Sirkulasi yang Didorong Angin dan Geostropik

Angin permukaan, yang bekerja di Bumi yang berputar, mendorong gyre subtropis dan subpolar samudra yang besar, yang bagian dalamnya mengalir dalam keseimbangan hampir geostropik dan batas baratnya mengintensifkan menjadi arus cepat seperti Arus Teluk dan Kuroshio.

Definition

Sirkulasi yang didorong angin adalah aliran laut atas berskala besar yang dipaksa oleh tegangan angin permukaan, yang terorganisir menjadi gyre yang bagian dalamnya mematuhi keseimbangan geostropik — keseimbangan antara gaya gradien tekanan horizontal dan gaya Coriolis.

Scope

Topik ini mencakup transpor dan pemompaan Ekman oleh tegangan angin, keseimbangan Sverdrup yang menentukan transpor gyre interior, dinamika arus batas barat dan intensifikasinya, hubungan geostropik antara arus dan gradien tekanan (atau tinggi permukaan laut), serta struktur arus permukaan dan gyre utama.

Core questions

• Bagaimana tegangan angin, yang dimediasi oleh efek Coriolis, membentuk gyre berskala cekungan?
• Mengapa arus batas barat seperti Arus Teluk begitu sempit dan cepat dibandingkan dengan aliran interior yang luas?
• Bagaimana arus geostropik dapat disimpulkan dari pengukuran kepadatan atau tinggi permukaan laut?
• Apa yang menentukan total transpor volume gyre yang didorong angin?

Key theories

Keseimbangan Sverdrup

Di interior samudra, transpor meridional yang terintegrasi di seluruh kolom air sebanding dengan curl tegangan angin, yang menetapkan transpor volume gyre yang didorong angin.

Intensifikasi ke arah barat

Variasi parameter Coriolis dengan lintang memaksa aliran balik gyre menjadi arus batas barat yang sempit dan intens, menjelaskan fitur-fitur seperti Arus Teluk.

Metode geostropik

Karena arus interior hampir geostropik, kecepatan horizontal dapat dihitung dari kemiringan permukaan tekanan yang berasal dari data kepadatan, relatif terhadap tingkat asumsi tidak ada gerakan.

Mechanisms

Tegangan angin mendorong lapisan Ekman yang transpor nettonya tegak lurus terhadap angin; variasi spasial transpor ini memompa air ke bawah atau ke atas ke interior geostropik, di mana peregangan vorteks diimbangi oleh gerakan meridional (keseimbangan Sverdrup). Konservasi vortisitas potensial kemudian mensyaratkan bahwa aliran balik penutup terkonsentrasi di batas barat, menghasilkan arus yang terintensifikasi.

Clinical relevance

Sirkulasi gyre dan arus batasnya mengangkut sejumlah besar panas ke arah kutub, membentuk iklim regional, produktivitas perikanan, dan jalur pelayaran; tinggi permukaan laut dari altimetri satelit kini memetakan aliran geostropik secara global dalam waktu hampir nyata.

History

Teori sirkulasi yang didorong angin disusun antara tahun 1947 dan 1950 oleh Sverdrup, yang menghubungkan transpor interior dengan curl tegangan angin; Stommel, yang menjelaskan intensifikasi ke arah barat melalui variasi parameter Coriolis; dan Munk, yang menggabungkan ini menjadi model gyre yang lengkap.

Key figures

• Harald Sverdrup
• Henry Stommel
• Walter Munk

Seminal works

• stommel1948
• sverdrup1947

Frequently asked questions

Mengapa Arus Teluk berada di sisi barat Atlantik?

Perubahan efek Coriolis ke arah kutub memaksa cabang balik gyre yang didorong angin menjadi jet sempit dan cepat di sepanjang batas barat, yang di Atlantik Utara adalah Arus Teluk.

Apa itu arus geostropik?

Ini adalah arus di mana gaya Coriolis mengimbangi gaya gradien tekanan horizontal, sehingga air mengalir di sepanjang, bukan melintasi, garis-garis tekanan konstan.