خواص آب دریا و ساختار ترموهالین
دما و شوری متغیرهای اصلی اقیانوس هستند: آنها به همراه فشار، چگالی آب دریا را از طریق یک معادله حالت غیرخطی تعیین میکنند و این میدان چگالی، ستون آب را به لایههای پایدار طبقهبندی شده سازماندهی میکند.
Definition
ساختار ترموهالین به آرایش عمودی آب دریا بر اساس دما (ترمو-) و شوری (-هالین) و لایهبندی چگالی حاصل از آن اشاره دارد که پایداری و تشکیل تودههای آبی متمایز را کنترل میکند.
Scope
این موضوع شامل تعریف و اندازهگیری دما، شوری و فشار؛ معادله حالت و استاندارد ترمودینامیکی مدرن TEOS-10؛ دمای پتانسیل، دمای پایدار و متغیرهای چگالی مانند سیگما-تی و چگالی خنثی؛ و ساختار عمودی حاصل از لایه مخلوط، ترموکلاین، هالوکلاین و پیکنوکلاین میشود.
Core questions
- دما، شوری و چگالی چگونه در سراسر ستون آب تعریف و اندازهگیری میشوند؟
- چرا معادله حالت آب دریا غیرخطی است و این غیرخطی بودن چه پدیدههایی را ایجاد میکند؟
- چه عواملی عمق و قدرت لایه مخلوط، ترموکلاین و پیکنوکلاین را تعیین میکنند؟
- نمودارهای دما-شوری چگونه منشأ و اختلاط تودههای آبی را آشکار میکنند؟
Key theories
- معادله حالت غیرخطی
- چگالی آب دریا به طور غیرخطی به دما، شوری و فشار بستگی دارد، بنابراین مخلوط کردن دو بسته آب با چگالی یکسان میتواند آب چگالتری (cabbeling) تولید کند و تراکمپذیری با دما (thermobaricity) تغییر میکند.
- طبقهبندی و پایداری
- یک ستون آب زمانی پایدار است که چگالی با عمق افزایش یابد؛ فرکانس شناوری (برانت-وایسالا) این پایداری را کمیسازی میکند و میزان سهولت بازیابی حرکات عمودی و امواج داخلی را کنترل میکند.
Mechanisms
گرمایش خورشیدی آب را گرم میکند و شارشهای آب شیرین (بارش، تبخیر، ذوب و تشکیل یخ) شوری سطح را تغییر میدهند و شناوری را در سطح دریا تنظیم میکنند؛ باد و همرفت، اقیانوس فوقانی را به یک لایه تقریباً یکنواخت مخلوط میکنند، که در زیر آن دما و شوری از طریق ترموکلاین و هالوکلاین به اقیانوس عمیق تغییر میکند. چگالی حاصل، که از معادله حالت محاسبه میشود، پایداری استاتیکی و عمقی را که آب سطحی میتواند در آن فرو رود، تعیین میکند.
Clinical relevance
ترمودینامیک دقیق آب دریا برای محاسبه محتوای گرما و آب شیرین اقیانوس، کالیبره کردن شوری و چگالی از حسگرهای رسانایی-دما-عمق (CTD) و شناورهای آرگو، و ردیابی نقش اقیانوس در ذخیره گرمای انسانی ضروری است.
History
کار اوایل قرن بیستم توسط کنودسن، تعیین شوری را با تیتراسیون استاندارد کرد؛ مقیاس شوری عملی مبتنی بر رسانایی در سال 1978 معرفی شد، و استاندارد TEOS-10 که از نظر ترمودینامیکی سازگار است و در سال 2010 پذیرفته شد، فرمولاسیونهای قبلی را با شوری مطلق و دمای پایدار جایگزین کرد.
Key figures
- Martin Knudsen
- Bjorn Helland-Hansen
Related topics
Seminal works
- talley2011
- iocTeos2010
Frequently asked questions
- ترموکلاین چیست؟
- ترموکلاین لایهای از اقیانوس است که در آن دما به سرعت با عمق کاهش مییابد و آبهای گرم و به خوبی مخلوط شده سطحی را از اقیانوس عمیق و سرد جدا میکند.
- شوری اقیانوس امروزه چگونه اندازهگیری میشود؟
- شوری اکنون عمدتاً از رسانایی الکتریکی، دما و فشار اندازهگیری شده توسط ابزارهای CTD و شناورهای خودکار به دست میآید، نه از روشهای تیتراسیون شیمیایی قدیمیتر.