المزج والاضطراب في المحيط
يحقق الاضطراب على مقاييس السنتيمترات وما دونها بهدوء ما لا تستطيع التيارات الكبرى تحقيقه: فهو يمزج الحرارة والملح والمغذيات والزخم عبر أسطح الكثافة، ويدعم في النهاية الانقلاب العميق للمحيط بأكمله.
Definition
المزج المحيطي هو الانتقال غير العكوس للخصائص مثل الحرارة والملح والزخم بواسطة حركات اضطرابية صغيرة النطاق، بينما الاضطراب هو حركة السائل الفوضوية ثلاثية الأبعاد التي تنتج هذا الانتقال.
Scope
يغطي هذا الموضوع توليد الاضطراب بفعل الرياح والحمل الحراري والقص؛ وبنية الطبقة السطحية المختلطة واحتوائها؛ والمزج ثنائي الكثافة (عبر متساويات الكثافة) في الداخل والذي يحدث بشكل كبير بفعل تكسر الأمواج الداخلية؛ وعمليات الانتشار المزدوج؛ وتحديد معلمات المزج في نماذج المحيط والمناخ.
Core questions
- ما هي العمليات التي تولد الاضطراب في الطبقة السطحية وفي الداخل الطبقي؟
- كيف يحدد الاضطراب عمق وخصائص الطبقة المختلطة؟
- ما الذي يتحكم في معدل المزج ثنائي الكثافة الذي يسمح للمياه العميقة الكثيفة بالعودة إلى السطح؟
- كيف يمكن تمثيل المزج، الذي يعمل على مقاييس غير قابلة للحل، في نماذج المحيط واسعة النطاق؟
Key theories
- عدم استقرار القص ورقم ريتشاردسون
- يصبح تدفق القص الطبقي مضطربًا عندما يتغلب التأثير المزعزع للاستقرار لقص السرعة على التأثير المثبت للاستقرار للطبقية، وهو انتقال يتنبأ به رقم ريتشاردسون المنخفض للتدرج.
- ديناميكا طاقة المزج الهاوي
- يتطلب الحفاظ على الطبقية العميقة ودوران الانقلاب المرصود إمدادًا عالميًا من طاقة المزج، يُعزى بشكل كبير إلى الرياح وإلى المد والجزر الداخلية التي تتكسر فوق التضاريس الوعرة.
Mechanisms
يولد إجهاد الرياح والتبريد السطحي حملًا حراريًا وقصًا يمزج المحيط العلوي في طبقة شبه متجانسة؛ وفي الداخل، تنمو الأمواج الداخلية وتزداد حدة وتتكسر حيث ينخفض رقم ريتشاردسون بما يكفي لعدم استقرار القص، مما ينتج عنه بقع من الاضطراب تمزج الماء عبر أسطح الكثافة. يؤدي التأثير التراكمي إلى ارتفاع المياه العميقة الكثيفة ويغلق دوران الانقلاب.
Clinical relevance
يحدد المزج إمداد المغذيات إلى المياه السطحية المضاءة بالشمس وبالتالي الإنتاج الأولي، ويتحكم في مدى سرعة امتصاص المحيط للحرارة والكربون، وهو أحد أكبر مصادر عدم اليقين في التوقعات المناخية لأنه يجب تحديد معالمه بدلاً من حله.
History
طرحت وصفات مونك الهاوية لعام 1966 مشكلة مقدار المزج اللازم للحفاظ على طبقية المحيط العميق؛ وقد أثبتت قياسات البنية الدقيقة منذ سبعينيات القرن الماضي فصاعدًا، والتي بلغت ذروتها في تجارب إطلاق المتتبعات وإطار عمل مونك-ونش للطاقة لعام 1998، أن المزج هو عامل تحكم مركزي ومحدود الطاقة في الدوران العالمي.
Key figures
- Walter Munk
- Carl Wunsch
- Lewis Fry Richardson
Related topics
Seminal works
- thorpe2005
- munkWunsch1998
Frequently asked questions
- لماذا يعتبر المزج في المحيطات العميقة مهمًا للمناخ؟
- يسمح المزج للمياه العميقة الباردة والكثيفة بالعودة ببطء إلى الأعلى، مما يغلق الدوران العالمي الذي يعيد توزيع الحرارة والكربون؛ ويؤثر معدله بشدة على كيفية تخفيف المحيط لتغير المناخ.
- من أين تأتي الطاقة اللازمة لمزج المحيطات؟
- يأتي معظمها من الرياح التي تهب على السطح ومن المد والجزر التي تدفع الأمواج الداخلية التي تتكسر فوق تضاريس قاع البحر الوعرة، مما يحول الطاقة واسعة النطاق إلى اضطراب صغير النطاق.