El espiral de Ekman es un modelo teórico que explica el movimiento de las capas de un fluido por la acción del efecto de Coriolis.

Origen del término

El primero que notó la desviación de las corrientes superficiales fue el oceanógrafo noruego Fridtjof Nansen durante una expedición al Océano Ártico, abordo del Fram, donde observó que el desplazamiento de los icebergs no seguía la dirección del viento. En efecto, los icebergs se desplazaban 45º a la derecha. Al regreso de la expedición en 1886, compartió sus conocimientos y observaciones con el oceanógrafo sueco Vagn Walfrid Ekman quien diez años más tarde publicaría este modelo de circulación llamado espiral de Ekman.

Cómo se produce el efecto

Efecto de la espiral de Ekman. 1:Viento 2:Fuerza aplicada desde arriba 3:Dirección efectiva del flujo de corriente 4: Efecto Coriolis

Es consecuencia de la fuerza de Coriolis que, al aplicar fuerzas, causa que los objetos se muevan hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur respecto a la dirección del viento. Debido a esto cuando el viento que sopla sobre la superficie oceánica del hemisferio norte la corriente oceánica se desplaza hacia la derecha, y en el hemisferio sur hacia la izquierda. Como el agua superficial empuja al agua que está por debajo, esta se desplazará por acción de la fuerza de Coriolis hacia derecha o izquierda dependiendo del hemisferio, y de esta misma manera las capas inferiores. Mientras la corriente se desvía desde el origen, la velocidad se vuelve cada vez menor. La profundidad a la cual la espiral de Ekman penetra está determinada por cuan lejos puede penetrar la mezcla turbulenta en el curso de un día pendular.

Este diagrama a la derecha muestra las fuerzas asociadas al espiral de Ekman. La fuerza aplicada desde arriba está en rojo (que comienza con el viento soplando en la superficie del agua), el efecto de Coriolis (en ángulos hacia la derecha respecto a la superior) representada en amarillo, y el movimiento de agua resultante en rosado, lo que se convierte en la fuerza desde arriba para la capa inferior, en sentido del reloj en espiral mientras se desplaza hacia abajo.

El espiral de Ekman clásico ha sido observado bajo hielo marino, pero no se encuentra en la mayoría de las condiciones de océano abierto. Esto se debe al hecho de que:

• La mezcla turbulenta en la capa superficial del océano tiene un ciclo diurno fuerte.
• Las olas superficiales pueden desestabilizarlo.

En la latitud cero el agua no gira a ningún lado.

Referencias

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Espiral de Ekman.Commons
• AMS Glossary, mathematical description
• A. Gnanadesikan and R.A. Weller, 1995 · "Structure and instability of the Ekman spiral in the presence of surface gravity waves" · Journal of Physical Oceanography  25(12), pp.3148-3171.

• J.F. Price, R.A. Weller and R. Pinkel, 1986 · "Diurnal cycling: Observations and models of the upper ocean response to diurnal heating, cooling and wind mixing" · Journal of Geophysical Research  91, pp.8411-8427.

• J.G. Richman, R. deSzoeke and R.E. Davis, 1987 · "Measurements of near-surface shear in the ocean" · Journal of Geophysical Research  92, pp.2851-2858.

Véase también

• Transporte de Ekman
• Efecto de Coriolis
• Surgencia
• Wikiproyecto:Ciencias del Mar