Nivel medio do mar

Nivel medio do mar (por veces abreviado como nivel do mar) é a altitude media da superficie do mar medida en relación a unha superficie terrestre de referencia. O nivel medio do mar é á súa vez utilizado como punto de referencia a partir do cal se miden as altitudes dos accidentes topográficos e se marcan as curvas de nivel e as altitudes nos mapas e cartas mariñas. Un concepto relacionado é o de cero hidrográfico, en xeral utilizado en hidrografía costeira e na medición de profundidades de portos e barras. Na maior parte dos casos faise coincidir o cero hidrográfico co nivel medio do mar ou ten con el unha relación simple e constante.

Aínda que pareza unha cuestión de resolución simple, a determinación da superficie de referencia a partir da cal determinar o nivel medio do mar ofrece unha gran complexidade: por un lado o nivel do mar non é de todo constante, variando constantemente en función da ondulación, das mareas, da presión atmosférica, temperatura das augas do mar e de múltiples outros factores cíclicos que sobre el actúan con períodos que varían entre segundos e varios anos.

Máis alá dos factores de natureza cíclica e dependentes de circunstancias astronómicas ou meteorolóxicas, o nivel do mar está aínda suxeito aos efectos das variación impostas pola eustasia, o que fai a determinación do seu nivel medio moi complexa.

Por outro lado, á complexidade imposta polas flutuacións do nivel do mar hai que xuntar as que resultan impostas pola necesidade de obter un referencial fixo en relación ao cal realizar as medicións. De facto, gran parte das costas e fondos dos mares están suxeitos a lentas subidas ou descensos impostos pola isostasia e polo desprazamento das placas tectónicas. Ademais da dificultade de determinar o nivel, queda aínda a necesidade de encontrar un punto fixo de referencia adecuado (o datum) a partir do cal efectuar as medicións e expresar os resultados.

A medición do nivel medio do mar foi tradicionalmente feita con base nas lecturas dos marégrafos, instrumentos que permiten medir a variación do nivel das augas nun determinado lugar. Eliminando dos datos recollidos as flutuacións debidas ás ondas, a factores meteorolóxicos e ás mareas e outros factores astronómicos, obtense unha lectura do nivel medio do mar durante determinado período de referencia ao datum utilizado.

As medicións así obtidas incorporan os efectos eustáticos e isostáticos, sendo en xeral escollidos como referencia para o datum ambientes xeolóxicos estábeis, isto é, onde as variacións isostáticas e outras que afecten a altitude do punto de referencia sexan nulos, illando así só os efectos eustáticos.

Esta dependencia en relación ao datum (referencial de altitude) e a necesidade de obter medicións sobre áreas extensas de océano onde non se dispón de referenciais adecuados, levou, por un lado, á utilización de medicións con base na reflexión de radiación electromagnética a partir dun satélite (altimetría por satélite), e por outro, á utilización de sistemas de posicionamento global (como o GPS) na medición. Estas medicións, por non dependeren dos movementos relativos da codia terrestre, polo menos directamente, e se poderen reportar a grandes áreas oceánicas, son máis seguras e permiten unha mellor avaliación do nivel medio do mar e da súa variación.

Por máis coidadosa que sexa a medición do nivel do mar a nivel local, o resultado obtido depende sempre das condicións específicas que o rodean, e non pode ser xeneralizado para toda unha rexión, e moito menos para todo un océano. Por outro lado, a superficie do planeta non é absolutamente esférica, antes ben presenta, ademais do efecto do achatamento polar, múltiples irregularidades debidas á topografía. Mesmo a superficie dos océanos non é regular (mesmo se eliminamos os efectos das ondas, da presión atmosférica e das mareas) xa que diferenzas no campo gravitacional da Terra, causadas pola presenza de montes submarinos, diferenzas na densidade dos materiais da codia e do manto terrestre, a profundidade dos mares e a proximidade das costas, causan subidas e descensos (que poden ter amplitudes dalgúns metros) na posición da superficie equipotencial do campo gravitacional terrestre correspondente ao nivel rexional do mar, que se traducen, en termos absolutos e cando se analizan en grandes escalas, en outeiros e vales permanentes na superficie das augas.

Para superar estas dificultades de xeneralización e crear unha superficie de referencia uniforme (un datum extensíbel a toda a Terra), creouse o concepto de xeoide, unha superficie ideal que correspondería ao nivel medio do mar nun planeta ideal, cun campo gravitacional uniforme, onde o único desvío en relación á esfericidade perfecta fose o achatamento polar. En ausencia de forzas externas, o nivel do mar coincidiría co xeoide, xa que en estado de repouso a superficie das augas seguiría en todos os puntos a mesma equipotencial do campo gravítico. A partir desta superficie imaxinaria pódense medir facilmente os desvíos para baixo e para arriba da superficie real dos mares, permitindo a creación de cartas representando, á escala global, o nivel medio dos mares (ou o seu nivel en calquera momento e a respectiva variación relativa e absoluta).

Cando se expresa en relación ao xeoide, a posición da superficie do mar, ou sexa o seu nivel, presenta diferenzas constantes da orde dos ± 2 m, ademais daquelas que se deben a variacións estéricas, isto é, de volume, debidas á temperatura, e aos efectos das correntes. Os modernos mapas da superficie dos océanos, elaborados a partir de medicións altimétricas feitas por satélite, son en xeral feitos tendo como referencia un xeoide, existindo diversos, calculados a partir de diferentes variábeis base.

Como quen xa observou o mar pode de inmediato dicir, o nivel das augas muda constantemente en cada punto do mar, sendo tamén claras as diferenzas entre diferentes lugares (entre os extremos do canal do Panamá hai unha diferenza de 20 cm entre o nivel medio do Atlántico (máis baixo) e do Pacífico). Esas variacións poden ser agrupadas en dous tipos: variacións temporais e variacións espaciais.

A variación temporal do nivel do mar segue un padrón complexo debido á interrelación dun conxunto vasto de efectos que poden ser incluídos nos seguintes grandes grupos:

• Factores dependentes da eustasia, ou sexa do volume da auga existentes no océano global, incluíndose aquí:
  • Variación da masa de auga presente no océano por captura en masas de xeo ou súa fusión. Este efecto está ligado ás glaciacións, tendo períodos de recorrencia da orde das decenas ou mesmo centenas de millares de anos;
  • Efectos estéricos resultantes da variación do volume da auga debido a expansión e contracción térmica, con periodicidade anual en función das estacións do ano, mais cunha compoñente, moito máis importante e pouco coñecida, ligada á variación global da temperatura dos océanos (que pode ser un factor determinante no cambio climático;
• Factores ligados á isostasia, en especial á glacioisostasia, facendo variar o nivel medio do mar e ao mesmo tempo alterando a posición dos fondos mariños e a elevación das costas;
• Factores meteorolóxicos ligados ao estado local do tempo e á propagación da axitación marítima a media e longa distancia, especialmente:
  • A ondulación e o vento, contribúen á suba do nivel do mar, que en baías e golfos pode chegar a uns metros máis do nivel medio (ou á baixada cando os ventos sopran de terra). En augas relativamente confinadas, a existencia de seichas, isto é oscilacións periódicas de longo período na superficie da auga, pode inducir subidas periódicas adicionais de ± 1 m.
  • A presión atmosférica, causando unha subida (nas baixas presións) ou descida (nas altas presións) que corresponde ao equilibrio hidrostático da columna auga/atmosfera face ás zonas circundantes. Cando as diferenzas de presión son grandes entre puntos próximos (elevados gradientes), como acontece nos ciclóns tropicais, o efecto de presión pode significar ± 1,5 m;
• Factores astronómicos, con relevo para:
  • A marea, facendo oscilar periodicamente o nivel das augas de acordo cun padrón controlado pola posición relativa do Sol e da Lúa e coas condicións de resonancia de cada bacía oceánica;
  • Efectos astronómicos de longo período resultantes das posicións relativas da Terra, do Sol e da Lúa, sobrepondo á maré oscilacións de período moi longo (dos meses ás centenas de millares de anos);
  • Variación da temperatura das augas do mar, afectando a eustasia de orixe estérica en función dos ciclos anuais e doutras flutuacións térmicas inducidas polas flutuacións na radiación solar debidas a causas astronómicas;
• As correntes mariñas, afectando as temperaturas e salinidades, e, a través do efecto xeostrófico, aumentando localmente a altura das augas (por exemplo entre as Bermudas e a costa norteamericana fronteira hai unha variación no nivel do mar de cerca de 1 m en boa parte debida á presenza da corrente do Golfo);
• Variacións de salinidade, afectando a densidade das augas, en resultado da fusión de xeos, aumento ou redución da descarga de ríos e variacións na precipitación. Unha diminuición da densidade da auga corresponde a un aumento do seu nivel por forma a equilibrar as presións hidrostáticas coas rexións veciñas;
• Variacións locais e rexionais do campo gravítico da Terra, que debido a pequenas variacións de curto período (en xeral ligadas ao ciclo hidrolóxico) provoca a subida e descida das augas en respostas ás anomalías gravimétricas.

A longo prazo estas variacións tenden a determinar un conxunto de padróns de mudanza do nivel medio do mar que, se excluímos os efectos das glaciacións, tendería para un valor constante cando considerada a media sobre longos períodos. Tal non acontece debido ás enormes flutuacións impostas polos sucesivos períodos glaciais, os cales poden impor flutuacións do nivel do mar da orde da centena de metros. Estímase que o nivel do mar hai 18 000 anos, en pleno período glaciar, fose cerca de 130 m abaixo do actual debido ao efecto combinado do secuestro de auga polos glaciares e mantos de xeo e da diminuición da temperatura das augas (con consecuente contracción do seu volume - o efecto estérico).

Para alén da variación temporal atrás apuntada, o nivel dos océanos, mesmo descontando os efectos meteorolóxicos e das marés, non é constante en cada bacía oceánica ou mar, desviándose sensibelmente do xeoide de referencia. Un conxunto de efectos poden influír no aparecimento destas variacións, especialmente:

• A existencia de anomalías gravimétricas causadas pola existencia de montes submarinos ou zonas de maior densidade na codea ou no manto subxacente, que poden atinxir varios miliGal (0,001 Gal) ao longo de distancias curtas, provoca unha correspondente subida do nivel do mar por cada de desvío positivo, descendo na inversa proporción;
• Presenza de augas de temperatura ou salinidade diferente, afectando de forma permanente a densidade das augas;
• Existencia de correntes permanentes, como correspondente efecto xeostrófico e as variacións de temperatura e salinidade asociadas;
• Diferenzas gravimétricas locais provocadas pola proximidade da costa, montañas e plataforma continental.

En resultado desas variacións espaciais, a superficie dos mares, cando observada nunha escala suficientemente detallada, presenta altos e baixos permanentes, correspondentes ao equilibrio entre a masa de auga e a equipotencial do campo gravítico que lle marca a superficie.

A estes efectos hai que xuntar a elevación dos terreos costeiros. Existen diversas rexións onde as terras están abaixo do nivel medio do mar, particularmente en áreas endorreicas onde a evaporación excede a precipitación e a achega de auga polos ríos afluentes (como a bacía do mar Morto), ou onde os terreos foran conquistados ao mar a través de diques e outras proteccións costeiras: gran parte da superficie dos Países Baixos está abaixo do nivel medio do mar e moitas áreas do Bangladesh e gran parte das illas coralinas dos océanos tropicais están apenas algúns metros acima do nivel medio do mar, con todos os riscos de inundación que tal situación comporta.

Un dos principais riscos asociados ao aquecimento global da Terra debido ás alteracións climáticas é a subida do nivel medio dos océanos. Polas razóns atrás apontadas, en especial polo aumento eustático nivel do mar por mor da fusión dos glaciares e dos mantos de xeo da Antártida, asociados ao aumento do volume das augas por expansión térmica, o nivel do mar que viña subindo a un ritmo de 2 mm/ano, ten acelerado a súa velocidade, atopandose xa (2023) en 3,2 mm/ano,^[1] pondo en risco diversas áreas costeiras. Un aumento de apenas 1 m no nivel do mar pode deixar submersas diversas illas do Pacífico e tornar inhabitábeis vastas áreas do Bangladesh.

Para alén do efecto directo da subida do nivel do mar, hai aínda a considerar o aumento do poder erosivo, en especial nos cordóns dunares e nas praias, e o impacto sobre as infra-estruturas portuarias e de defensa da costa contra inundacións.

Na cartografía española que realizou o Exército de Terra de España considerouse que a altitude cero estaría nun punto na costa de Alacant no ano 1959 calculado estatisticamente. Segundo este cálculo, determináronse as coutas de altitude para tódolos vértices xeodésicos da rede cartográfica española e consignáronse nos fitos de primeira e segunda orde.

1. ↑ "Lanzado el nuevo satélite de Copernicus que vigilará la subida del nivel del mar". www.esa.int (en inglés). Consultado o 2023-12-02. 

• Cero hidrográfico
• Cambio climático
• msnm

• Artigo na páxina da Universidade Harvard (en inglés).
• O que é o nivel medio do mar? (en inglés).
• Anomalías gravíticas e o xeoide (en inglés).Arquivado 29 de setembro de 2006 en Wayback Machine.
• Páxina oficial do Permanent Service for Mean Sea Level do Reino Unido (en inglés).
• Variación global do nivel do mar: medición e interpretación (en inglés).
• Relatorios da US EPA (Environment Protection Agency dos Estados Unidos) sobre a variación do nivel do medio do mar. Arquivado 05 de outubro de 2007 en Wayback Machine.
• Efecto da subida do nivel medio do mar (en inglés).