گردش اقیانوسی ناشی از باد و ژئوستروفیک
بادهای سطحی، با تأثیر بر زمین در حال چرخش، چرخابهای بزرگ جنبحارهای و زیرقطبی اقیانوس را به حرکت درمیآورند. جریانهای داخلی این چرخابها در تعادل تقریباً ژئوستروفیک قرار دارند و مرزهای غربی آنها به جریانهای تندی مانند گلف استریم و کوروشیو تبدیل میشوند.
Definition
گردش ناشی از باد، جریان بزرگمقیاس اقیانوس فوقانی است که توسط تنش باد سطحی به حرکت درمیآید و در قالب چرخابهایی سازماندهی میشود که جریانهای داخلی آنها از تعادل ژئوستروفیک پیروی میکنند — تعادلی بین نیروی گرادیان فشار افقی و نیروی کوریولیس.
Scope
این موضوع شامل انتقال و پمپاژ اکمن توسط تنش باد، تعادل اسوردروپ که انتقال داخلی چرخاب را تعیین میکند، دینامیک جریانهای مرزی غربی و تشدید آنها، رابطه ژئوستروفیک بین جریانها و گرادیانهای فشار (یا ارتفاع سطح دریا)، و ساختار جریانها و چرخابهای اصلی سطحی است.
Core questions
- چگونه تنش باد، با واسطه اثر کوریولیس، چرخابهای مقیاس حوضهای را ایجاد میکند؟
- چرا جریانهای مرزی غربی مانند گلف استریم در مقایسه با جریان گسترده داخلی، اینقدر باریک و سریع هستند؟
- چگونه میتوان جریانهای ژئوستروفیک را از اندازهگیریهای چگالی یا ارتفاع سطح دریا استنباط کرد؟
- چه چیزی کل حجم انتقال یک چرخاب ناشی از باد را تعیین میکند؟
Key theories
- تعادل اسوردروپ
- در بخش داخلی اقیانوس، انتقال نصفالنهاری که بر روی ستون آب یکپارچه شده است، متناسب با پیچش تنش باد است و حجم انتقال چرخابهای ناشی از باد را تثبیت میکند.
- تشدید غربی
- تغییر پارامتر کوریولیس با عرض جغرافیایی، جریان بازگشتی یک چرخاب را به یک جریان مرزی غربی باریک و شدید مجبور میکند که ویژگیهایی مانند گلف استریم را توضیح میدهد.
- روش ژئوستروفیک
- از آنجا که جریانهای داخلی تقریباً ژئوستروفیک هستند، سرعت افقی را میتوان از شیب سطوح فشار که از دادههای چگالی به دست آمدهاند، نسبت به یک سطح فرضی بدون حرکت، محاسبه کرد.
Mechanisms
تنش باد یک لایه اکمن را به حرکت درمیآورد که انتقال خالص آن عمود بر باد است؛ تغییرات فضایی این انتقال، آب را به سمت پایین یا بالا به داخل بخش ژئوستروفیک پمپ میکند، جایی که کشش گردابهای توسط حرکت نصفالنهاری (تعادل اسوردروپ) متعادل میشود. سپس، بقای پیچش پتانسیل ایجاب میکند که جریان بازگشتی بسته شونده در مرز غربی متمرکز شود و جریانهای تشدید شدهای را تولید کند.
Clinical relevance
گردش چرخابها و جریانهای مرزی آنها مقادیر عظیمی از گرما را به سمت قطبها منتقل میکنند و اقلیم منطقهای، بهرهوری شیلات، و مسیرهای کشتیرانی را شکل میدهند؛ ارتفاع سطح دریا از طریق ارتفاعسنجی ماهوارهای اکنون جریان ژئوستروفیک را به صورت جهانی و تقریباً بیدرنگ نقشهبرداری میکند.
History
نظریه گردش ناشی از باد بین سالهای ۱۹۴۷ و ۱۹۵۰ توسط اسوردروپ، که انتقال داخلی را به پیچش تنش باد مرتبط کرد؛ استومل، که تشدید غربی را از طریق تغییر پارامتر کوریولیس توضیح داد؛ و مونک، که اینها را در یک مدل کامل چرخاب ترکیب کرد، تدوین شد.
Key figures
- Harald Sverdrup
- Henry Stommel
- Walter Munk
Related topics
Seminal works
- stommel1948
- sverdrup1947
Frequently asked questions
- چرا گلف استریم در سمت غربی اقیانوس اطلس قرار دارد؟
- تغییر قطبی در اثر کوریولیس، شاخه بازگشتی چرخاب ناشی از باد را به یک جت باریک و سریع در امتداد مرز غربی مجبور میکند که در اقیانوس اطلس شمالی همان گلف استریم است.
- جریان ژئوستروفیک چیست؟
- جریانی است که در آن نیروی کوریولیس، نیروی گرادیان فشار افقی را متعادل میکند، بنابراین آب در امتداد خطوط فشار ثابت، و نه در عرض آنها، جریان مییابد.