Si l'oceà costaner és la regió on els continents i l'oceà es superposen, els estuaris són el lloc on veritablement s'ajunten. En aquests, l'aigua dolça recollida a les vastes regions de la terra s'aboquen a l'oceà, que introdueix aigua salada aigües amunt fins més enllà de la desembocadura del riu. Una barreja vigorosa entre els dos fluids crea un entorn únic, amb gran potencial per a les formes de vida capaçes de manejar la gran variabilitat associada a les condicions ambientals.

Els estuaris no sempre s'associen amb el drenatge del terra; la nostra comprensió de la dinàmica de l'estuari es va anar construint pels pioners esforços d'investigació en els trams inferiors dels rius, i la definició d'estuari és un terme encara sovint basat en que l'aigua dels estuaris ha de ser diluïda per l'aigua dolça. Aquesta és una innecessària restricció que no farem servir. Una definició clàssica d'un estuari, citada freqüentment a la literatura però basada sobre les premises que volem evitar, és (Cameron i Pritchard, 1963)

Els estuaris descrits per aquesta definició es coneixen com estuaris positius. Derivem una definició que inclou a tots els altres tipus d'estuaris aplicant tres canvis. El primer canvi permet el tancament intermitent de l'estuari respecte el mar. Aquesta situació és comú amb pendents suaus, les costes sorrenques en regions amb fortes fluctuacions estacionals o irregulars de les precipitacions; la reducció de l'escorriment del riu durant els períodes secs permet l'establiment d'un banc de sorra, convertint l'estuari temporalment en un llac d'aigua salobre. El segon canvi fa referència a la situació on l'evaporació supera l'aportació d'aigua fresca dels rius i de la pluja local i on, com a conseqüència, l'aigua a l'estuari és més salina que a l'oceà obert; aquests estuaris, es coneixen com negatius o estuaris inversos. El tercer canvi, que especifica que els estuaris són estrets, es requereix per a separar els estuaris dels mars mediterranis. Així doncs introduïm la següent definició:

¿ Com es compara aquesta definició amb la definició preliminar del Capítol 1, que defineix els estuaris com aquelles parts dels mars costaners on el moviment de l'aigua està controlat principalment pel forçament termohalí ? Ambdues definicions expressen la mateixa situació, una ho fa en termes d'evidència empírica de l'observació i l'altre en termes de la hidrodinàmica. Com es va discutir abans, el moviment de l'aigua a la capa superficial de l'oceà obert està dominat pel flux impulsat pel vent, el qual es modifica en certs llocs pels efectes del forçament termohalí. En contrast, la circulació en un estuari està mantinguda per les gran diferències de densitat produïdes pel canvi de salinitat entre l'aigua dolça i l'aigua oceànica (o, en el cas de l'estuari invers, pel contrast entre la hipersalinitat de l'estuari i el mar obert). El vent pot modificar la circulació i es converteix en la força dominant en ocasions, però no és responsable de la circulació mitjana sobre llarg períodes de temps. El moviment de l'aigua en un cos d'aigua amb salinitat "sensiblement diferent" de la salinitat del mar obert és, per tant, sempre el resultat de forçament termohalí.

Els estuaris són parents propers dels mars mediterranis, una altra categoria de les regions oceàniques dominades pel forçament termohalí. En el Capítol 1 es distingia entre els mars mediterranis i els estuaris, simplement per la grandària. La revisió de la dinàmica de l'oceà profund del capítol 2 ens permet ser més específics i establir la distinció en termes de processos hidrodinàmics. Mentre que el mecanisme de forçament que estableix la circulació (gradients horitzontals de pressió produïts per diferències de salinitat entre el cos d'aigua i el mar obert) és el mateix per als mars Mediterrani i per als estuaris, la correlació de forces que manté la circulació és diferent. Els mars mediterranis són prou grans per permetre un moviment significatiu de l'aigua normal al seu eix principal. Com a conseqüència, la influència de la força de Coriolis indueix una desviació del corrent des de la direcció més curta indicada pel gradient de salinitat (de l'aigua fresca o dolça a l'aigua salada) i la circulació és gairebé geostròfica. El forçament del vent també juga un paper en alguns mars mediterranis, que determina les regions on l'aigua densa s'enfonsa cap a capes més profundes. El resultat és generalment una complexa circulació en tres dimensions.

Per comparació, els estuaris solen ser llargs i estrets i es poden aproximar en primera aproximació per una estructura de dues dimensions amb cap moviment normal a l'eix de l'estuari. Això exclou qualsevol desviació del flux per la força de Coriolis; en altres paraules, la força de Coriolis no necessita ser considerada en l'equilibri bàsic de les forces. Això també exclou la geostrofia, que va resultar ser tan important i convenient a l'oceà profund, de la dinàmica dels estuaris. La única força disponible per a equilibrar el gradient de pressió al llarg de l'estuari és la fricció. En certa manera, això és similar a la situació en un recipient de laboratori on l'aigua és alimentada en un extrem i s'estén cap a fora en l'altre, sense la possibilitat de moure's lateralment. Però la fricció en un estuari no és tant el resultat del flux mig, sinó gairebé exclusiva dels corrents de marea. Això té importants conseqüències per al camp de salinitat que proporciona el gradient de pressió. Als mars mediterranis, com a l'oceà obert, les parcel·les d'aigua mantenen les seves propietats a grans distàncies, i l'intercanvi de les propietats es produeix mitjançant els remolins quasi-geostròfics. Als estuaris, les propietats de les parcel·les d'aigua estan en constant canvi per la difusió turbulenta a totes les escales. El camp de salinitat de l'estuari, està determinat per l'equilibri entre l'advecció pel flux mig i la difusió turbulenta de les marees. Matemàticament, aquest equilibri s'expressa en una equació diferencial no lineal. Els sistemes dinàmics no lineals són molt més difícils de descriure que els sistemes lineals. Això és perquè la solució a un problema lineal es pot trobar primer resolent els problemes més simples i agregant els resultats. La circulació a l'oceà profund, per exemple, es pot descriure com la suma de moviment geostròfic del flux induït pel vent, marees i remolins. Els sistemes dinàmics no lineals no tenen aquesta propietat additiva, per la qual cosa la seva solució s'ha de trobar en un sol intent que inclou totes les forces rellevants. La dinàmica dels estuaris són, per tant, molt més difícils d'analitzar que la dinàmica de l'oceà obert.

Aquesta dificultat inherent ha conduït a un nombre d'intents per a posar ordre en el rang de circulacions estuarines possibles i grups d'estuaris amb característiques similars. La idea és tractar de veure si la varietat de condicions estuarines es pot reduir a un petit nombre d'estuaris tipus amb sistemes de circulació clarament diferents. Un nombre d'esquemes de classificació per als estuaris resulta d'aquest enfocament. La resta d'aquest capítol i el següent està dedicat a la discussió dels diferents sistemes de classificació i els seus fonaments teòrics.

Pritchard (1952) va introduir una classificació dels estuaris basada en la topografia, que distingeix entre estuaris costaners plans (valls de rius inundades), fiords i estuaris de barres. Els estuaris costaners plans es van formar per la inundació de valls de rius després d'un augment del nivell del mar a escales geològiques. Mostren poca sedimentació, de manera que l'antiga vall del riu encara determina la topografia de l'estuari. Aquests són els estuaris soms, amb profunditats que rarament sobrepassen els 30 m més o menys, i majoritàriament ubicats a les zones climàtiques temperades. Els fiords són valls dels rius aprofundits per les glaceres durant l'última edat de gel. L'arrossegament dels fons de les valls produeix estuaris molt profunds, de vegades superior a 800 m. El tret característic dels fiords és l'existència d'un llindar poc profund a la boca formada per la roca acumulada al front de la glacera. Aquests llindars poden ser tan baixos com 4 m, però profunditats d'entre 40 m i 150 m són més comunes. Els veritables fiords es troben només a les zones temperades, però estuaris com els fiords es poden trobar en altres llocs. Els estuaris de barres són valls de rius inundades amb una alta taxa de sedimentació. Són, doncs, majoritàriament molt soms, amb profunditats d'uns pocs metres, i sovint es ramifiquen cap a la boca en una sistema de cursos d'aigua superficials (llacunes). El sediment s'acumula prop de la desembocadura de l'estuari i formen barres, on la profunditat de l'aigua disminueix encara més. Els estuaris de barres són comuns als tròpics i subtròpics, però aparèixen sempre que la zona costanera es caracteritza per la deposició de sediments.

L'oceanografia té a veure amb la circulació i les condicions de mescla als estuaris, per la qual cosa les classificacions oceanogràfiques haurien d'agrupar conjuntament els estuaris amb circulació i condicions de mescla similars, és a dir, amb un comportament hidrodinàmic similar. No resulta inmediat ni clar com una classificació basada en les característiques topogràfiques pot ajudar en aquest aspecte. Per tant, es deixarà de banda la classificació topogràfica i s'exploraran les classificacions basades en els principis de la hidrodinàmica.

Un esquema molt utilitzat de classificació empírica es basa en l'observació de l'estratificació de la salinitat al llarg de l'eix de l'estuari. Aquest esquema s'entén millor si ens concentrem de moment sobre els estuaris positius. Suposem que un volum R d'aigua dolça entra a l'estuari del riu durant un temps determinat i que l'evaporació i les precipitacions són menyspreables. Per raons que quedaran clares més endavant, mesurem el temps segons els períodes de les marees, i definim R com el volum d'aigua dolça que entra a l'estuari provinent del riu en un cicle de marea. Si l'estuari es troba en un estat d'equilibri, el contingut total de sal a l'estuari no canvia, de manera que el mateix volum R haurà de sortir de la ria en la seva boca durant un cicle de marea. El mateix argument es pot fer per a qualsevol subregió de l'estuari, el volum R d'aigua dolça ha d'entrar en un extrem i sortir a l'altra banda, si el contingut total de sal a la subregió es manté constant. Es pot veure que per a un estat estacionari, el volum net del transport en qualsevol lloc al llarg de l'estuari és constant i és igual a l'entrada d'aigua dolça R del riu.

El camp de salinitat està controlat per l'equilibri entre l'advecció d'aigua fresca, duta pel flux mitjà R, i la difusió de la sal. Òbviament, el flux difusiu de sal ha d'estar dirigit cap al estuari per A contrarestar l'efecte de l'aigua dolça que baixa a l'estuari. Igual que a l'oceà, la difusió molecular és massa feble per a aconseguir l'equilibri necessari, i la difusió és el resultat del moviment turbulent. El fet que el tipus de turbulència varia entre els diferents estuaris ens permet desenvolupar un esquema empíric de classificació.

L'agent productor de la turbulència és la variabilitat de la marea. De fet, la barreja de les marees és tan important als estuaris que pot proporcionar la major distinció entre els mars mediterranis que, per raó de la seva restricció en la comunicació amb l'oceà obert i en comparació amb la seva mida, estan quasi bé lliures de marea. Els estuaris poden ser cossos d'aigua estrets i semitancats, però la seva entrada al mar és prou àmplia com per a permetre la penetració profunda de l'ona de marea en les seves parts baixes.

El tipus de turbulència que es produeix en un estuari està determinat per la força de la marea, que pot expressar-se pel volum de marea, definit com el volum net d'aigua que entra a l'estuari durant la plenamar (i eliminat de nou durant la baixamar en un cicle de marea). En comparar aquest volum V amb el volum d'aigua dolça R transportat pel riu durant el mateix període, es deriven els quatre primers tipus d'estuaris.

Figura 11.1

És important subratllar de nou que V i R són quantitats avaluades en un cicle de marea, és a dir, quantitats característiques de la mitja temporal o flux mitjà. En aquest i en els capítols següents, llevat que s'especifiqui el contrari, el debat, els gràfics i les assercions sempre es refereixen al flux mitjà. Aquest flux s'associa amb un perfil de velocitat mitjà, és a dir, una distribució mitjana de la velocitat amb la profunditat, que normalment és una funció de la posició al llarg de la longitud de l'estuari. La integral en la direcció vertical del transport de volum M, com s'ha demostrat anteriorment, és independent de la posició del perfil i igual a R, dividit per un període de marea (unitats de M: m³ s^-1, les unitats de R i V m³). El perfil de velocitat real en qualsevol moment en el temps depèn de la fase de la marea i pot mostrar temporalment una inversió del corrent, amb flux d'entrada en totes les profunditats a plenamar i sortida a totes les profunditats durant la baixamar (Figura 11.1).

Per a distingir entre els valors instantanis d'una propietat p, la mitjana mareal i els seus diferents amitjanats espacials utilitzem el terme p mitjà per als valors amitjanats en un punt donat sobre un cicle de marea. El p amitjanat verticalment per als valors mitjans de la superfície fins al fons; conseqüentment la mitjana de p verticalment amitjanat és el valor mitjà amitjanat sobre un cicle de marea i verticalment. La secció transversal mitjana de p es refereix als valors de p amitjanats entre una riba i l'altra de l'estuari. Els lectors poden posar a prova la seva comprensió d'aquests termes mitjançant la verificació que, per definició, la secció transversal mitjana de la velocitat amitjanada verticalment ve donada per R/(AT), on A és l'àrea de secció transversal i ​​T és el període de la marea.

El fet que, amb molt poques excepcions, el perfil de velocitat mitjà mostra un flux cap al mar a prop de la superfície, un flux d'entrada a l'estuari prop del fons i es fa zero entre mig, pot ser utilitzat per a descriure un estuari en termes de dues capes. Aquesta és una ajuda convenient per a una descripció que utilitzarem amb freqüència. L'adopció d'un model de dues capes per un estuari no s'ha d'entendre en el sentit que les dues capes tenen salinitat uniforme, que és rarament el cas. Però, per definició, el cabal mig de la capa superior es dirigeix ​​cap al mar, el cabal mig a la capa inferior cap a l'estuari, i la interfície entre les dues capes es troba a la profunditat de flux mig zero.

Un altre punt important a assenyalar és que una vegada més el caràcter d'un estuari es determina per la comparació dels volums V i R. Si el flux d'aigua dolça a través de l'estuari és petit, llavors un petit volum mareal pot produir una barreja tan gran com un gran volum pot aconseguir davant d'un cabal d'aigua dolça de grans dimensions. La mida absoluta de V o R no és per tant, d'interès per a la classificació dels estuaris, la quantitat rellevant és la relació R/V.

Si el volum mareal V és petit en comparació amb el volum d'aigua dolça R (és a dir, la relació R/V és gran) l'aigua dolça surarà en l'aigua de mar més densa sense experimentar molta barreja. La fricció a l'interfase entre les dues capes impedeix que s'escampi sobre tota la superfície de l'oceà i estableix una frontera o front entre l'aigua dolça i l'aigua oceànica a la superfície prop de la desembocadura de l'estuari. Com a resultat, una falca d'aigua salada oceànica es fica dins de l'estuari. Per tant, aquest tipus d'estuari es coneix com a estuari de falca salina.

Figura 11.2

Les característiques de l'estuari de falca salina són (Figura 11.2): una salinitat a les dues capes gairebé uniforme al llarg de tota la longitud de l'estuari, intercanvi d'aigua entre les dues capes limitat a la zona frontal entre les mateixes capes, que es regeix per una turbulència intensa. Una regió d'aigua tèrbola marca la regió on el front turbulent arriba a la superfície. Els perfils verticals de salinitat mostren salinitats oceàniques per sota de la interfície, condicions d'aigua dolça per sobre de la interfície, i un canvi gradual cap amunt de la fondària de la interficie des de la capçalera de l'estuari fins a la desembocadura. Les observacions mostren que es requereix un forçament mareal considerable per a produir un intercanvi de massa més enllà de la zona frontal. Un volum mareal igual al volum d'aigua dolça encara pot produir una falca salina. Típics ratios R/V dels estuaris de falca salina es troben en la rang d'1 i per sobre.

Si el volum mareal s'incrementa en R per reduir la ràtio de R/V fins a 0.1 - 1, l'estuari esdevé un estuari altament estratificat, també conegut com estuari parcialment barrejat amb arrossegament. El moviment de l'aigua fresca a la capa superior contra el fort corrent de marea produeix una forta cisalla del corrent a la interfície. Això crea inestabilitats en forma d'ones internes que es tornen inestables i es trenquen. Quan les crestes de les ones trencades es separen de la interfície injecten aigua salada a la capa superior. El resultat és un transport net de massa i sal cap amunt conegut com a arrossegament (entrainment) (com a definició general, l'arrossegament és el transport de massa extreta d'un medi menys turbulent en un medi més turbulent. Notar que l'arrossegament és un procés unidireccional, no hi ha transport de massa del medi més turbulent cap al menys turbulent.)

Figura 11.3

Les característiques de l'estuari altament estratificat són (Figura 11.3): la salinitat de la capa superior augmenta cap al mar, a causa de l'addició de sal per l'arrossegament de la capa inferior. La salinitat a la capa inferior es manté constant amb valors oceànics. Els perfils verticals de salinitat mostren salinitats oceàniques per sota de la interfície i una salinitat progressivament augmentant d'estació a estació per sobre de la interfície a mesura que ens acostem a l'oceà.

Figura 11.4

Un aspecte particularment interessant de l'estuari altament estratificat és la intensificació de la circulació produïda pel procés d'arrossegament. La figura 11.4 mostra el principi. Una quantitat R d'aigua dolça entra a l'estuari per la seva capçalera durant un cicle de marea. Aquesta aigua es mou cap al mar a la capa superior. L'arrosegament des de sota afegeix aigua salada a la capa, augmentant el volum de transport a la capa superior. Aquest procés continua, i el volum transportat a la capa superior s'incrementa fins a varies vegades el volum d'aigua dolça subministrada pel riu, diguem-ne n R, on n és el factor d'amplificació de l'estuari. A la capa inferior, un volum corresponent (n-1) R ha de ser subministrat per a compensar la pèrdua d'arrossegament a la capa superior. Es veu que la introducció del volum R en un ambient, que d'altra banda seria oceànic, produeix una vigorosa circulació en què el volum addicional (n-1) R s'extreu del mar a l'estuari i torna després per barrejar-se amb l'aigua dolça. Això il·lustra força el caràcter de la circulació termohalina de l'estuari; sense la "preparació" del sistema amb l'aigua dolça de l'estuari no seria més que un apèndix de l'oceà costaner, amb idèntica massa d'aigua i un moviment molt poc significatiu.

Atès que l'aigua s'està afegint constantment a la capa superior al llarg de la longitud de l'estuari, la interfície no arriba a la superfície, però queda submergida encara a la boca, on la seva ubicació és difícil de determinar a partir del perfil de salinitat. Està però, ben definida a través de la profunditat de flux mig zero i per tant es pot determinar mitjançant mesuraments de corrent durant un període de marea si cal. Les observacions mostren que factors d'amplificació de l'ordre de 30 i més són fàcils d'obtenir.

Els estuaris altament estratificats requereixen en general un gran volum a la capa més baixa, en comparació amb el volum de la capa superior, per a proporcionar suficient aigua oceànica al procés d'arrossegament. Aquesta condició es compleix particularment bé en els veritables fiords, on l'aigua fresca derivada de la fusió de les glaceres produeix una capa superior prima, que és només d'uns pocs metres de gruix i s'estén sobre una capa inferior, que pot ser de centenars de metres de profunditat.

Si el volum del corrent s'incrementa encara més fins a arribar a una proporció R/V de 0.005-0.1, l'estuari es converteix en un estuari poc estratificat, també conegut com a estuari parcialment barrejat. El corrent de marea és ara tan fort que el moviment de l'aigua es torna turbulent per tot arreu. Per a estuaris poc profunds la turbulència és principalment el resultat de la fricció del fons. La cisalla del corrent entre l'aigua dolça tractant d'obrir-se camí cap al mar i el corrent de marea s'afegeix a la turbulència, i la totalitat del volum de l'estuari experimenta una barreja turbulenta. Com a resultat, la massa i la sal s'intercanvien entre les dues capes en ambdues direccions.

Figura 11.5

Les característiques dels estuaris poc estratificats són (Figura 11.5): una salinitat a la capa superior augmentant cap al mar, a causa de l'addició d'aigua salada de la capa inferior mitjançant remolins turbulents. La salinitat a la capa inferior disminueix cap a la capçalera de l'estuari a causa de l'addició d'aigua fresca a la capa superior a través de remolins turbulents. Els perfils verticals de salinitat mostren un augment gradual de la salinitat des de la superfície fins al fons, amb un màxim del gradient vertical prop de la interfase entre les dues capes, i un augment de la salinitat de forma gradual d'una estació a una altra en totes les profunditats a mesura que ens acostem a l'oceà.

¿ La intensificació de la circulació tan típica de l'estuari altament estratificat també succeix en un estuari lleugerament estratificat ? Els remolins turbulents mouen l'aigua cap amunt i cap avall, de forma que es podria argumentar que el transport net de massa entre les capes podria ser petit i que el transport a la capa superior podria romandre relativament constant. Examinant el balanç de la salinitat ràpidament es veu que això no pot ser així. Un volum d'aigua dolça R entra pel riu durant un cicle de marea, el mateix volum ha de passar a través de cada secció transversal al llarg de l'estuari. Per definició, el cabal mitjà de la capa inferior es dirigeix ​​cap a l'estuari, de manera que el volum R ha de passar a través de la capa superior. Suposem ara que a una certa distància de la capçalera de l'estuari, un volum R' es va treure de la capa inferior i es barreja a la capa superior, mentre que un volum igual es barreja cap avall des de la part superior cap a la capa inferior. Com a resultat, part de l'aigua dolça es troba ara a la capa inferior, on es mou de nou cap a la capçalera, mentre que el transport a la capa de superior conté una mica d'aigua salada de la capa inferior. Per tal de mantenir el transport d'aigua dolça a la capa superior a la velocitat requerida de R/T, el transport total a la capa ha d'augmentar en proporció a l'augment de la salinitat mitjana a la capa.

Figura 11.6

La taxa real d'augment depèn de l'eficiència de la mescla i del grau de recirculació local de l'aigua dolça entre les capes que determinen la distribució de salinitat. Per tant, no pot ser calculada de manera senzilla a com s'aplica a l'estuari altament estratificat. En el Capítol 14, on s'analitza el balanç de sal en detall, s'aborda aquest problema addicional. Si el volum del corrent s'incrementa encara més a una porporció de R/V per sota de 0.005, la barreja turbulenta serà tan eficient que a nivell local totes les diferències de salinitat estan gairebé eliminades i l'estuari es converteix en un estuari verticalment mixt (figura 11.6). Les característiques de l'estuari verticalment mixt són: la salinitat augmenta cap al mar, però no varia amb la profunditat, els perfils verticals de salinitat per tant, no mostren canvis de salinitat amb la profunditat, sinó un progressiu augment de la salinitat d'una estació a una altra a mesura que ens acostem a l'oceà. El flux mig, que és molt feble en comparació amb el fort corrent de marea, es dirigeix ​​cap a totes les profunditats del mar; la penetració de la sal a l'estuari s'aconsegueix enterament per difusió turbulenta contra el flux mitjà. La distinció entre capa superior i capa inferior ja no es pot fer.

Els quatre tipus d'estuaris discutits fins ara cobreixen els esquemes de circulació possibles per a estuaris positius. La discussió ha seguit, en essència, el desenvolupament i descripcions de Pritchard (1955) , Cameron i Pritchard (1963) i Pritchard (1967), els pioners de la classificació d'estuaris. No cal dir que mai els estuaris reals encaixen en la classificació ideal exactament. L'estuari verticalment mixte, en particular, és més un concepte que una descripció d'una situació real, una homogeneïtzació completa vertical de la salinitat rares vegades s'aconsegueix al camp. No obstant això, la comparació entre els sistemes de circulació de l'estuari poc estratificat i verticalment mixt (Figures 11.5 i 11.6) mostra clarament que el transport de sal a l'estuari s'aconsegueix als dos estuaris de diferents maneres i que un model teòric de la circulació per tant, ha de ser formulat de manera diferent per als dos casos. L'anàlisi teòrica de la circulació de l'estuari està fora de l'abast d'aquestes notes, però es tindran en compte algunes modificacions de la classificació dels estuaris positius cap al final d'aquest capítol.

Figura 11.7

El següent tipus d'estuari a considerar és l'estuari invers. També es coneix com estuari negatiu, ja que s'associa amb resultats negatius de la relació R/V. La seva circulació s'entén millor suposant que no hi ha en absolut cap entrada d'aigua fresca del riu i que l'estuari està exposat a l'evaporació a la seva capçalera, el que condueix a un augment de la salinitat de la superfície de l'aigua a l'extrem interior de l'estuari. L'augment de densitat associat fa que l'aigua s'enfonsi i flueixi cap al mar a prop de la part inferior. El resultat és de nou una circulació de dues capes, però amb el moviment invers, amb l'aigua de mar d'entrant a l'estuari a la capa superior i l'aigua hipersalina de l'estuari sortint per la capa inferior (Figura 11.7). La mateixa circulació s'estableix si l'evaporació no es limita a la regió interior però actua sobre tot l'estuari; el flux cap a dins de l'estuari a la superfície seguirà produint una acumulació de la major part de l'aigua salada a la capçalera, i el camp de densitat associat mantindrà un gradient de pressió al llarg de l'estuari i conduirà una circulació inversa. El volum d'aigua dolça R està donat llavors per la quantitat d'aigua que s'evapora durant el cicle de les marees i es considera negatiu, ja que representa una pèrdua d'aigua fresca.

Les característiques de l'estuari invers són: una salinitat a la capa superior que es redueix cap al mar, la salinitat a la capa inferior augmenta cap a la capçalera de l'estuari, els perfils verticals de salinitat mostren un augment gradual de la superfície a la part inferior, amb un màxim del gradient vertical prop de la interfase entre les dues capes, i una disminució de la salinitat de forma gradual d'una estació a una altra per a totes les profunditats a mesura que ens acosten a l'oceà.

La majoria dels estuaris experimenten aportacions d'aigua dolça dels rius i pèrdua d'aigua dolça per evaporació. En molts casos, l'evaporació és petita comparada amb l'entrada del riu i l'estuari correspon raonablement bé a un dels quatre tipus d'estuari positiu. Als climes àrids, l'evaporació pot ser molt més gran que l'aportació del riu, i els estuaris estan ben descrits pel tipus invers. La situació intermèdia on l'evaporació excedeix el subministrament d'aigua dolça dels rius només de forma marginal, és a dir R/V és simplement negatiu, no és infreqüent a les regions amb pluges estacionals variables a les zones tropicals, on l'evaporació és permanentment alta, i llavors s'observa durant l'època seca a continuació. El tipus d'estuari que s'observa en aquesta situació es coneix com estuari amb tap salí.

La circulació de l'estuari amb tap salí es pot descriure millor com una combinació d'un estuari positiu i un negatiu. A la seva capçalera, l'aigua dolça que arriba des del riu es mou cap a mar obert a la capa superior. Atès que l'aportació del riu és petita, la part superior de l'estuari en general s'assembla una mica al tipus estratificat. A mesura que l'aigua a la capa superior va fent camí cap a mar obert està exposada a una forta evaporació. Arriba un punt en el qual un quantitat igual a la quantitat d'aigua fresca subministrada pel riu s'ha evaporat. A partir d'aquest punt, l'evaporació incrementa encara més la salinitat de l'estuari més enllà de la salinitat oceànica, l'estuari es torna hipersalí, i la circulació en el seu curs inferior és del tipus d'estuari invers.

Figura 11.8

Les característiques dels estuaris amb "tap salí" són (Figura 11.8): la salinitat mostra un màxim en algun lloc dins de l'estuari en totes les profunditats (el "tap de sal"), augmenta en ambdues capes cap al mar del costat del riu amb el "tap de sal" i disminueix cap al mar del costat de l'oceà. Els perfils verticals de salinitat mostren un augment gradual de la superfície a la part inferior, amb un màxim del gradient vertical prop de la interfase entre les dues capes; horitzontalment, mostren un augment gradual de la salinitat d'estació en estació i a totes les fondàries a la vora del riu del "tap de sal" i a mesura que ens acostem a l'oceà, finalment hi ha una disminució gradual de la salinitat a la banda de mar obert del "tap de sal" quan ens apropem a l'oceà.

La ubicació del "tap de sal" depèn de la relació entre els aports d'aigua fresca i l'evaporació. Ha d'estar dins de l'àrea d'influència de les marees, pel fet que l'establiment de la circulació d'un estuari positiu a la banda del riu depèn de l'efecte de la barreja per les marees. El "tap de sal", per tant, es desplaça amunt i avall de l'estuari amb la marea.

Una característica interessant de l'estuari de "tap de sal" és la separació entre la circulació impulsada per l'entrada d'aigua dolça del riu i la circulació que comprèn l'intercanvi amb mar obert. Vist des d'un avió o satèl·lit, es veu la continuitat de les aigües entre el riu i l'oceà, i l'estuari apareix com un riu que entra al mar. En realitat, gairebé l'aigua no passa de la zona del "tap de sal" i molt poca aigua del riu arriba al mar. El flux mig és zero al màxim de salinitat, de manera que l'únic intercanvi d'aigua entre el dos costats s'aconsegueix per difusió turbulenta. Això té importants conseqüències per a la gestió d'aquest tipus d'estuaris, ja que tot el material introduït a la desembocadura a la banda del riu respecte al "tap de sal" s'acumula a l'estuari (a part d'alguna feble difusió a través del tap) fins que la propera temporada de pluges el destrueixi.

Des d'un punt de vista hidrodinàmic, qualsevol estuari bidimensional pot ser descrit per un dels sis tipus d'estuaris discutits fins ara. L'associació d'un estuari particular amb un determinat tipus no és permanent, ja que la relació R/V pot canviar en el temps com a resultat de les variacions de les precipitacions sobre la conca dels rius. El canvi de tipus depèn en certa mesura de la grandària de la zona de captació i la seva capacitat per equilibrar les variacions de les precipitacions abans d'arribar a l'estuari. Les variacions de la força del corrent de marea entre les marees vives i marees mortes també pot causar un canvi de classificació si la diferència entre la marea viva i marea morta és gran. Es pot veure que una descripció completa d'un estuari requereix la seva classificació per a una gamma de condicions ambientals. En el capítol 13 es presenten alguns exemples.

Figura 11.9

Les modificacions de l'esquema de classificació s'apliquen quan l'estuari no es pot considerar estrictament bidimensional. La classificació bàsica segueix sent la mateixa però cada tipus s'ha de subdividir en el cas lateralment homogeni (idèntic al cas de dues dimensions que s'ha descrit anteriorment) i el cas no homogeni lateralment. Aquest últim és més fàcil de descriure en termes de separacions respecte del cas homogeni. En general, les separacions de la bidimensionalitat són produïdes per la força de Coriolis que concentra el flux a la dreta de l'estuari a l'hemisferi nord i a l'esquerra de l'esturari a l'hemisferi sud (mirant en la direcció del flux). A l'hemisferi nord això significa que la marea flueix més forta al llarg del marge esquerre (mirant cap al mar) i la marea baixa flueix més forta a la riba dreta. Com es veu a la figura 11.9 això es tradueix en un menor flux mitjà al marge esquerre i un cabal mig més fort al marge dret. Si l'efecte és fort, el flux mig al marge esquerre en realitat pot dirigir-se cap a l'estuari i produir una circulació secundària al pla horitzontal, on l'aigua flueix a l'oceà al llarg de la desembocadura del marge esquerre, mentre que l'aigua dolça deixa l'estuari al llarg del seu marge dret (Figura 11.10).

Figura 11.10

Dinàmicament, un estuari ha de ser classificat com lateralment homogeni si els gradients laterals de pressió generats per diferències de salinitat laterals juguen un paper important en l'equilibri de forces. Això passa amb major freqüència a l'estuari verticalment barrejat (fig. 11.10c). El seu feble cabal mig està fàcilment afectat per les lleus diferències de sal entre els dos costats, i l'estuari lateralment homogèni i verticalment barrejat de la figura 11.6 pot ser força rar. No obstant això, les característiques de cada tipus d'estuari esbossat a les figs. 11.2-11.7 encara s'apliquen, sempre que les estacions es prenguin al llarg de l'eix o al llarg d'un costat de l'estuari.

Des del punt de vista de la hidrodinàmica, la diferenciació entre estuaris lateralment homogenis i no homogenis completa la discussió de la classificació dels estuaris. Altres tipus de estuaris que es troben en la literatura de tant en tant sempre poden agrupar-se en un dels tipus descrits anteriorment. L'estuari intermitent és caracteritza per la desaparició temporal del forçament termohalí i, conseqüentment, canvia més o menys regularment d'un estuari a una cala oceànica i a l'inrevés. Durant la fase d'estuari rep aigua dolça de drenatge del terra. Depenent de la quantitat d'aigua fresca i la relació R/V associada és llavors un estuari de falca salina, poc o molt estratificat, o verticalment barrejat. Durant la seva fase oceànica l'aportació d'aigua dolça s'acaba i desapareix la circulació de l'estuari (a menys que la forta evaporació el converteixi en un estuari del tipus invers).

Dinàmicament, ambdues condicions són ben conegudes. El que diferencia l'estuari intermitent, de tots els altres tipus d'estuaris són les conseqüències del canvi d'estuari a oceà per a l'ecosistema marí. En general, les variacions de salinitat que es troben en grans estuaris creen un entorn exigent per a la vida marina. Algunes plantes i animals s'adapten millor a aquestes condicions que d'altres. Alguns s'especialitzen en viure a la zona salobre. Els estuaris per tant, tenen el seu propi ecosistema, caracteritzat per una alta tolerància a les variacions de salinitat i a les fortes interaccions amb l'ecosistema marí adjacent. Els estuaris intermitents experimenten canvis de la vida marina d'estuarina a oceànica (Cuff i Tomczak, 1983). Això crea condicions molt difícils per a les formes de vida de l'estuari, per què poden trobar dificultats per a sobreviure durant els períodes oceànics, si no poden refugiar-se en un estuari i/o entorn proper.

Per a completar esmentar breument la situació en què un estuari s'estructura segons la topografia i té sentit distingir entre les seves diferents parts. Les branques individuals d'un estuari com aquest encaixaria dins la nostra definició (essent estret i amb una salinitat sensiblement diferent de la salinitat de mar obert) excepte per la connexió amb l'oceà obert (perquè està conectat amb una altra part del mateix estuari). Aquests cossos d'aigua es poden dir sub-estuaris, i la seva connexió amb l'oceà obert, estuari pare. La circulació als sub-estuaris es pot veure com essent conduïda per la diferència de salinitat entre les capes superior i inferior de l'estuari pare, que estableix l'entrada i sortida de les dues capes a la desembocadura del sub-estuari. Si la intenció és l'estudi del sub-estuari pot ser apropiat limitar el programa d'observació al sub-estuari i excloure l'estuari pare. Un model dinàmic de la seva circulació hauria de tenir en compte el gradient vertical de salinitat, que es troba a la boca i, per tant hauria de ser formulat de manera molt diferent de les formes suggerides per la nostre classificació d'estuaris. Aquesta és, però, només una consideració pràctica i no distrau del fet que l'estuari en el seu conjunt (estuari pare i tots els sub-estuaris) està ben descrit en la seva totalitat per les classificacions abans proposades.