Julio Reyes Pérez (profesor responsable)

General:
Introducir al alumno en la aplicación de la Física Clásica al océano y
familiarizarle con los conceptos y nomenclatura que desarrollará a lo largo de
la carrera.
Capacidad de relacionar los diferentes procesos físicos que se producen en el
océano.

Específicos:
Principales características del agua de mar y su importancia en la dinámica del
océano.
Interpretación de los diferentes formatos gráficos más usuales en Oceanografía
Física.
Concepto de masa de agua y procesos de mezclas.
Imbuir al alumno el concepto de sistema climático y el papel que juega el
océano en él.
Intercambios océano-atmósfera.
Comprensión conceptual de las causas y principales tipos de movimientos que se
producen el océano, tanto horizontales como ondulatorios.

PROGRAMA DE TEORÍA

INTRODUCCIÓN:

Objetivos de la asignatura.
Algunas Características Generales de los Océanos:
La Tierra.
Reparto de la tierra y del agua en la superficie de la Tierra.
Estructura de las Cuencas Oceánicas.
El océano.
Océanos y mares en el mundo.


BLOQUE I (FUNDAMENTOS DE FÍSICA):

TEMA 0: ESCALARES Y VECTORES
0.1. Descripción de magnitudes escalares y vectoriales.
0.1.1. Ejemplos físicos.
0.2. Representación de magnitudes escalares y vectoriales.
0.2.1. Campos escalares y vectoriales.
0.3. Operaciones con básicas escalares y vectores.
0.3.1. Producto de un escalar por un vector.
0.3.2. Producto escalar.
0.3.3. Producto vectorial.
0.3.4. Representación vectorial de una superficie.
0.4. Operaciones derivadas con escalares y vectores.
0.4.1. Gradiente de un campo escalar
0.4.2. Divergencia de un campo vectorial
0.4.3. Rotacional de un campo vectorial.

TEMA 1: PRINCIPIOS DE CINEMÁTICA Y DINÁMICA
1.1. Masa puntual, movimiento.
1.1.1. Vector de posición.
1.1.2. Sistemas de referencia.
1.2. Ecuaciones de posición, velocidad, aceleración.
1.2.1. Principio de superposición.
1.3. Principales tipos de movimiento.
1.3.1. Representaciones.
1.3.2. Aplicaciones.
1.4. Componentes intrínsecas de la aceleración,
1.4.1. Deducción, representación.
1.5. Componentes generalizadas de la velocidad.
1.5.1. Deducción, representación.
1.6. Movimiento relativo.
1.6.1. Tipos.
1.6.2. Sistemas inerciales de referencia.
1.7. Desarrollo de los conceptos básicos de:
1.7.1. Partícula libre.
1.7.2. Masa.
1.7.3. Fuerza.
1.7.4. Momento lineal.
1.7.5. Momento angular.
1.8. Principios de conservación, Leyes de Newton.
1.9. Sistemas conservativos y no conservativos
1.9.1. Fuerzas de rozamiento.
1.9.1.1. Movimiento de sólidos en el seno de fluidos.
1.10. Fuerzas centrales.
1.11. Sistemas de partículas.
1.11.1. Aplicaciones.

TEMA 2: TRABAJO Y ENERGÍA. CAMPOS
2.1. Impulso de una partícula.
2.1.1. Aplicaciones.
2.2. Trabajo.
2.2.1. Ecuación diferencial e integral.
2.2.2. Representación.
2.3. Potencia.
2.4. Energía cinética.
2.5. Trabajo de una fuerza constante.
2.5.1. Trabajo de la fuerza de la gravedad.
2.5.2. Campo potencial.
2.6. Energía potencial.
2.7. Gravitación:
2.7.1. Campo gravitatorio.
2.7.2. Potencial gravitatorio.
2.7.3. Fuerza gravitatoria.
2.7.4. Trabajo gravitatorio.
2.8. Principios de conservación de la energía.

TEMA 3: OSCILACIONES Y ONDAS
3.1. Vibraciones mecánicas.
3.1.1. Tipos.
3.2. Movimiento armónico simple.
3.2.1. Ejemplos prácticos:
3.2.1.1. Oscilación en un muelle.
3.2.1.2. Péndulos.
3.2.2. Movimiento circular.
3.2.3. Energía del movimiento armónico simple.
3.3. Oscilaciones amortiguadas.
3.4. Oscilaciones forzadas.
3.4.1. Resonancia.
3.5. Onda.
3.5.1. Parámetros o elementos.
3.5.2. Representación.
3.5.3. Velocidad de onda.
3.6. Tipos de ondas.
3.6.1. Ondas armónicas.
3.7. Transmisión de energía.
3.7.1. Superposición de ondas, interferencias.
3.7.2. Reflexión, refracción, difracción.
3.7.3. Efecto Doppler.
3.7.4. Ondas estacionarias.
3.8. Ecuación de onda.


BLOQUE II (PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA DE MAR):

TEMA 4: PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA PURA
4. ¿Qué es el agua de mar?.
4.1. Molécula de agua pura.
4.2. Propiedades físicas del agua líquida pura.
4.2.1. Estructura del agua pura. Estados de agregación.
4.2.2. Capacidad calorífica y calor específico.
4.2.3. Compresibilidad y expansión térmica.
4.2.4. Densidad.
4.2.5. Capacidad de disolución.
4.2.6. Conductividad eléctrica.
4.2.7. Viscosidad dinámica.

TEMA 5: PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA DE MAR: SALINIDAD, PRESIÓN,
TEMPERATURA Y DENSIDAD
5. El agua de mar.
5.1. Concepto de salinidad.
5.1.1. Origen de la sal del océano.
5.1.2. Medida de la salinidad.
5.1.3. Efectos de la salinidad sobre otras propiedades físicas del agua pura.
5.1.3.1. Estados de agregación del agua de mar.
5.1.3.2. Capacidad calorífica y calor específico del agua de mar.
5.1.3.3. Compresibilidad y expansión térmica del agua de mar.
5.1.3.4. Capacidad de disolución del agua de mar.
5.1.3.5. Viscosidad dinámica del agua de mar.
5.2. Presión en el océano.
5.3. Temperatura del agua en el océano.
5.3.1. Temperatura potencial del agua de mar.
5.4. Densidad del agua de mar.
5.4.1. Ecuación de estado del agua de mar.
5.5. Formación del hielo marino.


BLOQUE III (INTERACCIÓN ATMÓSFERA-OCÉANO):

TEMA 6: INTERACCIÓN ATMÓSFERA-OCÉANO: BALANCES DE CALOR
6.1. Definición del sistema climático. Concepto de interfase atmósfera-océano.
6.2. Transferencia de energía calorífica entre el océano y la atmósfera.
6.3. Radiación solar.
6.4. Radiación solar absorbida por la superficie del océano, QS.
6.4.1. ¿Qué ocurre con la radiación solar cuando penetra en la atmósfera?.
6.4.2. Factores que afectan al valor de Qs.
6.4.2.1. Geometría del sistema Sol-Tierra.
6.4.2.2. Absorción por parte de los constituyentes de la atmósfera.
6.4.2.3. Nubes.
6.4.2.4. Reflexión de la superficie terrestre.
6.4.3. ¿Qué ocurre una vez que la energía solar ha penetrado en el océano?.
6.4.4. Variación espacial y temporal.
6.5. Radiación neta de onda larga, Qb.
6.5.1. Constituyentes atmosféricos.
6.5.2. ¿Qué es el Efecto invernadero?.
6.5.3. Radiación neta de onda larga.
6.5.4. Factores que afectan al término Qb.
6.5.5. Variación espacial y temporal de Qb.
6.6. Transferencia de calor latente (evaporación), Qe.
6.6.1. Métodos de cálculo de Qe.
6.6.2. Variación espacial y temporal de Qe.
6.7. Transferencia de calor sensible, Qh.
6.7.1. Conducción.
6.7.2. Convección vertical.
6.7.3. Variación espacial y temporal de Qh.
6.8. Balance de calor global en el océano.
6.9. Término advectivo, Qv.
6.10. Balance Oceánico de Masa.
6.10.1. Balance de volumen.
6.10.1.1. Factores que afectan al volumen de una masa de agua.
6.10.1.1.1. Ciclo Hidrológico.
6.10.1.2. Ecuación del balance de volumen.
6.10.1.3. Ecuación del balance de la sal.
6.10.2. Ejemplo de la aplicación de los principios de conservación del volumen
y de la sal.

TEMA 7: DISTRIBUCIONES TEMPORALES Y ESPACIALES DE TEMPERATURA,
SALINIDAD Y DENSIDAD
7.1. Representaciones gráficas utilizadas en Oceanografía Física.
7.1.1. Variaciones espaciales.
7.1.2. Variaciones temporales.
7.1.3. Diagramas característicos.
7.2. Temperatura.
7.2.1. Temperatura superficial.
7.2.2. Distribución vertical de la temperatura.
7.2.3. Variación temporal de la temperatura.
7.3. Salinidad.
7.3.1. Salinidad superficial.
7.3.2. Distribución vertical de la salinidad.
7.3.3. Variación temporal de la salinidad.
7.4. Densidad.
7.4.1. Densidad superficial.
7.4.2. Distribución vertical de la densidad.
7.4.3. Variación temporal de la densidad.
7.5 Masas de agua.
7.5.1 Tipos y masas de agua.
7.5.2 Movimientos de las masas de agua.
7.5.3 Mezclas de las masas de agua.
7.6. Sonido en el océano.
7.6.1. Propagación del sonido en el océano.


BLOQUE IV (DINÁMICA OCEÁNICA):

TEMA 8: ESTRATIFICACIÓN, ESTABILIDAD, MEZCLAS Y MASAS DE AGUA EN LA
COLUMNA OCEÁNICA
8.1. Estratificación.
8.1.1. Estabilidad.
8.1.1.1. Estabilidad estática.
8.1.1.2. Doble difusión.
8.1.2. Consecuencias de la estratificación.
8.1.2.1. Mezcla vertical.
8.1.2.2. La estratificación como fuente de energía cinética.
8.2. Masas de agua.
8.2.1. Identificación de masas de agua.
8.2.2. Disposición en el océano de las masas de agua.
8.2.3. Procesos de formación de masas de agua.
8.2.4. Ejemplo de identificación de masas de agua; Mar de Alborán.
8.2.5. Mezcla de masas de agua.
8.2.6 Encabalgamiento.
8.2.7. Formación de aguas en el Océano Antártico.

TEMA 9: ECUACIONES BÁSICAS DE LA DINÁMICA OCEÁNICA
9.1. Principales sistemas de coordenadas usados en oceanografía física.
9.2. Principales fuerza que actúan en el océano.
9.3. Principales tipos de movimientos en el océano.
9.4. Maneras de describir el flujo.
9.5. Derivada total, material o de Lagrange.
9.6. Ecuación de continuidad.
9.7. Ecuación del movimiento.
9.7.1. Aceleración.
9.7.2. Gradiente de presión.
9.7.3. Gravedad.
9.7.4. Fuerza de Coriolis.
9.7.4.1. Fuerza de Coriolis a lo largo de un meridiano.
9.7.4.2. Fuerza de Coriolis a lo largo de un paralelo.
9.7.4.3. Conclusiones.
9.7.5. Fricción.
9.8. Ecuación del movimiento en forma diferencial.

TEMA 10: PRINCIPALES TIPOS DE CORRIENTES EN EL OCÉANO
10.1. Introducción.
10.2. Corrientes geostróficas.
10.2.1. Cálculo de la corriente geostrófica.
10.3. Corrientes de gradiente.
10.4. Corrientes inerciales.
10.5. Corrientes con fricción.
10.6. Corrientes de viento o de Ekman o corrientes puras de deriva.
10.6.1. Argumentos cualitativos de Nansen.
10.6.2. Solución de Ekman.
10.6.3. Algunas aplicaciones de Ekman.

TEMA 11: CORRIENTES OCEÁNICAS
11.1. Circulación oceánica.
11.2. Circulación oceánica superficial.
11.2.1. Circulación general atmosférica.
11.2.2. Giros.
11.2.3. Intensificación de las corrientes en la parte oeste de los océanos.
11.2.4. Corrientes ecuatoriales.
11.2.5. Circulación superficial en el Índico.
11.2.6. Circulación en el Océano Antártico.
11.3. Circulación oceánica profunda.
11.3.1. Características de la circulación termohalina.

TEMA 12: ONDAS EN EL OCÉANO
12.1 Tipos de ondas presentes en el océano. Clasificación.
12.2 Oleaje
12.3 Marea
12.4 Tsunamis
12.5 Seiches
12.6 Storm surges


PROGRAMA DE PRÁCTICAS

Seminarios:
3 Seminarios de problemas de Física.
Prácticas en PC's:
1-. Informática básica.
2.- Aplicaciones de la ecuación de estado (MatLab).
3.- Introducción al ODV.
4.- Introducción al ODV.
5.- Identificación de masas de agua con ODV.
6.- Cálculo del flujo geostrófico manualmente y con ODV.
7.- Recuperación.
8 y 9.- Examen de prácticas de PC's

La realización de un trabajo voluntario sobre un tema a determinar por el
profesor. Este trabajo será de una extensión máxima de 25 folios y se evaluará
el fondo y de manera principal la forma (redacción, presentación, puntación,
etc.).
El trabajo podrá ser realizado individualmente o en grupos (número máximo 4
personas). Se valorará entre 0-0,5 puntos, y esta puntuación será sumada a la
obtenida en los exámenes teóricos y prácticos por el alumno, siempre que el
alumno supere un punto en el examen de prácticas (ver criterios de evaluación).

Para las clases de teoría, clases magistrales con apoyo audiovisual (Cañon de
video y animaciones digitales).
En las clases prácticas, dos tipos:
Seminarios en grupos reducidos.
Prácticas en Pc's.

Criterios para la parte teórica:
Conocimiento y comprensión de los contenidos teóricos.
Capacidad de relacionar los diferentes conceptos de la asignatura
Interpretación de gráficas.
Diseño de esquemas.
Criterios para la parte práctica:
Manejo y aplicación del software docente utilizado.

Evaluación:
El primer bloque temático de la asignatura (Fundamentos de física), dado su
carácter básico y por constituir en gran medida un repaso de conceptos físicos
fundamentales que el alumno debiera dominar suficientemente para poder asimilar
con el rigor adecuado el resto de los contenidos de la asignatura, tiene
carácter obligatorio. Por tanto, el alumno deberá alcanzar necesariamente una
nota mínima en este bloque para superar la asignatura.
Por razones en gran medida similares, el examen práctico tiene también carácter
eliminatorio, siendo necesario llegar a una calificación mínima en esta prueba
(1 punto) para superar la asignatura.
Teniendo en cuenta esto, el alumno se evaluará mediante dos pruebas:
Examen de teoría (escrito) con un valor de 7 sobre 10 respecto a la
calificación total de la asignatura.
Exámen de prácticas (realizado mediante ordenador) con un valor de 3 sobre 10
en la calificación final.
El trabajo voluntario, como ha sido comentado, supondrá en todo caso una
calificación adicional de la asignatura.

"Descriptive physical oceanography. An introduction" G.L. Pickard and
W.J.Emery. Ed. Pergamon Press.
"Introductory dinamic oceanography". S. Pond and G.L. Pickard. Ed. Pergamon
Press.
"Introductory to physical oceanography". J.A. Knauss. Ed. Prentice Hall
Oceanography Series-Open University Course Team. Ed. Pergamon Presss-Open
University.