6O oceano em camadas

Num dia de verão, você nada a partir de uma praia numa água agradavelmente morna. Depois deixa as pernas penderem — e os seus pés encontram uma água de repente fria, a um ou dois metros abaixo da superfície. O mar não é misturado de cima a baixo: ele é feito de camadas, quentes e leves em cima, frias e densas embaixo. No oceano aberto, essa mesma estrutura em camadas desce por quilômetros, e é ela que decide onde o mar é um deserto e onde ele fervilha de vida. Este capítulo olha o oceano em profundidade: como ele é medido, como a sua temperatura e a sua salinidade mudam para baixo, por que as camadas são estáveis, e onde a água fria profunda volta à superfície.

O que você já sabe

A água do mar contém sais dissolvidos: a sua salinidade, cerca de 35 gramas de sal por quilograma de água do mar em média, varia de um mar para outro. Os ventos movem as correntes de superfície e os grandes giros circulares; correntes profundas de água fria e salgada se deslocam lentamente ao longo do fundo do oceano (Livro 1, 8º ano). A densidade é a massa dividida pelo volume (os livros de física). O fitoplâncton, algas microscópicas, precisa de luz e de nutrientes minerais para crescer pela fotossíntese, e alimenta o restante das cadeias alimentares do oceano (os livros de biologia).

6.1 Medir o oceano

O oceano cobre cerca de $362$ milhões de $\mathrm{km}^{2}$ e tem em média $3682\,\mathrm{m}$ de profundidade: uns $1.33$ bilhão de $\mathrm{km}^{3}$ de água. A maior parte dele fica muito abaixo do alcance da luz, e só pode ser medida enviando instrumentos para baixo.

De um navio, os oceanógrafos descem num cabo uma armação que leva sensores que medem a condutividade da água (a partir da qual se calcula a sua salinidade), a sua temperatura e a pressão (logo a profundidade), rodeados por um anel de garrafas que são fechadas em profundidades escolhidas para trazer amostras de água a bordo. Desde o ano 2000, uma frota de flutuadores robóticos acrescentou milhões de perfis: cada flutuador deriva com as correntes a uma profundidade de $1000\,\mathrm{m}$, afunda a cada dez dias, mais ou menos, até $2000\,\mathrm{m}$, depois sobe até a superfície medindo a temperatura e a salinidade no caminho, e envia o seu perfil por satélite.

Dados de 2026

A rede internacional Argo conta perto de 4000 flutuadores ativos; o seu três milionésimo perfil foi coletado em julho de 2024.

Em média sobre décadas de medições, esses perfis dão uma imagem do oceano em profundidade. Os perfis deste capítulo são médias desse tipo, tiradas do World Ocean Atlas 2023 dos NOAA National Centers for Environmental Information.

6.2 A temperatura com a profundidade

A luz do Sol aquece o oceano por cima, na sua camada de superfície. O vento e as ondas misturam essa água quente numa camada de temperatura quase uniforme. Abaixo dela, a temperatura cai depressa ao longo de algumas centenas de metros; mais fundo ainda, ela cai devagar até a água fria que enche as bacias oceânicas.

Definição 6.1 (Camada de mistura)

A camada de mistura é a camada de superfície do oceano, misturada pelo vento e pelas ondas, na qual a temperatura e a salinidade quase não mudam com a profundidade.

Definição 6.2 (Termoclina; haloclina; picnoclina; oceano profundo)

A termoclina é a camada abaixo da camada de mistura na qual a temperatura cai depressa com a profundidade. A camada na qual a salinidade muda depressa com a profundidade é uma haloclina; a camada na qual a densidade aumenta depressa com a profundidade é a picnoclina. Abaixo delas fica o oceano profundo, frio e de mudança lenta.

No Pacífico tropical, a camada de mistura está a $29.2{}^{\circ}\mathrm{C}$ e tem uns $60\,\mathrm{m}$ de espessura; entre $70\,\mathrm{m}$ e $300\,\mathrm{m}$, a temperatura cai quase dezenove graus, e a $1000\,\mathrm{m}$ ela já desceu a $4.5{}^{\circ}\mathrm{C}$. No Atlântico Norte, a superfície é mais fresca e a queda mais gradual. No Oceano Ártico, a coluna inteira fica a menos de dois graus de $0{}^{\circ}\mathrm{C}$: não há, por assim dizer, camada quente de superfície.

Método 6.3 (Ler um perfil oceânico)

1. Encontre os eixos: a profundidade aumenta para baixo, a grandeza medida é lida ao longo do topo.
2. A camada de mistura é a parte de cima, onde a curva é quase vertical; a sua profundidade é onde a curva começa a se afastar da vertical (uma regra comum: onde a temperatura caiu $0.5{}^{\circ}\mathrm{C}$ abaixo do seu valor na superfície).
3. A termoclina é onde a curva está mais perto da horizontal: a maior mudança para a menor profundidade.
4. Mais abaixo, leia os valores profundos e compare os locais na mesma profundidade.

A camada de mistura muda com as estações. No inverno, a superfície perde calor, as tempestades agitam o mar e a camada de mistura se aprofunda; no verão, o sol aquece uma fina camada de superfície que os ventos mais suaves não conseguem misturar para baixo, e uma termoclina sazonal se forma perto da superfície — a água fria que os pés do nadador encontram.

6.3 Salinidade e densidade

A densidade da água do mar depende da sua temperatura e da sua salinidade. Ela é calculada por uma fórmula acordada internacionalmente, a equação de estado da água do mar, ajustada a medições de laboratório.

Proposição 6.4 (Densidade da água do mar)

A densidade da água do mar aumenta com a sua salinidade e diminui quando a sua temperatura sobe. À pressão da superfície, a água do mar de salinidade 35 tem uma densidade de $1028.1\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ a $0{}^{\circ}\mathrm{C}$ e de $1023.3\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ a $25{}^{\circ}\mathrm{C}$; a água pura a $4{}^{\circ}\mathrm{C}$ tem uma densidade de $1000.0\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$.

Duas coisas aparecem no gráfico. Uma unidade de salinidade acrescenta cerca de $0.8\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$. Um grau de aquecimento retira cerca de $0.31\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ a $25{}^{\circ}\mathrm{C}$, $0.18\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ a $10{}^{\circ}\mathrm{C}$, mas apenas $0.06\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ perto de $0{}^{\circ}\mathrm{C}$: nos mares quentes, é a temperatura que controla a densidade; nos mares frios, é a salinidade.

Observação 6.5

As densidades deste capítulo são calculadas à pressão da superfície. A pressão da água de cima comprime um pouco a água do mar, cerca de $4\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ por quilômetro de profundidade; os oceanógrafos comparam as massas de água à mesma pressão, para que só a temperatura e a salinidade contem.

No Pacífico tropical, a picnoclina coincide com a termoclina. No Oceano Ártico, a temperatura quase não muda, mas a salinidade sobe de 28 na superfície, adoçada pelos rios e pelo gelo que derrete, a 34.8 a $500\,\mathrm{m}$: a haloclina é a picnoclina. Em cada caso, a densidade aumenta para baixo.

Definição 6.6 (Estratificação)

O oceano está estratificado quando a sua densidade aumenta com a profundidade: água mais leve repousa sobre água mais densa, em camadas.

Um oceano estratificado é estável. Uma parcela de água empurrada para baixo, para dentro de uma água mais densa, é mais leve que o seu entorno e volta a flutuar para cima; uma parcela empurrada para cima volta a afundar. Para misturar as camadas, o vento precisa trabalhar contra isso, e quanto mais forte a picnoclina, mais difícil é: a termoclina é uma tampa que separa a superfície do oceano profundo. O oceano profundo é preenchido por água que afundou há muito tempo nos mares polares frios, onde a água de superfície fica densa o bastante para afundar (Livro 1, 8º ano).

6.4 A ressurgência

Definição 6.7 (Ressurgência)

A ressurgência é a subida de água fria de baixo da camada de superfície, para substituir a água de superfície que o vento empurra para longe. Ela ocorre ao longo de algumas costas e em oceano aberto.

Ao longo de uma costa, o vento que sopra paralelo à orla arrasta a água de superfície; por causa da rotação da Terra, a água não segue simplesmente o vento, mas é desviada dele, para a direita no Hemisfério Norte e para a esquerda no Hemisfério Sul (como isso funciona é o assunto dos volumes universitários). Ao largo do Peru, o vento sopra ao longo da costa em direção ao equador, e a água de superfície é empurrada para o mar aberto; a água fria sobe perto da costa para tomar o seu lugar. A ressurgência também ocorre ao longo do equador, onde os ventos alísios afastam dele a água de superfície dos dois lados.

A água que sobe não é apenas fria. Abaixo da camada de superfície iluminada, os restos do plâncton morto que afundam e se decompõem liberam os nutrientes minerais de que o fitoplâncton precisa. Trazidos de volta para a luz, esses nutrientes fazem das regiões de ressurgência as águas mais produtivas do oceano, com os pesqueiros mais ricos. Onde o oceano é fortemente estratificado e nada traz água profunda para cima, a camada iluminada fica sem nutrientes: os centros dos giros subtropicais são os desertos do oceano.

6.5 Exercícios

Exercício 6.1 ★

Defina a camada de mistura e a termoclina. O que agita a camada de mistura?

Solução

Solução de Exercício 6.1.

A camada de mistura é a camada de superfície do oceano na qual a temperatura e a salinidade quase não mudam com a profundidade; a termoclina é a camada abaixo dela na qual a temperatura cai depressa com a profundidade. O vento e as ondas agitam a camada de mistura (ajudados no inverno pelo resfriamento da superfície).

Exercício 6.2 ★

Defina a ressurgência. Por que as águas das regiões de ressurgência são ricas em vida?

Solução

Solução de Exercício 6.2.

A ressurgência é a subida de água fria de baixo da camada de superfície, que substitui a água de superfície empurrada para longe pelo vento. A água que sobe traz nutrientes minerais para a camada iluminada, onde o fitoplâncton os usa para crescer; o fitoplâncton alimenta o restante da cadeia alimentar.

Exercício 6.3 ★

Usando os perfis de temperatura dos três locais, dê a temperatura na superfície e a $1000\,\mathrm{m}$ no Pacífico tropical e no Oceano Ártico.

Solução

Solução de Exercício 6.3.

Pacífico tropical: cerca de $29{}^{\circ}\mathrm{C}$ na superfície e $4.5{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $1000\,\mathrm{m}$. Oceano Ártico: cerca de $-1.4{}^{\circ}\mathrm{C}$ na superfície e perto de $0{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $1000\,\mathrm{m}$.

Exercício 6.4 ★

O que é mais denso: a água do mar de salinidade 35 a $25{}^{\circ}\mathrm{C}$ ou a $0{}^{\circ}\mathrm{C}$? A água do mar de salinidade 35 ou a água pura, à mesma temperatura? Use os valores do capítulo.

Solução

Solução de Exercício 6.4.

A $0{}^{\circ}\mathrm{C}$ ($1028.1\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ contra $1023.3\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ a $25{}^{\circ}\mathrm{C}$). A água do mar: a $4{}^{\circ}\mathrm{C}$, a água pura tem uma densidade de $1000.0\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, e a água do mar de salinidade 35, cerca de $1027.8\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ (lida no gráfico).

Exercício 6.5 ★

Explique como um flutuador perfilador mede um perfil do oceano, e por que os flutuadores são úteis onde os navios raramente vão.

Solução

Solução de Exercício 6.5.

O flutuador deriva a $1000\,\mathrm{m}$, afunda até $2000\,\mathrm{m}$, depois sobe até a superfície medindo a temperatura, a salinidade (a partir da condutividade) e a pressão no caminho; na superfície, ele envia o seu perfil por satélite e afunda de novo. Os flutuadores derivam com as correntes por todo o oceano e funcionam durante anos, em todas as estações, longe das rotas dos navios.

Exercício 6.6 ★★

O oceano cobre $361.84$ milhões de $\mathrm{km}^{2}$, com uma profundidade média de $3682\,\mathrm{m}$. Calcule o seu volume em quilômetros cúbicos. Que fração da sua profundidade representam os $100\,\mathrm{m}$ de cima?

Solução

Solução de Exercício 6.6.

$361.84\times10^6 \times 3.682 \approx 1.33 \times 10^{9}\,\mathrm{km}^{3}$, cerca de $1.33$ bilhão de quilômetros cúbicos. $100/3682 \approx 0.027$: menos de $3\,\%$ da profundidade média.

Exercício 6.7 ★★

No perfil de agosto do Atlântico Norte, a temperatura é de $22.7{}^{\circ}\mathrm{C}$ na superfície, $22.2{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $15\,\mathrm{m}$, $21.8{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $20\,\mathrm{m}$ e $17.3{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $50\,\mathrm{m}$. Usando a regra do método, estime a profundidade da camada de mistura. Qual é a taxa média de queda da temperatura entre $20\,\mathrm{m}$ e $50\,\mathrm{m}$, em graus por metro?

Solução

Solução de Exercício 6.7.

$22.7 - 0.5 = 22.2{}^{\circ}\mathrm{C}$, atingida a $15\,\mathrm{m}$: a camada de mistura tem cerca de $15\,\mathrm{m}$ de profundidade. Entre $20\,\mathrm{m}$ e $50\,\mathrm{m}$: $(21.8 - 17.3)/30 = 0.15{}^{\circ}\mathrm{C}$ por metro.

Exercício 6.8 ★★

No mesmo local do Atlântico Norte, a superfície está a $15.3{}^{\circ}\mathrm{C}$ em fevereiro e a $22.7{}^{\circ}\mathrm{C}$ em agosto, enquanto a $300\,\mathrm{m}$ ela está a $13.5{}^{\circ}\mathrm{C}$ nos dois meses. Explique por que a água profunda não acompanha as estações, e por que a camada de mistura de inverno é muito mais profunda que a de verão.

Solução

Solução de Exercício 6.8.

O sol aquece apenas a camada de superfície, e o aquecimento e o resfriamento sazonais só se espalham pela camada de mistura: abaixo da termoclina, a água fica isolada deles. No inverno, a superfície se resfria, fica mais densa e afunda na água de baixo, e as tempestades agitam o mar: a mistura vai fundo. No verão, o sol aquece uma camada de superfície leve que flutua sobre a água mais fria; os ventos mais suaves não conseguem empurrá-la para baixo, e a camada de mistura continua fina.

Exercício 6.9 ★★

Perto de $10{}^{\circ}\mathrm{C}$, uma unidade de salinidade acrescenta $0.78\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ à densidade e um grau de aquecimento retira $0.18\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$. Quantos graus de aquecimento anulam uma unidade de salinidade? Responda à mesma pergunta perto de $0{}^{\circ}\mathrm{C}$, onde um grau retira apenas $0.06\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$. O que você conclui para os mares polares?

Solução

Solução de Exercício 6.9.

$0.78/0.18 \approx 4.3$ graus perto de $10{}^{\circ}\mathrm{C}$; $0.78/0.06 = 13$ graus perto de $0{}^{\circ}\mathrm{C}$. Nos mares polares frios, pequenas mudanças de salinidade pesam muito mais na densidade que as mudanças de temperatura: ali, é a salinidade que controla as camadas.

Exercício 6.10 ★★

No Oceano Ártico, a água da superfície está a $-1.4{}^{\circ}\mathrm{C}$ com uma salinidade de 28.1, e a $200\,\mathrm{m}$ ela está a $-1.4{}^{\circ}\mathrm{C}$ com uma salinidade de 33.3. As suas densidades são $1022.6\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ e $1026.8\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$. O que torna a água mais funda mais densa? Dê o nome da camada entre elas.

Solução

Solução de Exercício 6.10.

A temperatura é a mesma: a água mais funda é mais densa porque é mais salgada (33.3 contra 28.1). A camada entre elas, onde a salinidade muda depressa com a profundidade, é uma haloclina; aqui ela é também a picnoclina.

Exercício 6.11 ★★

Explique por que um oceano estratificado é estável, usando uma parcela de água de superfície empurrada para baixo por uma onda.

Solução

Solução de Exercício 6.11.

Empurrada para baixo, a parcela conserva a sua temperatura e a sua salinidade, logo a sua densidade. Cercada de água mais densa, ela é mais leve que a água que desloca: o empuxo a leva de volta ao seu próprio nível. Uma parcela empurrada para cima seria mais densa que o seu novo entorno e voltaria a afundar. As camadas são estáveis.

Exercício 6.12 ★★★

Um litro de água do mar de salinidade 35 a $0{}^{\circ}\mathrm{C}$ é aquecido até $25{}^{\circ}\mathrm{C}$. Usando as densidades do capítulo, calcule a sua massa, depois o seu novo volume. Quanto ele se dilatou, em mililitros? Uma camada de oceano de $700\,\mathrm{m}$ de espessura se aquece na mesma proporção: quanto cresce a sua espessura? (Isto é um grande exagero do aquecimento real do oceano, usado aqui apenas para mostrar o efeito.)

Solução

Solução de Exercício 6.12.

Massa: $0.001 \times 1028.1 = 1.0281\,\mathrm{kg}$. Novo volume: $1.0281/1023.3 \approx 0.001\,004\,7\,\mathrm{m}^{3}$, cerca de $1004.7\,\mathrm{mL}$: ela se dilatou cerca de $4.7\,\mathrm{mL}$, $0.47\,\%$. A camada de $700\,\mathrm{m}$ engrossaria $700 \times 0.0047 \approx 3.3\,\mathrm{m}$.

Exercício 6.13 ★★★

No Pacífico tropical, a densidade é de $1021.6\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ a $50\,\mathrm{m}$ e de $1026.0\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ a $200\,\mathrm{m}$; no Atlântico Norte, em fevereiro, a temperatura quase não muda nos $150\,\mathrm{m}$ de cima. Em qual dos dois uma tempestade teria mais facilidade para misturar a água até $150\,\mathrm{m}$? Explique.

Solução

Solução de Exercício 6.13.

No Atlântico Norte em fevereiro. Ali, os $150\,\mathrm{m}$ de cima têm quase a mesma temperatura, logo quase a mesma densidade: misturá-los custa pouco. No Pacífico tropical, a densidade sobe $1026.0 - 1021.6 = 4.4\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ entre $50\,\mathrm{m}$ e $200\,\mathrm{m}$: uma picnoclina forte, e a tempestade teria de empurrar água leve para dentro de uma água muito mais densa.

Exercício 6.14 ★★★

No mapa da clorofila, encontre duas regiões de clorofila alta em oceano aberto, longe de qualquer costa, e uma grande região de clorofila muito baixa. Usando o capítulo, explique cada uma.

Solução

Solução de Exercício 6.14.

Clorofila alta longe das costas: a faixa ao longo do equador no Pacífico (e no Atlântico), onde os ventos alísios provocam uma ressurgência; e as altas latitudes, como o Atlântico Norte, onde a camada de mistura de inverno chega fundo e traz os nutrientes para cima. Clorofila muito baixa: os centros dos giros subtropicais, fortemente estratificados, onde nada traz água profunda para cima e a camada iluminada ficou sem nutrientes.

Exercício 6.15 ★★★

Suponha que um flutuador afunde de $1000\,\mathrm{m}$ a $2000\,\mathrm{m}$ em seis horas, depois suba até a superfície em dez horas. Calcule a sua velocidade vertical média em cada fase, em centímetros por segundo. Se ele medisse a cada $2\,\mathrm{s}$ durante a subida, quantas medições conteria um perfil, e que profundidade separa duas delas em média?

Solução

Solução de Exercício 6.15.

Descida: $1000/(6 \times 3600) \approx 0.046\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$, cerca de $4.6\,\mathrm{cm}/\mathrm{s}$. Subida: $2000/(10 \times 3600) \approx 0.056\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$, cerca de $5.6\,\mathrm{cm}/\mathrm{s}$. $36\,000/2 = 18\,000$ medições, em média a $2000/18\,000 \approx 0.11\,\mathrm{m}$ uma da outra.

6.6 Problema: uma sondagem ao largo do Peru

Problema 6.1

Problema de fim de semana — dois perfis do Pacífico Sul

A tabela dá a temperatura e a salinidade médias, e a densidade calculada à pressão da superfície, em dois lugares do Pacífico Sul: ao largo do Peru ($13.5{}^{\circ}\mathrm{S}$, $77.5{}^{\circ}\mathrm{O}$) e no meio do giro subtropical ($20.5{}^{\circ}\mathrm{S}$, $110.5{}^{\circ}\mathrm{O}$).

	ao largo do Peru			giro
profundidade ($\mathrm{m}$)	${}^{\circ}\mathrm{C}$	salinidade	$\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$	${}^{\circ}\mathrm{C}$	salinidade	$\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$
0	19.0	35.08	1025.08	24.0	36.41	1024.71
25	17.4	35.06	1025.47	23.9	36.39	1024.73
50	15.8	35.03	1025.83	23.6	36.38	1024.80
100	13.7	34.93	1026.20	22.6	36.27	1025.02
200	12.4	34.89	1026.44	20.3	35.80	1025.30
300	11.1	34.80	1026.62	14.4	34.76	1025.92
500	7.9	34.60	1026.97	7.1	34.39	1026.92

Parte I — Ler os perfis.

1. Qual local é mais quente na superfície, e por quanto?
2. Qual local fica mais longe do equador? A diferença de temperatura de superfície é a que você esperaria só pelas latitudes?
3. Usando a regra do método, estime a profundidade da camada de mistura no giro.
4. Há uma camada de mistura ao largo do Peru? Descreva os $100\,\mathrm{m}$ de cima.
5. Entre quais profundidades a temperatura cai mais depressa no giro? Dê a taxa, em graus por cem metros.
6. A que profundidade, aproximadamente, a água está a $15{}^{\circ}\mathrm{C}$ em cada local?

Parte II — As densidades.

7. Verifique que a densidade aumenta com a profundidade nos dois locais. O que isso diz sobre a sua estabilidade?
8. No giro, a água de superfície é mais salgada que ao largo do Peru. Isso deveria torná-la mais densa ou mais leve? Ela é mais densa?
9. Explique qual dos dois efeitos vence.
10. Calcule o aumento de densidade da superfície até $200\,\mathrm{m}$ ao largo do Peru.
11. Calcule o mesmo aumento no giro.

Parte III — A estratificação comparada.

12. No giro, onde se encontra a maior parte do aumento de densidade dos $500\,\mathrm{m}$ de cima: acima ou abaixo de $200\,\mathrm{m}$?
13. E ao largo do Peru, onde ela se encontra?
14. A $500\,\mathrm{m}$, compare os dois locais. O que isso sugere sobre a água profunda abaixo de ambos?
15. Explique em algumas frases como a termoclina ao largo do Peru foi levantada em direção à superfície.
16. O fitoplâncton vive nas primeiras dezenas de metros. Em qual local a água rica em nutrientes de baixo da termoclina está ao alcance da agitação pelo vento? Explique.

Parte IV — Por que as águas peruanas são produtivas.

17. Como seria a água de superfície ao largo do Peru se o vento ao longo da costa parasse de soprar durante meses?
18. Usando o mapa da clorofila, compare os dois locais.
19. Explique por que o giro é chamado de deserto do oceano, embora seja cheio de luz do Sol.
20. Calcule a razão entre os aumentos de densidade da superfície até $200\,\mathrm{m}$ ao largo do Peru e no giro, e diga o que ela mostra.

Solução

Solução de Problema 6.1.

1. O giro, por $24.0 - 19.0 = 5.0{}^{\circ}\mathrm{C}$.

2. O giro ($20.5{}^{\circ}\mathrm{S}$ contra $13.5{}^{\circ}\mathrm{S}$). Mais longe do equador, ele deveria ser o mais fresco: as latitudes sozinhas não podem explicar por que ele é $5{}^{\circ}\mathrm{C}$ mais quente.

3. $24.0 - 0.5 = 23.5{}^{\circ}\mathrm{C}$, atingida entre $50\,\mathrm{m}$ (23.6) e $100\,\mathrm{m}$ (22.6), a cerca de $50 + 50 \times 0.1/1.0 = 55\,\mathrm{m}$.

4. Não: a temperatura cai regularmente desde a superfície, $1.6{}^{\circ}\mathrm{C}$ nos primeiros $25\,\mathrm{m}$ e $5.3{}^{\circ}\mathrm{C}$ nos primeiros $100\,\mathrm{m}$; a termoclina começa na superfície.

5. Entre $200\,\mathrm{m}$ e $300\,\mathrm{m}$: $20.3 - 14.4 = 5.9{}^{\circ}\mathrm{C}$ por cem metros.

6. Ao largo do Peru, entre $50\,\mathrm{m}$ e $100\,\mathrm{m}$: cerca de $70\,\mathrm{m}$ por interpolação (o perfil completo dá $65\,\mathrm{m}$). No giro, entre $200\,\mathrm{m}$ e $300\,\mathrm{m}$: cerca de $200 + 100 \times 5.3/5.9 \approx 290\,\mathrm{m}$.

7. Sim, em todos os níveis das duas colunas: água mais leve repousa sobre água mais densa, e as duas colunas são estáveis.

8. A água mais salgada deveria ser mais densa; no entanto, a água de superfície do giro é mais leve: $1024.71\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ contra $1025.08\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$.

9. A água do giro é cerca de 1.3 unidade mais salgada, o que acrescenta cerca de $1.3 \times 0.8 \approx 1.0\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$; ela é $5{}^{\circ}\mathrm{C}$ mais quente, o que retira cerca de $5 \times 0.27 \approx 1.4\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ nessas temperaturas. A temperatura vence.

10. $1026.44 - 1025.08 = 1.36\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$.

11. $1025.30 - 1024.71 = 0.59\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$.

12. Da superfície até $500\,\mathrm{m}$, a densidade sobe $1026.92 - 1024.71 = 2.21\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, dos quais apenas $0.59\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ acima de $200\,\mathrm{m}$: a maior parte, $1.62\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, fica abaixo de $200\,\mathrm{m}$, na termoclina entre $200\,\mathrm{m}$ e $500\,\mathrm{m}$.

13. Ao largo do Peru, a densidade sobe $1026.97 - 1025.08 = 1.89\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ da superfície até $500\,\mathrm{m}$, dos quais $1.36\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ nos $200\,\mathrm{m}$ de cima: a maior parte fica perto da superfície.

14. A $500\,\mathrm{m}$, os dois locais são quase iguais ($7.9{}^{\circ}\mathrm{C}$ e $7.1{}^{\circ}\mathrm{C}$, $1026.97\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ e $1026.92\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$): a mesma água fria fica sob os dois; a diferença é o quanto ela chega perto da superfície.

15. O vento que sopra ao longo da costa em direção ao equador empurra a água de superfície para o mar aberto; a água de baixo sobe perto da costa para tomar o seu lugar. A água fria da termoclina é puxada para cima, de modo que a termoclina se inclina para cima em direção à costa e chega quase até a superfície.

16. Ao largo do Peru: a água a $13{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $15{}^{\circ}\mathrm{C}$, de baixo da termoclina, fica nos $100\,\mathrm{m}$ de cima, ao alcance da agitação pelo vento e da luz. No giro, ela fica abaixo de $250\,\mathrm{m}$, sob uma camada quente e leve que o vento não consegue agitar até essa profundidade.

17. A ressurgência pararia: a água de superfície se aqueceria ao sol, uma camada quente e leve se formaria por cima, e o fornecimento de nutrientes à camada iluminada diminuiria.

18. A costa do Peru vai do azul-claro ao amarelo (muita clorofila); o meio do giro do Pacífico Sul está entre as regiões de azul mais escuro do mapa (muito pouca).

19. O fitoplâncton precisa de nutrientes além de luz. No giro, a forte estratificação mantém a água profunda, rica em nutrientes, muito abaixo da camada iluminada, e os nutrientes da camada de superfície já foram consumidos há muito tempo.

20. $1.36/0.59 \approx 2.3$: o aumento de densidade nos $200\,\mathrm{m}$ de cima é cerca de 2.3 vezes maior ao largo do Peru que no giro. A picnoclina, com a água fria e rica em nutrientes abaixo dela, foi levantada para dentro dos $200\,\mathrm{m}$ de cima ao largo do Peru, enquanto no giro ela fica mais funda, abaixo de $200\,\mathrm{m}$.