Nivel del mar
Punto de referencia geográfica desde el que se miden distintas alturas

Este marcador que indica el nivel del mar está situado entre Jerusalén y el Mar Muerto .

El nivel medio del mar ( MSL , a menudo abreviado como nivel del mar ) es un nivel superficial promedio de uno o más de los cuerpos de agua costeros de la Tierra desde el cual se pueden medir alturas como la elevación . El MSL global es un tipo de datum vertical , un datum geodésico  estandarizado  , que se utiliza, por ejemplo, como datum de carta en cartografía y navegación marítima , o, en aviación, como el nivel del mar estándar en el que se mide la presión atmosférica para calibrar la altitud y, en consecuencia, los niveles de vuelo de las aeronaves . Un estándar común y relativamente sencillo del nivel medio del mar es, en cambio, un promedio a largo plazo de las lecturas de los mareógrafos en una ubicación de referencia particular. [1]

Los niveles del mar pueden verse afectados por muchos factores y se sabe que han variado mucho a lo largo de escalas de tiempo geológicas . El aumento actual del nivel del mar se debe principalmente al cambio climático inducido por el hombre . [2] Cuando las temperaturas aumentan, los glaciares de montaña y las capas de hielo polares se derriten, lo que aumenta la cantidad de agua en los océanos, mientras que el agua de mar existente también se expande con el calor. Debido a que la mayoría de los asentamientos humanos y la infraestructura se construyeron en respuesta a un nivel del mar más normalizado con un cambio esperado limitado, las poblaciones afectadas por el aumento del nivel del mar necesitarán invertir en adaptación climática para mitigar los peores efectos o, cuando las poblaciones estén en riesgo extremo, un proceso de retirada controlada . [3]

El término sobre el nivel del mar generalmente se refiere a la altura sobre el nivel medio del mar (AMSL). El término APSL significa sobre el nivel actual del mar, comparando los niveles del mar en el pasado con el nivel actual.

El radio de la Tierra al nivel del mar es de 6.378,137 km (3.963,191 mi) en el ecuador. Es de 6.356,752 km (3.949,903 mi) en los polos y de 6.371,001 km (3.958,756 mi) en promedio. [4] Este esferoide aplanado , combinado con anomalías de gravedad locales , define el geoide de la Tierra, que se aproxima al nivel medio del mar local para ubicaciones en el océano abierto. El geoide incluye una depresión significativa en el océano Índico , cuya superficie se hunde hasta 106 m (348 pies) por debajo del nivel medio global del mar (excluyendo efectos menores como mareas y corrientes). [5]

Medición

Las mediciones del nivel del mar a partir de 23 registros de mareas de larga duración en entornos geológicamente estables muestran un aumento de alrededor de 200 milímetros (7,9 pulgadas) durante el siglo XX (2 mm/año).

La determinación precisa de un "nivel medio del mar" es difícil debido a los muchos factores que afectan al nivel del mar. [6] El nivel instantáneo del mar varía sustancialmente en varias escalas de tiempo y espacio. Esto se debe a que el mar está en constante movimiento, afectado por las mareas, el viento , la presión atmosférica, las diferencias gravitacionales locales, la temperatura, la salinidad , etc. El nivel medio del mar en una ubicación particular puede calcularse durante un período de tiempo prolongado y usarse como un dato . Por ejemplo, las mediciones horarias pueden promediarse durante un ciclo lunar metónico completo de 19 años para determinar el nivel medio del mar en un mareógrafo oficial . [7]

El nivel de aguas tranquilas o nivel del mar en aguas tranquilas (SWL) es el nivel del mar con movimientos como las olas del viento promediados. [8] Luego, MSL implica el SWL promediado a lo largo de un período de tiempo de modo que los cambios debidos a, por ejemplo, las mareas , también tengan media cero. El MSL global se refiere a un promedio espacial sobre toda el área del océano, generalmente utilizando grandes conjuntos de mareógrafos y/o mediciones satelitales. [7]

A menudo se miden los valores del MSL con respecto a la tierra; por lo tanto, un cambio en el MSL relativo o ( nivel relativo del mar ) puede resultar de un cambio real en el nivel del mar, o de un cambio en la altura de la tierra en la que opera el mareógrafo, o de ambos. En el Reino Unido, el datum de ordenanza (la altura de 0 metros en los mapas del Reino Unido) es el nivel medio del mar medido en Newlyn en Cornualles entre 1915 y 1921. [9] Antes de 1921, el datum vertical era MSL en el Victoria Dock, Liverpool . Desde los tiempos del Imperio ruso , en Rusia y sus otras antiguas partes, ahora estados independientes, el nivel del mar se mide desde el nivel cero del mareógrafo de Kronstadt . En Hong Kong, "mPD" es un término topográfico que significa "metros por encima del datum principal" y se refiere a una altura de 0,146 m (5,7 pulgadas) por encima del datum del mapa [10] y 1,304 m (4 pies 3,3 pulgadas) por debajo del nivel medio del mar. En Francia, el Marégraphe de Marsella mide de forma continua el nivel del mar desde 1883 y ofrece los datos recopilados más antiguos sobre el nivel del mar. Se utiliza para una parte de Europa continental y la mayor parte de África como nivel del mar oficial. España utiliza la referencia para medir alturas por encima o por debajo del nivel del mar en Alicante , mientras que el Sistema de Referencia Vertical Europeo está calibrado con la elevación de Amsterdam Peil , que data de la década de 1690.

Los altímetros satelitales han estado realizando mediciones precisas del nivel del mar desde el lanzamiento de TOPEX/Poseidon en 1992. [11] Una misión conjunta de la NASA y el CNES , TOPEX/Poseidon fue seguida por Jason-1 en 2001 y la Misión de Topografía de la Superficie del Océano en el satélite Jason-2 en 2008.

Altura sobre el nivel medio del mar

La altura sobre el nivel medio del mar ( AMSL ) es la elevación (sobre el suelo) o altitud (en el aire) de un objeto, en relación con un datum de referencia para el nivel medio del mar (MSL). También se utiliza en aviación, donde se registran y notifican algunas alturas con respecto al nivel medio del mar (contraste con el nivel de vuelo ), y en las ciencias atmosféricas y en la agrimensura . Una alternativa es basar las mediciones de altura en un elipsoide de referencia que se aproxime a toda la Tierra, que es lo que hacen sistemas como el GPS . En aviación, el elipsoide de referencia conocido como WGS84 se utiliza cada vez más para definir alturas; sin embargo, existen diferencias de hasta 100 metros (328 pies) entre esta altura del elipsoide y el nivel medio del mar local. [5] Otra alternativa es utilizar un datum vertical basado en geoide como NAVD88 y el EGM96 global (parte de WGS84). Los detalles varían en diferentes países.

Cuando se hace referencia a características geográficas como montañas, en un mapa topográfico las variaciones de elevación se muestran mediante curvas de nivel . El punto más alto o la cumbre de una montaña se suele ilustrar con la altura AMSL en metros, pies o ambos. En casos excepcionales en los que una ubicación terrestre está por debajo del nivel del mar, como el Valle de la Muerte, California , la elevación AMSL es negativa.

Dificultades de uso

A menudo es necesario comparar la altura local de la superficie media del mar con una superficie de referencia "nivelada", o datum geodésico, llamada geoide . En ausencia de fuerzas externas, el nivel medio del mar local coincidiría con esta superficie geoidal, siendo una superficie equipotencial del campo gravitacional de la Tierra que, en sí misma, no se ajusta a una esfera o elipsoide simple y exhibe anomalías gravitacionales como las medidas por los satélites GRACE de la NASA . En realidad, la superficie geoidal no se observa directamente, ni siquiera como un promedio a largo plazo, debido a las corrientes oceánicas, las variaciones de presión del aire, las variaciones de temperatura y salinidad, etc. La separación dependiente de la ubicación pero persistente en el tiempo entre el nivel medio del mar local y el geoide se conoce como topografía de la superficie oceánica (media) . Varía globalmente en un rango típico de ±1 m (3 pies). [12]

Tierra seca

Señal del nivel del mar vista en un acantilado (en un círculo rojo) en Badwater Basin , Parque Nacional del Valle de la Muerte

Se utilizan varios términos para describir las relaciones cambiantes entre el nivel del mar y las tierras secas.

  • "relativo" significa cambio relativo a un punto fijo en la pila de sedimentos. [13]
  • "eustático" se refiere a los cambios globales en el nivel del mar en relación con un punto fijo, como el centro de la Tierra, por ejemplo como resultado del derretimiento de los casquetes polares. [14]
  • "Estérico" se refiere a los cambios globales en el nivel del mar debido a la expansión térmica y las variaciones de salinidad . [15]
  • "isostático" se refiere a los cambios en el nivel de la tierra en relación con un punto fijo en la tierra, posiblemente debido a la flotabilidad térmica o efectos tectónicos , sin tener en cuenta los cambios en el volumen de agua en los océanos.

El derretimiento de los glaciares al final de las eras glaciales da lugar a un rebote posglacial isostático , cuando la tierra se eleva después de que se retira el peso del hielo. Por el contrario, las islas volcánicas más antiguas experimentan un aumento relativo del nivel del mar , debido al hundimiento isostático provocado por el peso de los volcanes en enfriamiento. El hundimiento de la tierra debido a la retirada de las aguas subterráneas es otra causa isostática del aumento relativo del nivel del mar.

En los planetas que carecen de un océano líquido, los planetólogos pueden calcular una "altitud media" promediando las alturas de todos los puntos de la superficie. Esta altitud, a veces denominada "nivel del mar" o elevación del nivel cero , sirve de manera equivalente como referencia para la altura de las características planetarias.

Cambiar

Local y eustático

Ciclos del agua entre el océano, la atmósfera y los glaciares

El nivel medio local del mar (LMSL) se define como la altura del mar con respecto a un punto de referencia terrestre, promediada durante un período de tiempo lo suficientemente largo como para que las fluctuaciones causadas por las olas y las mareas se suavicen, normalmente un año o más. Es necesario ajustar los cambios percibidos en el LMSL para tener en cuenta los movimientos verticales de la tierra, que pueden ocurrir a tasas similares a los cambios del nivel del mar (milímetros por año).

Algunos movimientos de tierra se producen debido al ajuste isostático al derretimiento de las capas de hielo al final de la última era glacial . El peso de la capa de hielo deprime la tierra subyacente y, cuando el hielo se derrite, la tierra rebota lentamente . Los cambios en el volumen de hielo terrestre también afectan los niveles del mar locales y regionales mediante el reajuste del geoide y la desviación polar verdadera . La presión atmosférica , las corrientes oceánicas y los cambios locales de temperatura oceánica también pueden afectar el nivel del mar medio.

El cambio eustático del nivel del mar (global en contraposición al cambio local) se debe a cambios en el volumen de agua en los océanos del mundo o en el volumen de las cuencas oceánicas . [16] Dos mecanismos principales están causando actualmente el aumento del nivel eustático del mar. En primer lugar, la reducción del hielo terrestre, como los glaciares de montaña y las capas de hielo polares, está liberando agua en los océanos. En segundo lugar, a medida que aumentan las temperaturas del océano, el agua más caliente se expande. [17]

Cambios periódicos y a corto plazo

El Último Período Glacial provocó un nivel global del mar mucho más bajo.
El aumento de las temperaturas y el derretimiento de los glaciares están aumentando actualmente el nivel del mar.

Muchos factores pueden producir cambios a corto plazo en el nivel del mar, generalmente de unos pocos metros, en períodos de tiempo que van desde minutos a meses:

Cambios periódicos del nivel del mar
Mareas astronómicas diurnas y semidiurnas12–24 horas0,1–10+ m
Mareas de período largoDe 2 semanas a 1 año P<0,1 m
Mareas polares ( bamboleo de Chandler )P de 14 meses5 milímetros
Fluctuaciones meteorológicas y oceanográficas
Presión atmosféricaHoras a meses-0,7 a 1,3 m
Vientos ( marejadas ciclónicas )1–5 díasHasta 5 m
Evaporación y precipitación (también pueden seguir un patrón a largo plazo)Días a semanas<0,1 m
Topografía de la superficie del océano (cambios en la densidad del agua y las corrientes)Días a semanasHasta 1 m
El Niño / oscilación del sur6 meses cada 5-10 añosHasta 0,6 m
Variaciones estacionales
Balance hídrico estacional entre océanos (Atlántico, Pacífico, Índico)6 meses 
Variaciones estacionales en la pendiente de la superficie del agua6 meses 
Escorrentía de ríos/inundaciones2 meses1 metro
Cambios estacionales en la densidad del agua (temperatura y salinidad )6 meses0,2 metros
Seiches
Seiches (ondas estacionarias)De minutos a horasHasta 2 m
Terremotos
Tsunamis (olas catastróficas de largo período)Horas0,1–10+ m
Cambio abrupto en el nivel del terrenoMinutosHasta 10 m

Cambios recientes

Entre 1901 y 2018, el nivel medio del mar aumentó entre 15 y 25 cm (6 y 10 pulgadas), con un aumento de 2,3 mm (0,091 pulgadas) por año desde la década de 1970. [18] : 1216  Esto fue más rápido que el aumento del nivel del mar en al menos los últimos 3000 años. [18] : 1216  La tasa se aceleró a 4,62 mm (0,182 pulgadas) / año para la década de 2013-2022. [19] El cambio climático debido a las actividades humanas es la causa principal. [20] : 5, 8  Entre 1993 y 2018, el derretimiento de las capas de hielo y los glaciares representó el 44% del aumento del nivel del mar, y otro 42% resultó de la expansión térmica del agua . [21] : 1576 

El aumento del nivel del mar se produce con retraso respecto a los cambios en la temperatura de la Tierra en muchas décadas, y por lo tanto el aumento del nivel del mar seguirá acelerándose entre ahora y 2050 en respuesta al calentamiento que ya se ha producido. [22] Lo que ocurra después de eso depende de las emisiones de gases de efecto invernadero de los seres humanos . Si hay recortes muy profundos en las emisiones, el aumento del nivel del mar se desaceleraría entre 2050 y 2100. Entonces podría alcanzar en 2100 un poco más de 30 cm (1 pie) a partir de ahora y aproximadamente 60 cm (2 pies) a partir del siglo XIX. En cambio, con altas emisiones se aceleraría aún más y podría aumentar en 1,0 m ( 3+1 ⁄ 3  pies) o incluso1,6 m ( 5+1 ⁄ 3  pies) para el año 2100. [20] [18] : 1302  A largo plazo, el aumento del nivel del mar ascendería a 2-3 m (7-10 pies) durante los próximos 2000 años si el calentamiento se mantiene en su nivel actual de 1,5 °C (2,7 °F) con respecto al pasado preindustrial. Sería de 19-22 metros (62-72 pies) si el calentamiento alcanza un pico de 5 °C (9,0 °F). [20] : 21 

El aumento del nivel del mar afecta a todas las poblaciones costeras e insulares de la Tierra. [23] Esto puede ocurrir a través de inundaciones, mareas de tormenta más fuertes , mareas gigantes y tsunamis . Hay muchos efectos secundarios. Conducen a la pérdida de ecosistemas costeros como los manglares . El rendimiento de los cultivos puede reducirse debido al aumento de los niveles de sal en el agua de riego . Los daños a los puertos interrumpen el comercio marítimo. [24] [25] El aumento del nivel del mar proyectado para 2050 expondrá lugares habitados actualmente por decenas de millones de personas a inundaciones anuales. Si no se reduce drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero, esta cifra puede aumentar a cientos de millones en las últimas décadas del siglo. [26]

Factores locales como la amplitud de las mareas o el hundimiento de la tierra afectarán en gran medida la gravedad de los impactos. Por ejemplo, es probable que el aumento del nivel del mar en los Estados Unidos sea dos o tres veces mayor que el promedio mundial para fines de siglo. [27] [28] Sin embargo, de los 20 países con mayor exposición al aumento del nivel del mar, doce están en Asia , incluidos Indonesia , Bangladesh y Filipinas. [29] La resiliencia y la capacidad de adaptación de los ecosistemas y los países también varían, lo que dará como resultado impactos más o menos pronunciados. [30] El mayor impacto sobre las poblaciones humanas en el corto plazo ocurrirá en las islas bajas del Caribe y el Pacífico . El aumento del nivel del mar hará que muchas de ellas sean inhabitables a finales de este siglo. [31]

Las sociedades pueden adaptarse al aumento del nivel del mar de múltiples maneras. La retirada controlada , la adaptación al cambio costero o la protección contra el aumento del nivel del mar mediante prácticas de construcción duras como los diques [32] son ​​enfoques duros. También hay enfoques blandos como la rehabilitación de dunas y la regeneración de playas . A veces, estas estrategias de adaptación van de la mano. En otras ocasiones, se deben elegir entre diferentes estrategias. [33] Las naciones más pobres también pueden tener dificultades para implementar los mismos enfoques para adaptarse al aumento del nivel del mar que los estados más ricos.

Aviación

Los pilotos pueden estimar la altura sobre el nivel del mar con un altímetro ajustado a una presión barométrica definida . Generalmente, la presión utilizada para ajustar el altímetro es la presión barométrica que existiría en el MSL en la región sobrevolada. Esta presión se conoce como QNH o "altímetro" y se transmite al piloto por radio desde el control de tráfico aéreo (ATC) o un servicio automático de información terminal (ATIS). Dado que la elevación del terreno también se referencia al MSL, el piloto puede estimar la altura sobre el suelo restando la altitud del terreno de la lectura del altímetro. Las cartas de aviación se dividen en casillas y la altitud máxima del terreno desde el MSL en cada casilla se indica claramente. Una vez por encima de la altitud de transición, el altímetro se ajusta a la presión atmosférica estándar internacional (ISA) en el MSL, que es de 1013,25 hPa o 29,92 inHg. [34]

Véase también

Referencias

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El Wikilibro de Geología Histórica tiene una página sobre el tema: Variaciones del nivel del mar.
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Nivel del mar .
  • Aumento del nivel del mar: comprender el pasado y mejorar las proyecciones para el futuro
  • Servicio Permanente para el Nivel Medio del Mar
  • Cambio global del nivel del mar: determinación e interpretación
  • Agencia de Protección Ambiental informa sobre el aumento del nivel del mar
  • Propiedades de la isostasia y la eustasia
  • Medición del nivel del mar desde el espacio
  • Vídeo sobre la marea creciente: Instituto Scripps de Oceanografía
  • Niveles del mar en línea: Servicio Oceanográfico Nacional (CO-OPS)
  • Sistema de Observación del Nivel de Aguas Litorales (SONEL)
  • Aumento del nivel del mar: ¿Cuánto y a qué velocidad aumentará el nivel del mar en los próximos siglos?
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