Diapycnal mixing processes and vertical velocities within mesoscale structures

Resumen

Los procesos de mezcla diapicna, como el fenómeno de intrusión o entrainment (we), ejercen un importante control sobre el ecosistema marino y sus efectos pueden verse amplificados estructuras de mesoescala como remolinos y filamentos de afloramiento. Su estudio y el de los procesos de transporte vertical aún representan un desafío para la oceanografía debido a la naturaleza intermitente de la turbulencia y a la dificultad en las medidas a micro escala. La presente tesis trata con el estudio de las fuentes de energía cinética turbulenta (ECT), así como con los componentes que fuerzan el campo de velocidades verticales (w) dentro de dos estructuras de mesoescala del Atlántico norte. Los resultados aquí expuestos muestran un aumento de Las tasas de disipación de ECT (εo) y de a cizalla vertical inducida por la corriente (Sh2) en la base de hρ en aguas influenciadas por el filamento de afloramiento de Cabo Ghir. En zonas de filamento, las capas de mezcla activa (hε) son más profundas que hρ, resultando en zonas de entrainment (Δh) positivas que favorecen al entrainment. Estos resultados apoyan la formulación de una modificada parametrización de we, donde se incluye efecto de estas fuentes de ECT a través de medidas de un perfilador de microestructura turbulenta, tomadas por vez primera en esta región. Las we dadas por la previa parametrización son exploradas a través de perfiles de microestructura medidos a escalas casi sinópticas en un remolino anticiclónico intratermoclina al sur de la isla de Tenerife. De forma similar, se encontró que hε > hρ. En la periferia del remolino, un aumento de we es acompañado por un incremento de los coeficientes de difusividad diapicna (Kε), resultado de Sh2, picos de la tensión del viento y cambios en los flujos de flotabilidad. En las capas más profundas del núcleo del remolino, un incremento de εo coincide con altos niveles de Kε, Sh2 y números de Richardson de gradiente subcríticos. Estos resultados apoyan la teoría de que el aumento de mezcla diapicna profunda es una consecuencia de ondas cuasi-inerciales atrapadas dentro de remolinos anticiclónicos del Corredor de Remolinos de Canarias (CRC). A través de un modelo numérico de alta resolución, se exploran los forzamientos del campo de w y el papel que juega la mezcla diapicna dentro de remolinos anticiclónicos de mesoescala del CRC. La mezcla vertical contribuye indirectamente al campo de velocidades verticales mediante su influencia en el término dominante ageostrófico. Debajo de hρ, el patrón de onda en forma de espiral observado en el campo de w superficial, es reemplazado por un dipolo donde se alternan dos celdas de hundimiento y afloramiento en el núcleo de los remolinos. Esta estructura de w es el resultado de un desequilibrio entre ambos forzamientos dominantes ageostróficos y de estiramiento. Los dipolos son también observados cuando el campo de w es diagnosticado a partir de una ecuación omega generalizada. Los cambios en intensidad de dicha estructura podrían además estar ligados a las variaciones de la axisimetrización del vórtice y verse moduladas por la presencia de ondas de vórtice de Rossby.