ICM Logo Matthias Tomczak

Estuaris


Els estuaris són regions de l'oceà costaner on les variacions espacials de salinitat són tan grans que determinen la circulació mitjana. Estan relacionades amb els mars mediterranis en el sentit que els forçaments més importants de la seva circulació són els processos termohalins. Difereixen dels mars mediaterranis principalment en la magnitud i configuració. La majoria d'estuaris es troben a les desembocadures; són així molt llargs i estrets, assemblant-se a un canal. Comparat al flux en la direcció de l'eix de l'estuari, el moviment a través del canal és molt restringit, i la circulació estuarina està ben descrita per un corrent amb una estructura bidimensional. Això no és cert pels mars mediterranis, els quals són prou amples per acomodar el flux en les tres direccions i permetre a la força de Coriolis exercir la seva influència (p. ex. en moviment inercial). La modificació de la circulació pels vents és també més forta en els mars mediterranis que en els estuaris, on la circulació està restringida a la direcció de l'eix de l'estuari independentment dels vents.

Una definició clàssica dels estuaris utilitzada per la UNESCO (Organització de les Nacions Unides per l'Educació, i l'Organització Científica i Cultural) i reproduïda en els llibres de text és

un cos costaner semitancat d'aigua que té una connexió lliure amb el mar obert i en el qual l'aigua de mar està sensiblement diluïda amb aigua dolça derivada del drenatge de la terra.

Aquesta definició funciona bé per als estuaris de zones templades, on estan vinculats amb la desembocadura dels rius, però no inclou masses amb salinitat anormalment alta, com ara llacunes, badies costaneres, que estan connectades amb l'oceà només ocasionalment. Per aplicació en Austràlia (i de fet a tot el món) és aconsellable modificar la definició per:

Un estuari és un cos costaner semitancat d'aigua lliurament conectat amb el mar obert, almenys de manera intermitent, i en el qual la salinitat és sensiblement diferent de la salinitat de l'aigua del mar adjacent.

Els estuaris es poden agrupar en classes, d'acord amb les propietats de la seva circulació i a la seva corresponent distribució estacionària de salinitat. Els tipus d'estuaris més importants són

  1. estuari amb falca salina
  2. estuari altament estratificat
  3. estuari lleugerament estratificat
  4. estuari barrejat verticalment
  5. estuari invers
  6. estuari intermitent

La següent discussió es concentra en els tipus 1-4 i es tanca amb algunes observacions sobre 5-6.

El balanç de forces que estableix un estat estacionari en els tipus de 1-4 implica l'advecció d'aigua dolça des del riu i la introducció d'aigua de mar a través de la barreja turbulenta. La barreja s'aconsegueix pels corrents de marea (aquest és un altre aspecte en que difereixen els estuaris dels mars mediterranis; la barreja en els mars mediterranis s'associa generalment amb remolins, però no amb corrents de marea, que en la majoria dels mars mediterranis són molt petites). La proporció de l'aportació d'aigua dolça envers l'aigua de mar barrejada per les marees determina el tipus d'estuari. Una forma de quantificar-ho és comparant el volum R d'aigua dolça que entra des del riu durant un període de marea, amb el volum V d'aigua que entra a l'estuari per la marea i es retira en cada cicle de marea. R s'anomena de vegades el volum del riu, mentre que V es coneix com el volum mareal. És important assenyalar que és només la proporció R: V que determina el tipus estuari no, els valors absoluts de R o V. És a dir, els estuaris poden ser de mida molt diferent i encara pertànyer al mateix tipus. Els estuaris amb falca salina, per exemple, poden ser produïts per un petit rierol en una badia lliure de marea, o poden ser de l'escala dels rius Mississippi i Amazones, que porten tanta d'aigua que fins i tot una forta barreja per marees és insignificant en comparació.

Estuari amb falca salina

Figura 12.1

El volum del riu R és molt més gran que el volum mareal V, o no hi ha marees en absolut. L'aigua dolça flueix sobre l'aigua del mar en una capa prima. Tota la mescla és restringeix a la capa prima de transició entre l'aigua fresca a la part superior i la "falca" d'aigua salada per sota. Els perfils verticals de salinitat per tant, mostren salinitat zero en la la superfície i salinitat oceànica prop del fons al llarg l'estuari. La profunditat de la interfície disminueix lentament a mesura que l'extrem exterior de l'estuari es va acostant (Figura 12.1). Exemples de grans estuaris amb falca salina són el Mississippi i els rius del Congo. Altres exemples poden ser tan petits com pocs quilòmetres de llarg. Tingueu en compte l'exageració vertical en aquesta i en les figures següents.

Estuari altament estratificat

Figura 12.2

El volum de riu R és comparable, però encara més gran que el volum mareal V. El fort gradient de velocitat a la interfície produeix moviment d'ones internes en la transició entre les dues capes. Les onades trenquen i es "bolquen" a la capa superior, provocant l'arrossegament d'aigua salada cap amunt. L'arrossegament és un procés unidireccional, pel tant l'aigua dolça no es barreja cap avall. Això resulta en un augment de la salinitat del capa superior, mentre que la salinitat a la capa inferior roman sense canvis, sempre que el volum de la capa inferior sigui significativament més gran que el cabal del riu R i pugui sostenir un subministrament il·limitat d'aigua salada (Figura 12.2). Exemples d'aquest tipus d'estuari són els fiords, que són en general molt profunds i tenen un gran dipòsit d'aigua salada per sota de la capa superior. Llits dels rius moderadament profunds sovint presenten aquest tipus d'estratificació en els períodes de cabal feble dels rius.

Figura 12.3

El flux de massa ascendent d'aigua salada condueix a un augment de la velocitat del flux en la capa superior. Aquest augment del transport de massa en la capa superior pot ser molt important, fins i tot pot arribar a que la sortida del riu apareixi insignificant en comparació amb la circulació general (Figura 12.3). Un factor 20 d'amplificació del transport de massa en el mar és molt realista. La velocitat superficial augmenta igualment, encara que no tan dramàticament, ja que l'augment en amplada de la ria aigües avall compensa part de l'augment en el transport de massa.

Estuari lleugerament estratificat

Figura 12.4

El volum del riu R és petit en comparació amb al volum mareal V. El flux de marea és turbulent a través de la columna d'aigua (la turbulència induïda principalment al fons). Com a resultat, l'aigua salada s'incorpora a la capa superior i l'aigua dolça a la capa inferior. La salinitat per tant canvia al llarg de l'eix de l'estuari no només a la capa superior (com era el cas a l'estuari altament estratificat) però en ambdues capes (Figura 12.4). Hi ha un cert augment de la velocitat en la superfície i del transport de la capa superior cap al mar, però no tan dramàtic com en el cas fortament estratificada. Aquest tipus d'estuari està molt estès en zones de clima templat i subtropical; molts exemples es troben arreu el món

Estuari barrejat verticalment

Figura 12.5

El volum del riu R és insignificant en comparació amb el volum mareal V. La barreja per marea domina tot l'estuari. A nivell local s'aconsegueix una barreja completa de la columna d'aigua entre la superfície i el fons, esborrant tota l'estratificació vertical. Com a resultat, els perfils verticals de salinitat mostren una salinitat uniforme, però hi ha un augment de la salinitat d'estació a estació a mesura que ens acostem a l'extrem exterior de l'estuari (Figura 12.5). Aquest tipus d'estuari es troba a les regions de marees particularment fortes, un exemple és el riu Severn a Anglaterra.

Figura 12.6

Com s'ha dit anteriorment, el tipus d'estuari es determina per la relació R:V. Variant aquesta relació produeix una gamma de distribucions de salinitat, que poden ser classificades per la proporció de salinitat de la superfície, Ss, respecte de la salinitat del fons, Sb. Per tant, la relació Ss:Sb es pot utilitzar com un substitut per a la relació R:V. Les salinitats són més fàcils de mesurar que el volum mareal i del riu, i una relació basada en la salinitat té per tant un valor pràctic. La figura 12.6 mostra el sistema unificat de classificació basat en la salinitat. L'estuari amb falca salina presenta aigua dolça a la superfície, l'aigua oceànica al fons i s'identifica així per una relació de salinitat de zero. Ocupa la línia inferior del diagrama. La salinitat en el estuari barrejat verticalment varia al llarg de l'estuari, però ésla mateixa en la superfície i en la part i nferior per tot arreu, de manera que l'estuari verticalment barrejat té una relació de salinitat d'un i ocupa la línia superior del diagrama. L'estuari fortament estratificat es troba en el triangle inferior dreta, l'estuari poc estratificat en el triangle superior esquerra.

Els estuaris poden canviar de tipus com a resultat de variacions en les pluges i el cabal fluvial associat. Poden mostrar diferents característiques en diferents parts, com a resultat de les restriccions topogràfiques sobre la propagació de la marea al llarg de l'estuari i que afecten el volum mareal. El diagrama de classificació pot ser utilitzat per determinar els canvis de tipus d'estuari en l'espai i el temps.

Estuaris inversos

Figura 12.7

Aquests estuaris no tenen aportació d'aigua dolça dels rius i estan en una regió d'alta evaporació. La salinitat superficial no disminueix des de l'oceà fins a l'interior de l'estuari, però l'aigua perduda per l'evaporació comporta un augment de la salinitat a mesura que ens acostem a l'extrem interior de l'estuari (Figura 12.7). Això es tradueix en una augment de la densitat i enfonsament d'aigua de salinitat alta a l'extrem interior. Com a resultat, el moviment d'aigua es dirigeix cap a dins a la superfície i cap al mar a la part inferior, amb l'enfonsament a l'extrem interior. En comparació amb els estuaris discutits anteriorment la seva circulació s'inverteix la qual cosa explica el nom de l'estuari invers.

Figura 12.8

Alguns estuaris tropicals australians mostren una combinació de circulació 'normal' i 'inversa'. En la figura 12.8 es mostra l'exemple del riu Alligator. L'estuari rep aigua dolça d'entrada pel riu però l'evaporació és tan forta que en alguna posició intermèdia tota l'aigua del riu s'evapora i la salinitat es fa més gran que la de mar obert. Aigues amunt d'aquesta posició, la circulació és "normal", aigües avall és "inversa". Altres exemples són el riu Escape i els rius Wenlock i Duncie.

Estuaris Intermitents

Molts estuaris canvien de tipus de classificació degut a una precipitació molt variable al llarg de la conca del seu riu d'entrada. L'entrada del riu pot ser petita, però a mesura que una mica d'aigua fresca entra a l'estuari, el caràcter de l'estuari es manté (en la forma d'un estuari amb falca salina). Si el riu d'entrada s'asseca per complet durant l'estació seca, els estuaris perden la seva identitat i es converteixen en badies oceàniques. Un exemple és el South West Arm de Port Hacking al sud de Sydney, que es converteix en un gran estuari estratificat per unes poques setmanes després de les fortes pluges.

Durant els períodes estuarins, els estuaris intermitents es poden classificar sobre la base de la classificació del diagrama de la figura 12.6, però l'efecte de la seva alta variabilitat ambiental en la vida marina és tan aclaparadora que una classificació per separat sembla justificada. La vida marina en els estuaris intermitents pateix un canvi complet de les comunitats entre les fases estuarina i oceànica - molt poques plantes i animals poden fer front als canvis de salinitat que es produeixen entre les dues fases.