خصائص مياه البحر والبنية الحرارية الملحية
تُعد درجة الحرارة والملوحة المتغيرات الأساسية للمحيط: فهما تحددان مع الضغط كثافة مياه البحر من خلال معادلة حالة غير خطية، ويُنظم مجال الكثافة هذا عمود الماء إلى طبقات مستقرة الطبقات.
Definition
تشير البنية الحرارية الملحية إلى الترتيب الرأسي لمياه البحر حسب درجة الحرارة (حراري-) والملوحة (-ملحي)، والطبقات الكثافية الناتجة، والتي تتحكم في الاستقرار وتكوين الكتل المائية المميزة.
Scope
يغطي هذا الموضوع تعريف وقياس درجة الحرارة والملوحة والضغط؛ ومعادلة الحالة ومعيار TEOS-10 الديناميكي الحراري الحديث؛ ودرجة الحرارة الكامنة، ودرجة الحرارة المحافظة، ومتغيرات الكثافة مثل سيجما-تي (sigma-t) والكثافة المحايدة؛ والبنية الرأسية الناتجة للطبقة المختلطة، والطبقة الحرارية، والطبقة الملحية، والطبقة الكثافية.
Core questions
- كيف تُعرّف وتُقاس درجة الحرارة والملوحة والكثافة عبر عمود الماء؟
- لماذا معادلة حالة مياه البحر غير خطية، وما الظواهر التي تنتجها هذه اللاخطية؟
- ما الذي يحدد عمق وقوة الطبقة المختلطة، والطبقة الحرارية، والطبقة الكثافية؟
- كيف تكشف مخططات درجة الحرارة-الملوحة عن أصول الكتل المائية واختلاطها؟
Key theories
- معادلة الحالة غير الخطية
- تعتمد كثافة مياه البحر بشكل غير خطي على درجة الحرارة والملوحة والضغط، لذا فإن خلط كتلتين مائيتين متساويتين في الكثافة يمكن أن ينتج مياهًا أكثر كثافة (التكبل) وتختلف الانضغاطية باختلاف درجة الحرارة (الضغط الحراري).
- الطبقية والاستقرار
- يكون عمود الماء مستقرًا عندما تزداد الكثافة مع العمق؛ ويحدد تردد الطفو (برونت-فايسالا) هذا الاستقرار ويتحكم في مدى سهولة استعادة الحركات الرأسية والأمواج الداخلية.
Mechanisms
تعمل التدفئة الشمسية على تسخين المياه، وتغير تدفقات المياه العذبة (الهطول، التبخر، ذوبان الجليد وتكونه) ملوحة السطح، مما يحدد الطفو على سطح البحر؛ وتخلط الرياح والحمل الحراري المحيط العلوي في طبقة شبه موحدة، تحتها تتدرج درجة الحرارة والملوحة عبر الطبقة الحرارية والطبقة الملحية إلى المحيط العميق. وتحدد الكثافة الناتجة، المحسوبة من معادلة الحالة، الاستقرار الساكن والعمق الذي يمكن أن تغوص إليه مياه السطح.
Clinical relevance
تُعد الديناميكا الحرارية الدقيقة لمياه البحر ضرورية لحساب محتوى المحيط من الحرارة والمياه العذبة، ومعايرة الملوحة والكثافة من أجهزة استشعار التوصيلية-درجة الحرارة-العمق (CTD) وعوامات أرغو (Argo)، وتتبع دور المحيط في تخزين الحرارة البشرية المنشأ.
History
أدت أعمال كنودسن في أوائل القرن العشرين إلى توحيد تحديد الملوحة عن طريق المعايرة؛ وتلا ذلك مقياس الملوحة العملي القائم على التوصيلية في عام 1978، وحل معيار TEOS-10 المتوافق ديناميكيًا حراريًا، الذي اعتمد في عام 2010، محل الصيغ السابقة بالملوحة المطلقة ودرجة الحرارة المحافظة.
Key figures
- Martin Knudsen
- Bjorn Helland-Hansen
Related topics
Seminal works
- talley2011
- iocTeos2010
Frequently asked questions
- ما هي الطبقة الحرارية؟
- الطبقة الحرارية هي طبقة المحيط التي تنخفض فيها درجة الحرارة بسرعة مع العمق، وتفصل المياه السطحية الدافئة والمختلطة جيدًا عن المحيط العميق البارد.
- كيف تُقاس ملوحة المحيط اليوم؟
- تُشتق الملوحة الآن بشكل رئيسي من التوصيلية الكهربائية ودرجة الحرارة والضغط المقاسة بواسطة أجهزة CTD والعوامات المستقلة، بدلاً من طرق المعايرة الكيميائية القديمة.