الدوران المدفوع بالرياح والدوران الجيوستروفي
تدفع رياح السطح، المؤثرة على أرض دوارة، الدوامات شبه المدارية وشبه القطبية الكبرى للمحيط، والتي تتدفق داخلها في توازن شبه جيوستروفي وتتكثف حدودها الغربية لتصبح تيارات سريعة مثل تيار الخليج وتيار كوروشيو.
Definition
الدوران المدفوع بالرياح هو تدفق المحيط العلوي واسع النطاق الذي تفرضه إجهادات رياح السطح، وهو منظم في دوامات تخضع داخلها للتوازن الجيوستروفي — وهو توازن بين قوة تدرج الضغط الأفقي وقوة كوريوليس.
Scope
يغطي هذا الموضوع نقل إيكمان وضخه بواسطة إجهاد الرياح، وتوازن سفيردروب الذي يحدد نقل الدوامة الداخلية، وديناميكيات تيارات الحدود الغربية وتكثيفها، والعلاقة الجيوستروفية بين التيارات وتدرجات الضغط (أو ارتفاع مستوى سطح البحر)، وهيكل التيارات والدوامات السطحية الرئيسية.
Core questions
- كيف يؤدي إجهاد الرياح، بوساطة تأثير كوريوليس، إلى تشكيل الدوامات على نطاق الحوض؟
- لماذا تكون تيارات الحدود الغربية مثل تيار الخليج ضيقة وسريعة جدًا مقارنة بالتدفق الداخلي الواسع؟
- كيف يمكن استنتاج التيارات الجيوستروفية من قياسات الكثافة أو ارتفاع مستوى سطح البحر؟
- ما الذي يحدد إجمالي حجم النقل لدوامة مدفوعة بالرياح؟
Key theories
- توازن سفيردروب
- في الجزء الداخلي للمحيط، يتناسب النقل الزوالي المتكامل عبر عمود الماء مع تجعد إجهاد الرياح، مما يحدد حجم نقل الدوامات المدفوعة بالرياح.
- التكثيف الغربي
- يؤدي تباين معامل كوريوليس مع خط العرض إلى دفع تدفق العودة للدوامة إلى تيار حدودي غربي ضيق ومكثف، مما يفسر ميزات مثل تيار الخليج.
- الطريقة الجيوستروفية
- نظرًا لأن التيارات الداخلية شبه جيوستروفية، يمكن حساب السرعة الأفقية من ميل أسطح الضغط المشتقة من بيانات الكثافة، بالنسبة لمستوى مفترض من عدم الحركة.
Mechanisms
يدفع إجهاد الرياح طبقة إيكمان التي يكون صافي نقلها عموديًا على الرياح؛ يؤدي التباين المكاني لهذا النقل إلى ضخ المياه إلى الأسفل أو الأعلى في الجزء الداخلي الجيوستروفي، حيث يتم موازنة تمدد الدوامة بالحركة الزوالية (توازن سفيردروب). يتطلب حفظ الدوامية الكامنة بعد ذلك أن يتركز تدفق العودة الختامي عند الحدود الغربية، مما ينتج عنه تيارات مكثفة.
Clinical relevance
ينقل دوران الدوامة وتياراتها الحدودية كميات هائلة من الحرارة نحو القطبين، مما يشكل المناخ الإقليمي، وإنتاجية مصايد الأسماك، وطرق الشحن؛ يرسم ارتفاع مستوى سطح البحر من قياس الارتفاع الساتلي الآن التدفق الجيوستروفي عالميًا في الوقت الفعلي تقريبًا.
History
تم تجميع نظرية الدوران المدفوع بالرياح بين عامي 1947 و 1950 بواسطة سفيردروب، الذي ربط النقل الداخلي بتجعد إجهاد الرياح؛ وستوميل، الذي أوضح التكثيف الغربي من خلال تباين معامل كوريوليس؛ ومونك، الذي جمع هذه العناصر في نموذج دوامة كامل.
Key figures
- Harald Sverdrup
- Henry Stommel
- Walter Munk
Related topics
Seminal works
- stommel1948
- sverdrup1947
Frequently asked questions
- لماذا يوجد تيار الخليج على الجانب الغربي من المحيط الأطلسي؟
- يؤدي التغير القطبي في تأثير كوريوليس إلى دفع فرع العودة للدوامة المدفوعة بالرياح إلى تيار نفاث ضيق وسريع على طول الحدود الغربية، وهو ما يمثل تيار الخليج في شمال المحيط الأطلسي.
- ما هو التيار الجيوستروفي؟
- هو تيار تتوازن فيه قوة كوريوليس مع قوة تدرج الضغط الأفقي، بحيث يتدفق الماء على طول خطوط الضغط الثابتة، بدلاً من عبورها.