termosalinógrafo) 3. sala de computación (terminales para el procesamiento y análisis de datos) 4. laboratorio químico (análisis de salinidad, nutrientes y oxígeno) l b i í i ( áli i d li id d i í ) 5. taller de electrónica (preparación de instrumentos)
y
l d ld ñ l f l Un ejemplo del diseño para un anclaje superficial meteorológico.
Conductivity Temperature and Depth
y
Boya flotante anclada – t t l j temperatura, oleaje… y
Un instrumento apropiado para todas las localidades, localidades incluyendo el océano abierto es el olígrafo de superficie (wave rider), una pequeña boya superficial en un anclaje l j que sigue i ell movimiento i i t de d la ola. Un acelerómetro vertical construido dentro del olígrafo mide la aceleración de la boya generada por las olas. Los datos se almacenan internamente para posterior recuperación o se transmiten a la costa. Este tipo p de olígrafos g proporcionan la información sobre la altura y período de la ola. Si se los acondiciona con un sistema de 3 acelerómetros ortogonales es posible también medir la dirección de las olas.
APARATOS PARA LA MEDICION DE MAREAS:
Mareómetros o reglas de l d mareas No tiene mecanismos para realizar un registro automático, por lo que es necesario que una persona efectué las lecturas en un intervalo de una hora generalmente, esto dependerá del estudio que se quiera hacer y de las características del lugar. Consiste en una escala graduada, se colocara en un punto donde el agua sea la mas tranquila posible y en que sea fácil ver la graduación de la escala, también se tendrá en cuenta que se ubica en algún macizo rocoso y si es en mar abierto se auxiliara de una torre..
Mareógrafo M ó f
Están constituidos por algún mecanismo o dispositivo, que permite obtener un registro constante o casi constante de los niveles de agua para cualquier fase de la marea.
Los mareógrafos a su vez se pueden dividir en: mecánicos pueden dividir en: mecánicos, eléctricos y electrónicos.
ó f d fl d , (hay de Mareógrafo de flotador presión también – tienen un pequeño orificio en el fondo el que suprime oscilación causada por oleaje)
EN LA FIGURAS SE PUEDEN APRECIAR MAREÓGRAFOS MECANICOS, ASÍ COMO ALGUNAS DE LAS CARACTERÍSTICAS DE SU INSTALACIÓN
EN LA FIGURA SE PUEDE APRECIAR UN MAREÓGRAFO TRADICIONAL, ASÍ COMO UN MAREÓGRAFO MODERNO CON TRANSMISIÓN DE INFORMACIÓN POR SATÉLITE.
Medición de corrientes y
y
Sonda que se hunde primero, pasa 9 dias en la profundidad de 2000m y sube a la superficie
Parques eólicos en el mar
y
y El recurso global de las olas en Kw por metro de cresta. y La energía de olas es mayor entre 40˚ y 60˚ de latitud La energía de olas es mayor entre 40 y 60 de latitud
geográfica. y
Energía de olas y Los
principios de aprovechamiento son diversos, partiendo por bombeo y compresion de agua hasta movimiento periodico de bobinas de alambre alrededor de un iman anclado en el fondo – inmóvil.
Pelamis
APROVECHAMIENTO DE ENERGIAS DEL MAR – ENERGIA DE MAREAS
Costas con amplitudes de mareas mayor que 5m mayor que 5m
y APROVECHAMIENTO DE ENERGIAS DEL MAR – ENERGIA DE MAREAS
Central “La Rance”, con reservorio del estuario del rio de mismo g g nombre, genera la energía a partir de mareas que llegan a crear diferencia de niveles de hasta 13.5m
y Construida el año 1967 ,
La Rance tiene 24 unidades de 10MW cada una siendo su capacidad total de 240 MW. La presa tiene longitud de 750 m. longitud de 750 m
Aprovechamiento de recursos minerales marítimos minerales marítimos y
EL AGUA del mar contiene sales minerales en una proporción promedio de 35 gramos disueltos en cada litro de agua, donde se hallan prácticamente presentes, en concentraciones variables, todos los elementos químicos conocidos, y que forman los recursos minerales del mar. Las sales que se encuentran en p p , p , g y proporciones constantes son: cloruro de sodio, cloruro de potasio, sulfato de magnesio y bicarbonato de calcio; además figuran, en cantidades pequeñas, los llamados oligoelementos, difíciles de determinar y extraer con las técnicas usuales.
y
La obtención de agua potable ha sido uno de los objetivos permanentes del hombre a lo largo de los dos últimos siglos pero sólo hasta la segunda mitad del presente se logró descubrir métodos de potabilización en últimos siglos, pero sólo hasta la segunda mitad del presente se logró descubrir métodos de potabilización en gran escala, y en la actualidad se están llevando a cabo programas importantes en diversas naciones, entre las que destacan Gran Bretaña, Israel, Estados Unidos y Federación Rusa. Arabia Saudita, por ejemplo, depende de desalinización de agua del mar no teniendo mas que 150 m3 de agua por un poblador y año.
y
En un futuro próximo la utilización de estas sales de agua del mar se tendrá que estimular ya que es alarmante el estado en que se encuentran las reservas terrestres de estos compuestos químicos; los expertos han calculado que en algunos casos no durarán ni 50 años, si se sigue el actual ritmo de extracción. Al mismo tiempo, cada día se desarrollan tecnologías para la explotación de aquellos compuestos cuya extracción del agua del mar interese.
y
En la corteza del planeta que forma el fondo del océano, se encuentran grandes yacimientos minerales que el hombre siempre ha tratado de explotar, operación considerada como "minería submarina". La primera i d industria minera en el mar que aparece en la historia de la humanidad y de la que se tiene registro, es cuando i i l l hi i d l h id d d l i i d el hombre aprende a obtener "sal común" por evaporación solar del agua del mar, hace más de 4 000 millones de años. (Todos los párrafos tomados de la bibliografía Nº 04 )
y
y
y
y
y y y
y y
Como ejemplos de aprovechamientos de algunos recursos marítimos minerales se puede mencionar extracción de petróleo en sinnúmero de plataformas marinas petroleras, de arena y grava del mar en la desembocadura del río Támesis en la cercanía de la ciudad de yg Londres, diamantes en litorales marinos de Angola y Namibia y otros. El petróleo, el gas natural, los hidratos de gas, los nódulos de manganeso, las costras ricas en cobalto, los sulfuros masivos ricos en hierro, zinc, níquel, oro o cobre, los áridos, y los yacimientos ricos en titanio, tierras araras, estaño, oro y diamantes, son los recursos minerales que se encuentran en los fondos marinos. Se pueden convertir en una verdadera mina de oro para empresas, industrias y países. Su precio ha aumentado hasta un 500% en industrias y países Su precio ha aumentado hasta un 500% en “mina de oro” para empresas los tres últimos años. Hoy cualquier actividad minera que se realice en los océanos pasa por la aprobación de la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos (ISBA, en sus siglas en inglés), un organismo científico y jurídico que controla las áreas fuera de los límites económicos de los países en el marco de la Convención de Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar ratificada en 1994 por 154 países y que cuenta ahora con 160 miembros. La capacidad de explotación de los fondos marinos presenta “cifras que impresionan”, según Jesús Silva, embajador de España en Jamaica y representante permanente de España ante la ISBA durante la celebración del seminario internacional Los fondos marinos: la nueva f frontera, organizado en Madrid por la Fundación Ramón Areces . i d M d id l F d ió R ó A En algunas zonas marinas, los campos de nódulos polimetálicos (cobre, níquel, manganeso, etc.), las chimeneas de sulfuros masivos y las costras ricas en cobalto concentran hasta tres veces más oro, plata, níquel, cobalto, o platino que en tierra firme. La exploración permite saber dónde se encuentran estos recursos, como en las profundidades de la “zona” de la zona , un área marina de 260 millones de km2, sin jurisdicción de ningún Estado y un área marina de 260 millones de km2 sin jurisdicción de ningún Estado y considerada “patrimonio común de la Humanidad”. Para explorar los nódulos polimetálicos en esta zona, la ISBA otorgó en el año 2000 ocho licencias de exclusividad para Francia, Japón, Corea, Alemania, India, China, Rusia, y también para el consorcio liderado por Polonia, junto a la Federación rusa, Eslovaquia, República , g y p , g Checa, Bulgaria y Cuba. España está fuera, “anda rezagada”.
y PETROLEO. y
y
Los yacimientos de petróleo que se encuentran exclusivamente debajo de los sedimentos del fondo oceánico, se l li f did d que varían í de d cientos i il de d metros. Sin Si embargo, b l actualidad lid d sólo ól se explotan l l de d localizan a profundidades a miles en la los la plataforma continental. El petróleo, a diferencia de los otros minerales, es de origen orgánico. Los restos de vegetales y animales de los periodos Cretásico y Terciario se mezclaron con otros sedimentos, como arena, limo y arcilla, y se transformaron conforme se fueron enterrando a raíz de la erosión continental; Estos equipos de perforación se instalan, manejan y mantienen en una plataforma situada lejos de la costa, costa en aguas de una profundidad de hasta varios cientos de metros. metros
y
Yacimientos en los litorales marinos También ahí se utilizan potentes maquinas excavadoras o explosivos para alcanzar la grava diamantífera. La extracción en las playas exige mover grandes cantidades de arena antes de poder alcanzar la grava diamantífera, y no es raro llegar así a más de 20 metros por debajo del nivel del mar, lo que plantea problemas de filtraciones que hay que solucionar por medio de la construcción de enormes diques los cuales hay que consolidar sin cesar para poder trabajar con seguridad. El trabajo con este método de explotación se ejecuta día y noche. En el caso de explotaciones en el mar, las operaciones son bastante delicadas y se necesitan medios técnicos tales como grandes bombas y tuberías, y hay que tratar a menudo los materiales recuperados a bordo. De Beers es el líder en este campo y posee barcos y medios técnicos inigualados con los que explotan concesiones i en A Angola, l en N Namibia, ibi etc... t
Barco para explotación de diamantes del fondo marino y
y El mar oculta, diseminados en el seno de sus aguas, miles de millones
de toneladas de aproximadamente químicos,, como el p 77 elementos q cloro, sodio, magnesio, azufre, aluminio, yodo, cobre, zinc, plomo, mercurio, oro, estaño, fosfatos y otros muchos. En la actualidad, los tres principales minerales que se extraen de manera rentable del mar son la sal, el magnesio, junto con sus compuestos, y el bromo.
Turismo y salud y LAS ACTIVIDADES MARINAS TURÍSTICAS COMO UNA
INDUSTRIA DE LA ERA ACTUAL y EL AGUA, el Sol y el aire han g gozado desde los tiempos p más remotos de un prestigio bien ganado como medios para conservar y mejorar la salud; como en las zonas costeras y en el propio mar éstos son abundantes día a día, se incrementan las actividades i id d marinas i como parte de d la l industria i d i turística í i de d los l países que cuentan con costas y cada vez son más visitadas las playas de todos los continentes del planeta, construyéndose maravillosas ciudades a lo largo de ellas, ellas rodeadas de lujosos hoteles, que a la entrada de la noche se convierten en un espectáculo de luces de colores dispuestas al borde del océano, pudiéndose complementar las magníficas realizaciones de la naturaleza con las del hombre.
LAS OBRAS MARÍTIMAS SON ESENCIAL PARTE DE LA POLÍTICA DE DESARROLLO TURÍSTICO DE LA COSTA PERUANA
Algunas de las actividades recreativas mas populares en recreativas mas populares en ambiente marítimo y Dentro de las actividades marinas que se han desarrollado en los tiempos actuales para
impulsar a la industria turística, los deportes marinos ocupan un lugar relevante, señalando como los de mayor importancia a: la natación, el escafandrismo, la pesca submarina, la pesca deportiva, el esquí náutico y el surfing, el remo, la vela, la motonáutica y la acuariología. y Desde su aparición sobre el planeta, el hombre debió aprender a sostenerse instintivamente en el agua, puesto que el cuerpo humano flota en el líquido elemento; a continuación el desplazarse fue una consecuencia lógica al observar que otros animales utilizan sus extremidades como remos para avanzar y se considera que así nació la utilizan sus extremidades como remos para avanzar, y se considera que así nació la natación. y Una de las aventuras más llamativas de la era actual son los cruceros, organizados para conocer distintas regiones marinas del mundo, a bordo de los barcos más lujosos que existen; por ejemplo, el navegar por las costas del Mediterráneo visitando Malta, Túnez, C t E Costa Esmeralda, Elba, Porto Fino y Niza; o los cruceros entre las islas griegas que ld Elb P t Fi Ni l t l i l i permiten admirar Creta, Santorini, Rodas, Estambul y Nicanor o los realizados por el maravilloso Caribe. y Toda esta actividad "turística marina" permite una mejor interrelación entre los pueblos, p g y q p p sin importar su lengua o costumbres, ya que aporta a la humanidad la posibilidad de recreación y de mantener contacto con todas las bellezas que la naturaleza le legó en el d d l b ll l l l l l océano, desarrollándose así una nueva industria de la era actual.
El mar y salud humana y El agua del mar rica en sales minerales es conocida, estando microbiológicamente limpia,
tiene favorable influencia en cicatrización de heridas, curación de asma y semejantes afectaciones de salud. p esta basada en el entorno marino y el agua g del mar,, q yLa talasoterapia que contiene mas de 80 elementos necesarios para el buen funcionamiento del organismo humano, teniendo algunos de ellas las características de ser antitumorales, antibacterianas y antivirales. La talasoterapia es un método de terapia que se basa en el uso de diferentes medios marinos juntos o por separado (agua de mar, algas, barro y otras sustancias extraídas del mar) y del clima marino como agente terapéutico. Es totalmente natural, el agua se recoge lejos de la orilla, se depura y esteriliza para garantizar la ausencia de agentes patógenos antes de su aplicación en los distintos tratamientos. Etimológicamente proviene del griego Thalasso (mar) y Therapeia (terapia). (terapia) [editar] Evolución de la talasoterapia A finales del siglo XIX, el francés René Quinton hizo públicas sus teorías sobre unas “constantes biológicas” que serían comunes a todos los seres vivos, basándose en el origen marino de todos ellos. A pesar de no contar con ninguna prueba de la existencia de estas constantes, diseñó una solución salina basada en el agua de mar y empezó a comercializarla, afirmando que era capaz de curar enfermedades como la tuberculosis, el cólera o la diarrea.[1] y desde principios del XX, comenzó a extenderse su práctica. Numerosas poblaciones de nuestras costas vieron crecer hoteles balnearios dedicados a ofrecer al público todo tipo de servicios relacionados con la talasoterapia. Sin embargo, embargo la comunidad científica no ha encontrado ninguna prueba de la efectividad de esta terapia, terapia [[2]] que a menudo se combina con la helioterapia. Sus partidarios actuales la defienden basándose en la similitud entre el plasma sanguíneo humano y el agua marina.
Capacidad de auto purificación del mar y El medio marítimo es receptor de inmensas cantidades de residuos orgánicos y
es capaz de convertirlos en materia mineral gracias a acción de bacterias d ti l t i i l i ió d b t i aerobias cuya existencia esta condicionada con la cantidad de oxigeno disuelto en el agua (hasta 8 a 10 mg de O2/litro) En la zona batipelágica el oxigeno es muy deficiente ya que se renueva desde el contacto de la superficie con la atmosfera y solo una menor cantidad por acción de grandes corrientes de profundidades que surgen del polo norte y se desplazan por las profundidades . Las bacterias absorben O2 y liberan CO2 que en contacto con el agua forma: acido carbónico CO2+H2O= H2CO3 acido carbónico CO2+H2O= H2CO3. De darse la circunstancia de ausencia de oxigeno entran a la escena bacterias anaerobias que causan eutrofización – deterioro de la calidad de agua por generación de gases tóxicos. y El porcentaje de sales en agua del mar es 3.4 % a 3.8% hasta 27% en el mar muerto. El pH es de 7.5 a 8.4 y densidad de 1024 kg/m3 hasta 1028 kg/m3. y La concentración de materia orgánica, expresada como DBO5, en el agua del mar debe estar menor de 5 a 7 mg/l De este modo se facilita sobrevivencia de mar debe estar menor de 5 a 7 mg/l. De este modo se facilita sobrevivencia de las especies que en ausencia de oxigeno abandonan las aguas o si no pueden se extinguen.
y
CORRIENTES.wmv
y CAPITULO II y
Física de los fenómenos hidráulicos y sedimentologicos en el mar y Vientos y Olas, locales y distantes Modificación de olas en presencia de obstáculos Refracción, Difracción, Reflexión y Mareas De origen astronómico De origen terrestre y Corrientes L l causadas por olas y vientos locales Locales – d l i l l Globales * Transporte de sedimentos en el mar Perfiles de equilibrio de la playa Cuantificación de transporte litoral, Métodos de medición teóricos y experimentales
Viento: Origen y Clasificación
Vientos
aire causado por las diferencias de El viento es el desplazamiento horizontal de las masas de aire, presión atmosférica, atribuidas a la variación de temperatura sobre las diversas partes de la superficie terrestre. Es decir, las distintas temperaturas existentes en la tierra y en la atmósfera, por la desigual distribución del calentamiento solar y las diferentes propiedades térmicas de las superficies terrestres y oceánicas, oceánicas producen corrientes de aire. aire Las masas de aire más caliente tienden y a subir y en su lugar se ubican masas de aire más denso y frío. Lo que caracteriza a los vientos son la intensidad y la dirección. La primera se mide según la escala de Beaufort que va desde el 0 (calma absoluta) hasta el 12 (huracán). La intensidad es directamente proporcional a la diferencia de presión entre el lugar de origen del viento y el de su llegada. Por otra parte la dirección está relacionada con la rotación terrestre. Al formarse un área ciclónica el viento se desvía a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio sur. Lo contrario sucede en las zonas anticiclónicas donde el viento corre hacia la izquierda en el hemisferio boreal y hacia la derecha en el austral. austral Dependiendo de la dirección que adquieran los vientos se dividen en constantes, que soplan todo el año en la misma dirección aunque la intensidad varía, y en periódicos, que no tienen regularidad en su dirección. El aparato empleado para medir la dirección del viento es la veleta que marca la dirección. dirección La velocidad del viento se mide con el anemómetro, que es un molino de tres brazos, separados por ángulos de 120º, que se mueve alrededor de un eje vertical. Los brazos giran con el viento y permiten medir su velocidad. Hay anemómetros de reducidas dimensiones que pueden sostenerse con una sola mano que son muy prácticos aunque menos precisos. precisos Los vientos se clasifican en: globales, estacionales, locales, ciclónicos y anticiclónicos.
y Las regiones alrededor del ecuador, a 0° de latitud, son calentadas por
y y y y
y y y
el sol más que las zonas del resto del globo. El aire caliente es más q g ligero que el aire frío, por lo que subirá hasta alcanzar una altura aproximada de 10 km y se extenderá hacia el norte y hacia el sur. Si el globo no rotase, el aire simplemente llegaría al Polo Norte y al Polo Sur, p p y para posteriormente descender y volver al ecuador. Direcciones de viento dominantes Cuando se analizan los vientos vemos que poseen varias clasificaciones, adaptándose estas a la forma de incidencia de estos en la tierra. Vi Vientos Geostróficos: Los vientos geostróficos G ófi L i ófi se encuentran a una altura de 1.000 metros a partir del nivel del suelo. La velocidad de los vientos geostróficos puede ser medida utilizando globos sonda. Vientos de superficie: Los vientos están mucho más influenciados por p p la superficie terrestre a altitudes de hasta 100 metros. Las direcciones del viento cerca de la superficie serán ligeramente diferentes de las de los vientos geostróficos debido a la rotación de la tierra. Vientos locales (brisas marinas): Los vientos locales siempre se superponen en los sistemas eólicos a gran escala, esto es, la dirección del viento es influenciada por la suma de los efectos global y local.
Clasificación de vientos y Según permanencia
y constantes, que soplan todo el año en la misma dirección aunque la
intensidad varía, y en y Periódicos P y Irregulares y Según ámbito
y y y y
globales, estacionales,, locales, ciclónicos y anticiclónicos.
y Los vientos alisios, contra alisios (altura de 300 a 1000 km!) y polares
son a la vez constantes y generales y La velocidad de viento y de barco se mide en Nudo=milla náutica/hora y 1milla 1 ill náutica á ti es equivalente i l t a 1852 1852m
Ciclónicos y anticiclónicos
y
En las áreas anticiclónicas la presión es superior a lo normal a diferencia de las ciclónicas donde la presión es inferior a lo normal. E El aire nunca se encuentra en absoluta calma,, p porque q en las áreas ciclónicas se forma una especie p de vacío a donde acuden las masas de aire vecinas que están a presión más alta. Son estos movimientos de masas de aire los llamados "vientos“. Vientos globales • Los las del en ell planeta, por las L vientos i t globales l b l son aquellos ll que determinan d t i l características t í ti d l tiempo ti l t y se originan i i l diferencias de presión y temperatura existentes en todo el mundo. • El viento en zonas cercanas al ecuador, sube hacia capas altas de la atmósfera, debido a la bajas presiones existentes en el lugar, por ser una zona de aire muy caliente. Al subir el viento, este se desplaza en dirección norte y sur. sur • Cercano a los 30º de latitud en ambos hemisferios del ecuador existe una zona de altas presiones, que produce el descenso de este aire. • El viento ya existente en esta zona, que está a nivel del suelo, se desplaza hacia la zona de bajas presiones cercana al ecuador desde el hemisferio norte y sur. Estos vientos con conocidos como “vientos alisios”, que dependiendo de la dirección desde la que vengan cambiarán de nombre. • En la zona de los polos existe una banda de alta presión debido a las bajas temperaturas del lugar, por lo que el viento se va desplazando en dirección hacia el ecuador.
Vientos estacionales • Los vientos estacionales se producen debido a que el aire sobre la tierra es más caliente en verano y más frío en i i invierno, en comparación ió con ell aire i presente t en ell océano é cercano, en la l misma i estación. t ió • Es por esto que, en el verano, los continentes presentan vientos más fríos que provienen del mar; y en invierno se producen vientos más calientes que van hacia los océanos desde los continentes. El viento monzón es un ejemplo de viento estacional. estacional Se caracteriza por ser un viento que cambia de dirección según las estaciones del año. Este viento sopla desde el Suroeste, entre abril y octubre, y en dirección Noreste, desde octubre a abril. El monzón del suroeste, o de verano, suele estar acompañado por fuertes lluvias en zonas de la India y de Indochina.
Causas de la generación de viento Causas de la generación de viento y La fuerza de Coriolis causa una desviación del aire a la derecha en el
hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio sur. Se trata de una fuerza aparente causada por la rotación de la Tierra bajo la acción del movimiento del aire
Diferencia de presión Diferencia de presión el viento soplará de las áreas de presión alta a las de presión baja. La presión que equilibra la fuerza que tiende a mover el aire de la presión alta
Isobaras alrededor de áreas de presión alta y baja Son Líneas imaginarias que unen los puntos en el espacio en los cuales rigen las mismas presiones atmosféricas en un momento l i l i i fé i dado
CLASES DE VIENTOS CLASES DE VIENTOS y SEGÚN PERMANENCIA: Constantes , periódicos e irregulares
Vientos constantes:
Vientos alisios y
Figura 1. Cinturones de Viento y sus direcciones
y Cicl ónico sy antici clóni cos
Vientos locales Brisas marinas • Los vientos locales ocurren por las variaciones diarias de temperatura entre la tierra y el agua, L i t l l l i i di i d t t t l ti l las que se dan principalmente en verano. La tierra, debido a la presencia del sol, se caliente más rápidamente que el mar durante el día. El aire caliente que proviene de la tierra se eleva, dirigiéndose hacia el mar, y es reemplazado a nivel del suelo por el aire frío del mar. Esto produce vientos llamados “Brisas Marinas”. d i t ll d “B i M i ” Brisas terrestres • Durante la noche se produce lo contrario. La tierra está más fría que el mar, lo que origina que el aire frío descienda sobre la tierra y se dirija hacia el mar. El aire marino que ahora esta más caliente, se eleva y es reemplazado por el aire frío de la tierra. Estos vientos son conocidos con el li t l l d l i f í d l ti E t i t id l nombre de “Brisas Terrestres”. Estas brisas son de menor velocidad que las anteriores, debido a que en la noche existen menores diferencias de temperatura entre la tierra y el mar. Estas brisas generadas por las diferencias de temperatura pueden llegar hasta unos 50 Km. tierra y mar adentro. d t
Escala de y Beaufort Grados Beaufort 0
Viento Km/h 1
Descrip Descrip.
1
1 a 5
Ventolina
0,13
El viento inclina el humo, pero no hace girar las veletas. veletas
2
6 a 11
Flojito
0,8
3
12 a 19
Flojo
3,2
4
20 a 28
Fresco
6,4
Las hojas se mueven, el aire se siente en el rostro. Las hoja y ramas pequeñas se mueven continuamente. continuamente El viento levanta polvo y hojas.
5
29 a 38
Fresquito
13
Los árboles pequeños empiezan a balancearse.
6
39 a 49
Bonacible
22
7
50 a 61
Frescachón
33
Se mueven las ramas grandes, resulta difícil usar paraguas. Los árboles se agitan, se hace molesto caminar cara al viento.
8
62 a 74
Duro
52
Se rompen las ramas pequeñas de los árboles, se hace difícil caminar.
9
75 a 88
Muy duro
69
Las ramas medianas de los árboles se quiebran.
10
89 a 102
Temporal
95
11
103 a 117
Borrasca
117
Los árboles son arrancados y dañadas las t h b techumbres. Destrozos extensos.
12
118 a 133
Huracán
160
Calma
Presión en Apreciación daN/m2 ... El humo se eleva verticalmente
Ídem
Sea Height and Period As a function of Windspeed, Duration and Fetch Wind Duration 6 hrs
12 hrs
18 hrs
25 hrs
35 hrs
45 hrs
55 hrs
70 hrs
80 hrs
90 hrs
100 hrs 120 hrs 140 hrs
22 kts
5.7@6 43
[email protected] 100
9.0@8 160
10@9 250
11@10 400
12@11 550
[email protected] 700
12@12 1000
[email protected] 1200
[email protected] 1400
12@13 1550
12@13 1950
12@13 2350
26 kts
[email protected] 48
10@8 110
12@9 170
13@10 280
14@11 410
15@12 600
16@13 800
[email protected] 1100
16@14 1350
[email protected] 1550
17.5@15 1850
17.5@15 2250
[email protected] 2600
30 kts
[email protected] 51
12@9 125
14@10 210
16@11 300
18@12 500
20@13 700
20@14 900
22@15 1200
22@16 1500
22@16 1750
[email protected] 2000
23@17 2500
[email protected] 3000
36 kts
11.6@8 60
16@10 140
[email protected] 235
22@13 360
25@14 540
27.5@15 800
29@16 1000
[email protected] 1400
30@18 1700
[email protected] 2000
31@19 2300
[email protected] 2900
31@20 3400
40 kts
[email protected] 64
19@11 150
[email protected] 260
26@14 400
29@15 590
[email protected] 880
34@17 1200
36@19 1500
[email protected] 1800
38@20 2200
39@21 2500
40@21 3100
41@22 3800
45 kts k
[email protected] 16@9 3 70
23@12 170
[email protected] 27@13 5 285
31@15 425
35@16 630
39@18 950
[email protected] 41@18 5 1250
45@20 1600
45@21 2000
47@22 2300
[email protected] 49@22 5 2700
50@23 3600
50@24 4100
50 kts
19@10 75
[email protected] 180
[email protected] 300
37@16 450
[email protected] 700
46@19 1050
48@21 1350
54@22 1750
55@23 2100
58@23 2500
59@24 2900
[email protected] 3800
[email protected] 4250
55 kts
22.5@11 80
30@13 190
36@15 320
44@17 500
50@19 760
55@21 1150
59@22 1450
62@23 1900
65@24 2300
66@25 2600
69@26 3100
70@27 3900
70@28 4600
60 kts
[email protected] 83
35@14 200
[email protected] 350
50@18 510
56@20 800
67@22 1200
[email protected] 1500
75@25 2000
79@26 2450
80@28 2800
80@28 3250
82@30 4000
85@30 5000
65 kts
27.5@12 88
39@15 220
48@17 380
55@19 560
65@21 850
75@22 1250
80@25 1600
[email protected] 2100
90@28 2500
[email protected] 2950
95@30 3400
100@31 4200
100@33 5100
70 kts
30@13 91
43@16 235
55@18 395
62@20 600
71@22 880
82@25 1325
90@26 1600
98@29 2250
[email protected] 2600
[email protected] 3050
109@31 3600
[email protected] 4500
119@35 5600
75 kts
34@14 96
50@17 245
60@19 405
70@21 620
80@23 900
[email protected] 1400
99@27 1700
105@29 2300
110@31 2700
118@32 3150
120@33 3800
125@34 4800
130@36 6000
80 kts
[email protected] 100
[email protected] 255
65@20 425
72@22 640
[email protected] 975
[email protected] 1450
107@28 1800
119@30 2400
121@32 2850
133@33 3300
136@34 3900
140@35 4950
[email protected] 6100
85 kts
40@15 103
57@18 260
74@21 445
80@22 680
95@25 1000
[email protected] 1500
122@30 1900
133@32 2500
[email protected] 3000
140@35 3500
[email protected] 4050
[email protected] 5050
[email protected] 6500
90 kts
45@16 110
63@19 270
80@22 460
92@24 700
[email protected] 1100
120@29 1550
[email protected] 2000
140@33 2600
[email protected] 3100
[email protected] 3750
165@37 4250
170@40 5200
190@44 6800
These are theoretical values. Actual sea size and period can vary. Blue cells are what is 'typically' typically experienced in a storm. The others are provided for informational purposes.
This system, called the Beaufort Scale, was developed in 1805 by Admiral Sir Francis Beaufort of the British Navy. It is a guideline for what can be expected in certain conditions and a weather classification system. It assumes open ocean conditions with unlimited fetch. Wind Speed
Description
Sea Conditions
0
0
Calm
1
1 - 3 knots k t
Li ht Ai Light Air
2
4 - 6 knots
Light Breeze
3
7 - 10 knots
Gentle Breeze Large wavelettes with some crests.
4
11 - 16 knots k t
Moderate Breeze
5
17 - 21 knots
Fresh Breeze
6
22 - 27 knots
7
28 - 33 knots
Near Gale
8
34 - 40 knots
Gale
9
41 - 47 knots
Strong Gale
10
48 - 55 knots
Storm
11
56 - 63 knots
12
64 - 71 knots
Smooth, like a mirror.
Waves 0
S ll ripples, Small i l like lik fish fi h scales. l
1/4' 1/2'
Short, small pronounced wavelettes with no crests.
1/4' 1/2' 2'
Increasingly g y larger g small waves,, some white caps p and light foam.
4'
Moderate lengthening waves, with many white caps and some light spray.
6'
Strong Breeze Large waves, extensive white caps with some spray.
10'
Heaps p of waves,, with some breakers whose foam is blown downwind in streaks.
14'
Moderately high waves of increasing length and edges of crests breaking into spindrift (heavy spray). Foam is blown downwind in well-marked streaks.
18'
High wind with dense foam streaks and some crests rolling over. Spray reduces visibility.
23'
Very high waves with long, overlapping crests. The sea looks white, visibility is greatly reduced and waves tumble with force.
29'
Exceptionally high waves that may obscure medium size ships. Violent Storm All wave edges are blown into froth and the sea is covered with patches of foam. foam Hurricane
The air is filled with foam and spray, and the sea is completely white.
37' 45'
y
Force
Escala de Beaufort en el mar 1 2 3
4 4 5 6 5
7 8 9 Gran probabilidad de avería
10 11 12
Escala de Beaufort
HURACAN
d lé i d l d ió b i í d l y L Los grupos de tormentas eléctricas de larga duración obtienen su energía de los cálidos océanos tropicales. El aire gira (en dirección de las agujas del reloj en el hemisferio norte y al contrario en el sur) alrededor del ojo del huracán con p g g p j velocidad progresiva. Entonces el aire gira desplazándose hacia arriba bajo la lluvia torrencial, formándose así una pared de nubes más apacible alrededor del centro. En los niveles superiores el aire gira alejándose del ojo del huracán.
R Rosa de viento d i t p p j y Representa el porcentaje de frecuencia de la fuerza del viento de dirección particular para un periodo (mes, estación, año). Diagrama de Lenz
Brisay Marina: Durante el día la tierra se calienta más rápidamente que el mar por efecto del sol. El aire sube, circula hacia el mar, y crea una depresión a nivel del suelo que atrae el aire frío del mar. Esto es lo que se llama brisa marina. Durante la noche los vientos soplan en sentido contrario. Normalmente durante la noche la brisa terrestre tiene velocidades inferiores, debido a que la diferencia de temperaturas entre la tierra y el mar es más pequeña. Tabla 1. Vientos Orográficos Nombre A t Autan Berg Bora Brickfielder Buran Chinook Föhn Harmattan Levante Mistral Santa Ana Sirocco Tramontana Zonda
Características Lugar S t Seco y templado l d SW d F SW de Francia i Seco y cálido Sudáfrica Seco y frío NE de Italia Seco y caliente Australia Seco y frío Mongolia Seco y templado W de Norteamérica Seco y templado Alpes Seco y fresco y Norte de África Húmedo y Zona Mediterránea templado Seco y frío Valle del Ródano Seco y caliente l
Sur de California d lf
Seco y caliente Seco y frío Seco y templado
Sur de Europa NE de España Argentina
Vientos geóstroficos y
Vientos geóstroficos La atmósfera (Troposfera) La atmósfera es una capa muy fina L t ó f fi alrededor del globo. El globo tiene un diámetro de 12.000 km. La troposfera, que se extiende hasta los 11 km de altitud es donde tienen 11 km de altitud, es donde tienen lugar todos los fenómenos meteorológicos y el efecto invernadero. En el dibujo puede verse una extensión de islas de 300 km y la altura aproximada de la troposfera. Visto a una escala diferente: si el globo fuese una bola de 1,2 metros de diámetro, la atmósfera sólo tendría un espesor de 1 mm
y
Generación de vientos geóstroficos
De Wikipedia, la enciclopedia libre
Partimos de las expresión para la fuerza del gradiente de presión por unidad de volumen: y
Donde D d P es la l presión ió y x es la l di dirección ió en lla que varía í lla presión. ió IIgualmente l t lla ffuerza centrífuga t íf por unidad de volumen es: Donde ρ es la densidad del aire, v la velocidad y R el radio de giro (positivo cuando, desde el punto hacia t de d vista i t del d l aire, i ell giro i se produce d h i la l izquierda). i i d ) Finalmente Fi l t ell término de la fuerza de Coriolis por unidad de volumen es: Donde ω es la velocidad angular de la Tierra, v es la velocidad del viento y f es el parámetro de Coriolis, que tiene un valor aproximado de 10-4 en latitudes medias, creciendo en los polos geográficos áfi yh haciéndose ié d nulo l en ell ecuador. d S Su fó fórmula l correspondiente di t es f = 2 Ω sen φ, donde: •Ω es la velocidad angular de rotación de la Tierra y vale 2 π / 86400 (rad/s). •φ es la latitud. Si consideramos la ssuma ma de todas ellas ellas: Resolviendo la ecuación anterior para la velocidad del viento del gradiente:
que también se puede expresar en función del geostrófico (VG): La diferencia entre el viento geostrófico y el del gradiente es sólo de un 10-20%.
VIENTOS GEOSTROFICOS Y REALES las fuerzas balanceadas q que se p producen p por encima de la capa p donde la fricción influye en el viento crean un viento que sopla paralelamente con las isobaras. Este viento se denomina viento geostrófico. En el hemisferio norte, las presiones bajas se producirán a la izquierda del viento. i t En E ell hemisferio h i f i sur, sucederá d á lo l contrario. t i
La variación del viento desde la superficie a la altura: espiral de Ekman Si fuéramos ascendiendo desde la superficie hasta una altura de 500 a 1.000 m, la dirección e intensidad del viento se modificarían progresivamente hasta alcanzar el valor del viento geostrófico, según la espiral de Ekman. El viento geostrófico asume dirección paralela con las isobaras debido a la ecuación de equilibrio entre gradiente de presión y la fuerza de Coriolis
Partimos de las expresión para la fuerza del gradiente de presión por unidad de volumen: y
D d P es la l presión ió y x es la l di ió en lla que varía í lla presión. ió IIgualmente l t lla ffuerza centrífuga t íf Donde dirección por unidad de volumen es: Donde ρ es la densidad del aire, v la velocidad y R el radio de giro (positivo cuando, desde el punto hacia t de d vista i t del d l aire, i ell giro i se produce d h i la l izquierda). i i d ) Finalmente Fi l t ell término de la fuerza de Coriolis por unidad de volumen es: Donde ω es la velocidad angular de la Tierra, v es la velocidad del viento y f es el parámetro de Coriolis, que tiene un valor aproximado de 10-4 en latitudes medias, creciendo en los polos geográficos áfi yh haciéndose ié d nulo l en ell ecuador. d S Su fó fórmula l correspondiente di t es f = 2 Ω sen φ, donde: Ω es la velocidad angular de rotación de la Tierra y vale 2 π / 86400 (rad/s). •φ es la latitud. Si consideramos la suma de todas ellas: Resolviendo la ecuación anterior para la velocidad del viento del gradiente:
que también t bié se puede d expresar en función del geostrófico (VG): La diferencia entre el viento geostrófico y el del gradiente es sólo ól d de un 10 10-20%. 20%
y
y
y
y
y
y
y
y
y y
y
No todas las soluciones matemáticas de la ecuación son físicamente posibles. De entrada, sólo son posibles aquellas velocidades positivas. Teniendo esto en cuenta existen cuatro posibilidades (ver esquema): 1. Alta presión, circulación ciclónica: R > 0 y dP/dx > 0. Es imposible, puesto que tanto la fuerza de Coriolis como la del gradiente de presión apuntan hacia afuera. Por lo tanto no existe nada que genere fuerza centrípeta. 2. Alta presión, circulación anticiclónica: R
