The Mediterranean outflow water : transformations and pathways into the Gulf of Cádiz

Abstract

The Mediterranean Outflow Water (MOW) is a dense (¿>1028.5 kg/m3), saline (38.5 g/kg) ocean stream originated in the evaporative Mediterranean basin flowing westward past Espartel Sill as a fast (>1 m/s) and often unstable (as indicated by its gradient Richardson number) gravity current. During its descense into the Gulf of Cadiz, the MOW entrains the overlying North Atlantic Central Water (NACW), until the density difference between both water masses vanishes, and reaches its equilibrium depth. Inertia, Coriolis and frictional forces (both internal and with the bottom), as well as pressure gradients (associated with both seafloor slope and density gradients), play varying roles throughout the MOW’s trajectory. In particular, bathymetric steering due to contouritic, turbiditic and diapiric structures controls the early trajectory of the outflow. Using both historic and current hydrographic data, and a new high-resolution bathymetry of a critical region west of Espartel Sill, we examine the hydrographic characteristics of the MOW and the mechanisms that set its pathway. Our study is complemented with the proposal of simple models that help explain pbservations of vertical mixing in the Strait of Gibraltar and the behavior of the MOW as a gravity current within the Gulf of Cádiz, as well as with a new tool, based on water tributaries methods, that assesses the relative impact of both seafloor slope and Coriolis force in steering the outflow.

La sortida d'aigua mediterrània (MOW) és un corrent oceànic dens (¿>1028.5 kg/m3) i salí (38.5 lg/m3) originat en la conca evaporativa de la Mar Mediterrània que flueix passant la baixa d'Espartel en forma d'un corrent de gravetat molt ràpid (>1 m/s) i sovint inestable (tal i com indica el número de gradient de Richardson). Durant el seu descens al Golf de Cadis, la MOW incorpora les aigües atlàntiques (NACW) suprajacents fins que la diferència de densitat entre ambdues masses d'aigua desapareix i assoleix la fondària d'equilibri. Les forces d'inèrcia, Coriolis i de fricció (tan internes com amb el fons), així com els gradients de pressió (associats amb el pendent del fons i els gradients de densitat), juguen papers variables al llarg de la trajectòria del MOW. En particular, la canalització del flux gràcies a les estructures de tipus contourític, turbidites i diapirs controlen la trajectòria del corrent. Aquest treball examina les característiques hidrogràfiques del MOW i els mecanismes que determinen la seva trajectòria usant dades històriques i modernes, així com una nova batimetria d'alta resolució d'una regió critica a l'oest de la baixa d'Espartel. L'estudi es complementa amb les propostes de models senzills que ajuden a explicar les observacions de barreja vertical a l'Estret de Gibraltar i el comportament de la MOW com un corrent de gravetat al Golf de Cadis, així com una nova eina, basada en metodologies per aigües tributàries, que permet valorar la importància relativa del pendent del fons i la força de Coriolis en la conducció del flux.