Los estuarios son regiones del océano costero donde las variaciones espaciales de salinidad son tan grandes que determinan la circulación media. Los estuarios se relacionan con los mares mediterráneos en que las mayores fuerzas de control de su circulación son los procesos termohalinos. Difieren de los mares mediterráneos principalmente en tamaño y configuración. La mayoría de los estuarios se encuentran en las bocas de los ríos; por lo que son largos y angostos, semejando un canal. Comparado con el flujo en la dirección del eje del estuario, el movimiento transversal es muy restringido, y la circulación estuarina se puede describir adecuadamente mediante una estructura de corriente bi-dimensional. Esto no es cierto para los mares mediterráneos, los cuales son lo suficientemente anchos para acomodar el flujo en tres dimensiones y permitir a la fuerza de Coriolis ejercer su influencia (por ejemplo, el movimiento inercial). La modificación de la circulación por la acción del viento es también más fuerte en los mares mediterráneos que en los estuarios, donde la circulación se limita a la dirección del eje del estuario independientemente de los vientos.
Una definición clásica de estuarios utilizada por la UNESCO (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization) y reproducida en los libros de texto es:
un cuerpo de agua costero semi-cerrado que tiene una conexión libre con el mar abierto y dentro del cual el agua marina está mensurablemente diluida con agua dulce proveniente del drenaje terrestre.
Esta definición funciona bien para los estuarios de las zonas templadas donde estos están ligados a la boca de los ríos, pero no incluye cuerpos de salinidad altamente anómala como son lagunas, o entradas costeras que están conectados al océano solo ocasionalmente. Para aplicaciones australianas (y de hecho para todo el mundo) es aconsejable corregir la definición como sigue:
Un estuario es un cuerpo de agua costero semi-cerrado que tiene una conexión libre con el mar abierto al menos en forma intermitente, y dentro del cual la salinidad es mensurablemente diferente de la salinidad del mar abierto adyacente.
Los estuarios se pueden agrupar en clases, de acuerdo a sus propiedades de circulación y la distribución asociada de estado continuo de la salinidad. Los tipos de estuarios más importantes son:
La siguiente discusión se concentra en los tipos 1-4 y cierra con algunos apuntes sobre los tipos 5-6. La sumatoria de fuerzas que establece un estado continuo en los tipos 1-4 involucra la adveccion de agua dulce de un río y la introducción de agua marina a través del mezclado turbulento. La mezcla se produce por corrientes de marea. (Este es otro aspecto en donde los estuarios difieren de los mares mediterráneos; la mezcla en los mares mediterráneos se asocia generalmente con giros, pero no con corrientes de marea, las cuales en muchos mares mediterráneos son muy pequeñas). El tipo de estuario esta determinado por el cociente entre la entrada de agua dulce y el agua de mar mezclados por las mareas. Una forma de cuantificar esto es comparando el volumen R del agua dulce que entra desde el río durante un período de marea, con el volumen V de agua transportada dentro del estuario por la marea y eliminada después de cada ciclo de marea. A R se le llama a veces el volumen del río, mientras que V es conocido como volumen de marea. Es importante notar que es únicamente la razón R: V la que determina el tipo de estuario, no los valores absolutos de R o V. En otras palabras, los estuarios pueden ser de tamaños sumamente diferentes y aún pertenecer al mismo tipo. Los estuarios de cuña salina por ejemplo se pueden producir por una pequeña ensenada en una bahía cercana sin marea, o pueden ser de la escala de los ríos Mississippi y Amazonas, los cuales transportan tanta agua que aun una fuerte mezcla por marea es comparativamente insignificante.
Figura 12.1
El volumen de río R es mucho mayor que el volumen de marea V, o allí no están presentes las mareas. El agua dulce fluye sobre el agua marina en una capa delgada. Toda la mezcla se restringe a una delgada capa de transición entre el agua dulce en la parte superior y la cuña de agua salada en la parte inferior.
Los perfiles verticales de salinidad por consiguiente muestran salinidad cero en la superficie y salinidad oceánica cerca del fondo a lo largo de todo el estuario. La profundidad de la interface decrece lentamente conforme el extremo final del estuario se va aproximando (Figura 12.1). Ejemplos de grandes estuarios de cuña salina son los ríos Mississippi y Congo. Otros ejemplos pueden ser de tan solo unos pocos kilómetros de longitud. Nótese la exageración en la vertical en ésta y en las siguientes figuras.
Figura 12.2
El volumen del río R es comparable pero aún mayor que el volumen de marea V. Un fuerte cizallamiento de la velocidad en la interface produce un movimiento de onda interna en la transición de las dos capas. Las olas rompen y dan un giro en la capa superior, causando una entrada de agua salina hacia arriba. La intrusión es un proceso de una sola vía, de tal suerte que no hay mezcla de agua dulce hacia abajo. Esto produce un aumento de salinidad en la capa superior, mientras que en la inferior la salinidad permanece inalterada, siempre que el volumen de la capa inferior sea significativamente mayor que el volumen de río R y pueda contar con una provisión ilimitada de agua salada (Figura 12.2). Ejemplos de este tipo de estuarios son los fiordos, los cuales son generalmente muy profundos y tienen una gran reserva de agua salada debajo de la capa superior. Las camas de los ríos moderadamente profundos exhiben con frecuencia este tipo de estratificación durante períodos de flujo débil de los ríos.
Figura 12.3
El flujo de masa de agua salada hacia arriba conduce a un aumento en la rapidez del flujo en la capa superior. Este aumento en el transporte de masa en la capa superior puede ser muy significativo, a un grado tal que la salida del río parezca insignificante comparada con la circulación total (Figure 12.3). Una amplificación de 20 veces el transporte de masa en el mar es muy realista. La velocidad superficial aumenta de la misma manera, aunque no tan drásticamente, ya que el aumento corriente abajo a lo ancho del estuario compensa en algo el aumento en el transporte de masa.
Figura 12.4
El volumen del río R es pequeño comparado con el volumen de marea V. El flujo de marea es turbulento en toda la columna de agua (la turbulencia inducida principalmente hacia el fondo). Como resultado, el agua salina se agita en la capa superior y el agua dulce en la capa inferior. La salinidad, por lo tanto, cambia a lo largo del eje del estuario no solo en la capa superior (como fue el caso del estuario altamente estratificado), sino en ambas capas (Figura 12.4). Existe un incremento en la velocidad superficial y en el transporte de la capa superior hacia el mar pero no tan marcado como en el caso del altamente estratificado. Este tipo de estuario es muy frecuente en climas templados y subtropicales; existen muchos ejemplos en todo el mundo.
Figura 12.5
El volumen de río R es insignificante comparado con el volumen de marea V. La mezcla de marea domina a todo el estuario. Localmente se obtiene una mezcla completa de la columna de agua entre la superficie y el fondo, eliminando toda la estratificación vertical. Como resultado, los perfiles verticales de salinidad muestran una salinidad uniforme pero también un incremento de salinidad de estación a estación conforme se aproxima el final exterior del estuario (Figura 12.5). Este tipo de estuario se encuentra particularmente en regiones de mareas fuertes; un ejemplo es el río Severn en Inglaterra.
Figura 12.6
Como se dijo anteriormente, el tipo de estuario se determina por la razón R: V. La variación en esta razón produce un rango de distribución de salinidad al que se puede clasificar por la razón de la salinidad superficial Ss contra la salinidad del fondo Sb. De esta manera, la razón Ss: Sb se puede utilizar en lugar de la razón R: V. La salinidad es más fácil de medir que el volumen de marea o del río, y una razón que se base en salinidad es por tanto más práctica. La Figura 12.6 muestra el esquema de clasificación unificada basada en salinidad. El estuario de cuña salina tiene agua dulce en la superficie, agua oceánica en el fondo y por tanto se identifica por una razón de salinidad de cero. Este tipo de estuario ocupa la línea inferior en el diagrama. La salinidad en los estuarios mezclados verticalmente varía a lo largo del estuario, pero es la misma de la superficie al fondo en todos lados, de modo que el estuario mezclado verticalmente tiene una razón de salinidad de uno y ocupa la línea superior del diagrama. Los estuarios altamente estratificados se encuentran en el triángulo derecho inferior, los estuarios ligeramente estratificados en el triángulo superior izquierdo.
Los estuarios pueden cambiar de tipo como resultado de las variaciones en la precipitación y el caudal fluvial asociado. También pueden mostrar diferentes características en diferentes partes como resultado de las restricciones topográficas en la propagación de la marea a lo largo del estuario lo que afecta el volumen de marea. Este diagrama de clasificación se puede utilizar para establecer cambios espaciales y temporales en el tipo de estuario.
Figura 12.7Estos estuarios no tienen aporte de agua dulce proveniente de ríos y se encuentran en una región de alta evaporación. La salinidad superficial no disminuye del océano al interior del estuario, pero la pérdida de agua por evaporación produce un incremento en la salinidad hacia el extremo interno del estuario (Figura 12.7). Esto resulta en un incremento en la densidad y en el hundimiento de agua altamente salina en el extremo interno. Como resultado, el movimiento de agua se dirige hacia adentro en la superficie y hacia el mar en el fondo, con hundimiento en el extremo interno. En comparación con los estuarios abordados anteriormente su circulación es reversa, lo que explica el nombre de estuario inverso.
Figura 12.8
Algunos estuarios tropicales Australianos muestran una combinación de circulación "normal" e "inversa". La Figura 12.8 muestra el ejemplo del río Alligator. El estuario recibe algún aporte de agua dulce proveniente de ríos pero la evaporación es tan fuerte que en algún punto intermedio toda el agua de río se ha evaporado y la salinidad es mas alta que la del mar abierto. Corriente arriba de este punto la circulación es "normal", corriente abajo es "inversa". Otros ejemplos son el río Escape y los ríos Wenlock y Duncie.
Muchos estuarios cambian su tipo de clasificación debido a la alta variabilidad de la precipitación sobre el área de desagüe de su suministro fluvial. El suministro fluvial puede ser poco, pero mientras algo de agua dulce entre al estuario, el carácter estuarino se mantiene (en la forma de estuario de cuña salina). Si el suministro fluvial se seca completamente durante la temporada de sequía, el estuario pierde su identidad y se convierte en bahía oceánica. Un ejemplo es el South West Arm de Puerto Hacking al sur de Sydney el cual se convierte en un estuario altamente estratificado por algunas semanas posteriores a fuertes precipitaciones.
Durante sus períodos estuarinos los estuarios intermitentes se pueden clasificar de acuerdo con el diagrama de clasificación de la Figura 12.6, pero el efecto de su gran variabilidad ambiental en la vida marina es tan grande que justifica una clasificación separada. La vida marina en los estuarios intermitentes sufre un cambio de comunidades completo entre sus fases estuarina y oceánica - muy pocas plantas o animales soportan los cambios de salinidad que ocurren entre las dos fases.