Водный и солевой баланс океанов и прилегающих морей

Вертикальное перемешивание

В океане непрерывно протекают процессы изменяющие океанологические характеристики. В результате возникают вертикальные и горизонтальные градиенты, одновременно с которыми возникают процессы, направленные на выравнивание этих свойств. Это и есть процессы вертикального и горизонтального обмена или перемешивания.

Вертикальное перемеш-е: молекулярное(м.п.) и турбулентное(конвективное и адвективное).

М.п. - обусловлено хаотичным тепловым движением молекул, проникающих из слоя в слой, выравнивая физические свойства по вертикали и по горизонтали (по всей толще); оно может наблюдаться в чистом виде в условии неподвижной воды или при ламинарном движении.

Однако океанские воды все время находятся в движении (течения, волны, приливы). теряется динамическая устойчивость:градиенты скорости движения частиц увеличиваются, возникают вихри, ламинарный режим движения переходит в турбулентный.

Т.п. - отличается от ламинарного неупорядоченностью во времени и пространстве поля скорости.

Виды: 1) динамическое(адвективное) –возникает при наличие градиентов скорости и вызванной ею передачи кол-ва движения из одной обл-ти в другую.

2) Конвективное (термохалинная и ячеистая) – возникает при появлении отрицательных градиентов плотности. Ведет к образованию вертикальных градиентных потоков, перемешивающих жидкость до однородности.

- Термохалинная - Изменение Т,S и r связаны с вертикальными градиентами этих величин. Если град. Положительный – водные массы находятся в устойчивом состоянии, если в отриц. – то в неустойчивом, легкие воды стремятся всплыть, а тяжелые опуститься.

r увеличивается при Т¯ или при ­ S на поверхности, что опять же приводит к опусканию.

В слое воды выше слоя скачка интенсивно идут процессы перемешивания – это деятельный слой. Ниже этого слоя воды устойчивые, т.к. с глубиной Т¯, ­ S и r­.

- Ячеистая – упорядоченное перемешивание, выз-е плотностной неусойчивостью (Конвекция – в ячейках Бенара в приповерхностных слоях моря) Ячейкая Рэлея – в придонных.

Вертик-я динамическая турб-ть: Свободная и пограничная.

Пограничная: - ветровое перемешивание –формирование верхнего пограничного слоя океана.

-приливное – диссипация энергии приливных течений о дно моря – распространяется снизу вверх и в районе мелководий выходит на поверхность.

Сводная: междуслойное перемешивание -наблюдается вдали от берегов (стенок) на границах разделов слоев, движущихся с разными скоростями, оно связано с вертикальным перемешиванием на океанских фронтах типа фронта Куросио или Гольф-м. и с перемешиванием на границах промежуточных водных масс (например Средиземноморская масса в Атл-ке).

 

Водный и солевой баланс океанов и прилегающих морей.

Водный баланс – это соотношение м/д приходом, расходом и изменением запасов воды в пределах всей Земли.

Х + Y₁ +W₁ = Z + Y₂+ W₂ ± ∆U, где Х – осадки, Y₁ –приток поверх-х, W₁ – приток грунтовых, Z – испарение, Y₂-отток повер-х, W_{2 –} отток грунтовых, ± ∆U –изменения запасов вод.

Мир.ок. –основной источник поступления влаги в атмосф-ру. С поверх-ти ок. испаряется около 505 тыс.куб.км. испарение варьируется в зависимости от широты.

Важнейшую роль играют след-е факторы:

1. неравномерное распределение атмосф-х осадков (max на экваторе, min в тропиках)

2. речной сток суши (некоторые крупные реки создают местные районы опреснения прибрежных вод).

3. испарение (В зонах, где Х>Z наблюд-ся разбавление морской воды, уменьшение солености, причем избыток вод – должен вызывать отток поверх-х вод. Там, где Z>X, происходит осолонение.

Разность осадков и испарения является главным фактором, формирующим поле солености в океане + влияние морских течений.

Морская вода представляет собой раствор сложной смеси солей.

Процесс поступления солей в мир.ок. и его расход опр-т солевой баланс. Поступление за счет:

-материкового стока, дегазации мантии, атмос-х осадков, растворенных пород на дне.

Расход – выпадение солей в осадок, вынос солей при сдувании морских брызг, испарение в лагунах и заливах.

 

Планетарные волны и их типы.

Планетарные волны или волны Россби создаются под воздействием изменчивости Fкор. по широте.

В.Р. движутся на запад. Характерный масштаб – сотни км. Проявляются в виде перемещающихся систем течений. С В.Р. связывают синоптическую изменчивость атм-ры и ок. – и соответствующие динамические структуры – синоптические вихри в атм. и ок.

В.Р. – градиентно-вихревые, т.е. формир-ся под влиянием гироскопических сил и опр-ся законом сохранения потенциального вихря:

, где rot_zV – завихренность поля скорости, f –параметр кориолиса.

В океане, где изменения глубины малы, волны опр-ся β-эффектом. В средних широтах фазовые скорости и относит-е градиенты планетарного вихря изменяются мало.

Короткие В.Р.- длина много меньше радиуса деформ-и россби	Длинные – длина много больше
Дисп. Соотнош.
Фазовая скор-ть.

(волны гориз-но однородные, движение в плоскости xy не зависит от z)

В метах, где параметры меняются (острова, шельф, впадины и т.п.) происходит трансформация волнового поля и обр-ся гориз-но неоднородные волны.

Сущ-т 3 типа пограничных областей:

1.Топографические – образованы изменением рельефа. Изменение глубины может создавать эффект, аналогичный переменному вращению - возникающие волны наз-ся топографическими волнами Россби.

Еще один пример, волны Кельвина – единственный тип волн, обр-ся на частотах выше и ниже инерционных. В С/п. – берег справа. Амплитуда затухает по exp в сторону открытого океана. На низких частотах характер В.К. опр-ся вращением Земли, с увеличением частоты – все больше влияет зона шельфа.

Если рассматривать В.К. в ∞ широком канале, то вдоль левого берега будет бежать аналогичная волна. Скорость спадает от берега. max скорость вдоль берега. Вода накапливается у стенки и создает градиент давления, кт компенсируется Fкор.

2. Фронтальные –образованы горизонтально неоднородным полем плотности.

3. Экваториальная погр-я обл. – особенность – изменение знака параметра кориолиса. Здесь волны Россби становятся неоднородными в меридиональном направлении. Для Экваториальных волн Кельвина –экватор играет роль стенки, вдоль кт распространяется на восток, затухая по exp в сторону высоких широт.

Волны Пуанкаре – сейши в канале с учетом Fкор – отраженные от берега волны Свердрупа. Обр-ся в открытом океане под действием Fтяж. И Fвращения Земли. Первоначально были описаны для каналов с постоянной глубины и рассматри-сь при описании приливных колебаний. Позже выяснилось, что они играют существенную роль в формировании Цунами.

Радиус деформации Россби - расстояние, на кт стремление силы тяжести сделать свободную поверхность не зависящей от у уравновешивается стремлением ускорения Кориолиса ее деформировать.*если спросят