Sifat Air Laut dan Struktur Termohalin

Suhu dan salinitas adalah variabel utama lautan: bersama dengan tekanan, keduanya menentukan densitas air laut melalui persamaan keadaan nonlinier, dan medan densitas tersebut mengatur kolom air menjadi lapisan-lapisan yang terstratifikasi secara stabil.

Definition

Struktur termohalin mengacu pada susunan vertikal air laut berdasarkan suhu (termo-) dan salinitas (-halin), serta pelapisan densitas yang dihasilkan, yang mengontrol stabilitas dan pembentukan massa air yang berbeda.

Scope

Topik ini mencakup definisi dan pengukuran suhu, salinitas, dan tekanan; persamaan keadaan dan standar termodinamika modern TEOS-10; suhu potensial, suhu konservatif, dan variabel densitas seperti sigma-t dan densitas netral; serta struktur vertikal yang dihasilkan dari lapisan campuran, termoklin, haloklin, dan piknoklin.

Core questions

• Bagaimana suhu, salinitas, dan densitas didefinisikan dan diukur di seluruh kolom air?
• Mengapa persamaan keadaan air laut nonlinier, dan fenomena apa yang dihasilkan oleh nonlinieritas tersebut?
• Apa yang menentukan kedalaman dan kekuatan lapisan campuran, termoklin, dan piknoklin?
• Bagaimana diagram suhu-salinitas mengungkapkan asal-usul dan pencampuran massa air?

Key theories

Persamaan keadaan nonlinier

Densitas air laut bergantung secara nonlinier pada suhu, salinitas, dan tekanan, sehingga pencampuran dua parsel air dengan densitas yang sama dapat menghasilkan air yang lebih padat (cabbeling) dan kompresibilitas bervariasi dengan suhu (thermobaricity).

Stratifikasi dan stabilitas

Kolom air stabil ketika densitas meningkat seiring kedalaman; frekuensi daya apung (Brunt-Vaisala) mengukur stabilitas tersebut dan mengatur seberapa mudah gerakan vertikal dan gelombang internal dipulihkan.

Mechanisms

Pemanasan matahari menghangatkan dan fluks air tawar (presipitasi, evaporasi, pencairan dan pembentukan es) mengubah salinitas permukaan, menetapkan daya apung di permukaan laut; angin dan konveksi mencampur lautan atas menjadi lapisan yang hampir seragam, di bawahnya suhu dan salinitas bergradasi melalui termoklin dan haloklin ke laut dalam. Densitas yang dihasilkan, dihitung dari persamaan keadaan, menentukan stabilitas statis dan kedalaman di mana air permukaan dapat tenggelam.

Clinical relevance

Termodinamika air laut yang akurat sangat penting untuk menghitung kandungan panas dan air tawar laut, mengkalibrasi salinitas dan densitas dari sensor konduktivitas-suhu-kedalaman (CTD) dan pelampung Argo, serta melacak peran laut dalam menyimpan panas antropogenik.

History

Pekerjaan awal abad kedua puluh oleh Knudsen membakukan penentuan salinitas dengan titrasi; skala salinitas praktis berdasarkan konduktivitas diikuti pada tahun 1978, dan standar TEOS-10 yang konsisten secara termodinamika, yang diadopsi pada tahun 2010, menggantikan formulasi sebelumnya dengan salinitas absolut dan suhu konservatif.

Key figures

• Martin Knudsen
• Bjorn Helland-Hansen

Seminal works

• talley2011
• iocTeos2010

Frequently asked questions

Apa itu termoklin?

Termoklin adalah lapisan laut di mana suhu menurun dengan cepat seiring kedalaman, memisahkan air permukaan yang hangat dan tercampur dengan baik dari laut dalam yang dingin.

Bagaimana salinitas laut diukur saat ini?

Salinitas sekarang terutama diturunkan dari konduktivitas listrik, suhu, dan tekanan yang diukur oleh instrumen CTD dan pelampung otonom, daripada dari metode titrasi kimia lama.