Olas invisibles transportan material en ecosistemas acuáticos, según un estudio

David Deepwell, un estudiante graduado, y el profesor Marek Stastná de la Facultad de Matemáticas de Waterloo, han creado una simulación 3-D que muestra cómo materiales como el fitoplancton, contaminantes y nutrientes se mueven dentro de los ecosistemas acuáticos a través de protuberancias submarinas llamadas olas internas modo-2.

La simulación puede ayudar a los investigadores a entender cómo las olas internas pueden transportar materiales a través de largas distancias. Su modelo ha sido presentado en la revista Physics of Fluids.

En la simulación, fluidos de diferente densidad se colocan en capas como si fuera una tarta, creando un ambiente similar al encontrado en grandes cuerpos acuáticos, como los océanos y lagos. Se forma una capa intermedia de fluido, conocido como picnoclina, sobre las capas que están empaquetadas juntas y es en esta capa donde estos materiales tienden a ser capturados.

"Cuando el fluido detrás de la puerta establecida en la simulación es mezclado y después se retira la puerta, el fluido mezclado colapsa en la estratificación, ya que es a la vez más pesado que la capa superior y más ligero que la de abajo", explica Deepwell. "Añadiendo colorante al fluido mezclado mientras que la puerta está en su lugar, se simula el material que queremos transportar con las olas de modo 2 --las protuberancias en la picnoclina formada una vez que la puerta es retirada-- lo que nos permite entonces medir el tamaño de la ola, la cantidad de colorante que queda atrapado dentro de ella, y lo bien que la ola transporta el material capturado".

Deepwell y Statsna encontraron que cuanto más grande es la protuberancia dentro de la picnoclina, mayor es la cantidad de material que se transporta por la ola de la modo-2.

Aunque han descubierto un escenario óptimo en el que la ola interna de modo-2 sobrevive y transporta material a la mayor distancia posible, las olas internas pueden descomponerse debido a pequeñas regiones de inestabilidad, llamadas inestabilidades de poso, que se forman detrás de la ola. Cuando las olas de modo 2 se rompen, el material se pierde detrás de la ola. Trabajo experimental en curso y simulaciones están explorando cómo este tipo de ola interactúa con la topografía submarina como montes submarinos.