Blog poświęcony popularyzacji badań klimatycznych
Blog > Komentarze do wpisu

Burze w oceanie

W fizyce atmosfery i oceanu istnieją analogie. Jeną z nich jest warstwa dobrze wymieszana w ocanie i atmosferze. Procesy są podobne.

 Tort Czeski

Mechaniczne mieszanie

 

Zastanówmy się kiedy ocean się miesza? Po pierwsze miesza się bo wieje wiatr. Jest to mieszanie mechaniczne powodowane tym, że woda na różnych głębokościach ma różną prędkość horyzontalną. Gdyby włożyć wiatraczek pomiędzy warstwy o różnej prędkości oceanu to ten wiatraczek zacząłby się obracać. Ale, uwaga, uwaga, mieszanie niekoniecznie zachodzi na górze oceanu mimo, że tam wiatr oddziaływuje bezpośrednio z powierzchnią wody. Mieszanie związane z wiatrem następuje też kilkadziesiąt metrów poniżej powierzchni oceanu na granicy warstwy z zimniejszą wodą poniżej, patrz filoletowe strzałki na rysunku. Apropos, kiedykolwiek w oceanografi jest jakaś zmiana stratyfikacji to mówimy o tym „klin” – jest więc termoklina, piknoklina, haloklina, fotoklina.  To mechaniczne mieszanie transportuje zimną wodę do góry oceanu i cieplejszą wodę z powierzchni oceanu. W oceanie są też chmury, a właściwie procesy podobne do burz. W czasie nocy woda się oziębia co powoduje, że jest gęstsza. W związku z tym zaczyna opadać w głąb oceanu. Te prądy zstępujące w oceanie są podobne do prądów wstępujących w atmosferze związanych z chmurami burzowymi. Mówimy wtedy, że w oceanie jest konwekcja – burza. Konwekcja przyczynia się także do procesów mieszania.  Para wodna jest ważnym składnikiem w  powietrzu. Istnieje w wodzie analogiczny składnik do pary wodnej – zasolenie. Zasolenie wpływa na gęstość wody, podobnie jak para wodna wpływa na gęstość powietrza. Dlatego zasolenie oddziaływuje na konwekcję wody w oceanie. Tworzą się nawet „kliny” zasolenia – haloklina, które mogą być różne od stratyfikacji temperatury w oceanie. Te kliny powodują powstawanie warstw ograniczających konwekcję w oceanie, trochę tak jak warstwy suchego powietrza w atmosferze ograniczają powstawanie chmur. Sól, podobnie jak para wodna może nawet kondensować i przyczynia się do ogólnej cyrkulacji oceanu - ale to na inny odcinek bloga.  Procesy mieszania – zarówno konwekcja jak i mieszanie mechaniczne powodują, że w oceanie tworzy się warstwa dobrze wymieszana przy powierzchni. Identycznie jest w atmosferze gdzie mieszanie mechaniczne i konwekcja mieszają dolne warstwy atmosfery. Istnieją jednak mechanizmy stabilizujace ocean. Jednym z nich jest promieniowanie słoneczne. Otóż promieniowanie słoneczne podgrzewa wodę w czasie dnia a cieplejsza woda, mniej gęstsza, nie chce opadać w głąb oceanu - Archimedes. W dodatku promieniowanie słoneczne jest w stanie przeniknąć w głąb oceanu, penetrujac powierzchnie oceanu (promieniowanie w podczerwieni nie jest w stanie tego zrobić i jest pochłaniane w pierwszym milimetrze wody).  W ten sposób tworzy się warstwa 2-5 metrowa, która jest stabilna, no chyba że wieje wiatr, który stara się tą stabilną warstwę zniszczyć. Podobnie jest, ale w nocy, w atmosferze, kiedy tworzy się stabilna warstwa tuż przy powierzchni Ziemi.

 

  mixed layer schematics ocean

(źródło: http://www.lodyc.jussieu.fr/~cdblod/mld.html)

 

 

 

piątek, 07 października 2011, pcirrus

Polecane wpisy