Propriedades da Água do Mar e Estrutura Termohalina

Temperatura e salinidade são as variáveis mestras do oceano: juntamente com a pressão, elas fixam a densidade da água do mar através de uma equação de estado não linear, e esse campo de densidade organiza a coluna de água em camadas estavelmente estratificadas.

Definition

Estrutura termohalina refere-se ao arranjo vertical da água do mar por temperatura (termo-) e salinidade (-halina), e à estratificação de densidade resultante, que controla a estabilidade e a formação de massas de água distintas.

Scope

Este tópico abrange a definição e medição de temperatura, salinidade e pressão; a equação de estado e o padrão termodinâmico moderno TEOS-10; temperatura potencial, temperatura conservativa e variáveis de densidade como sigma-t e densidade neutra; e a estrutura vertical resultante da camada mista, termoclina, haloclina e picnoclina.

Core questions

• Como a temperatura, salinidade e densidade são definidas e medidas ao longo da coluna de água?
• Por que a equação de estado da água do mar é não linear, e quais fenômenos essa não linearidade produz?
• O que determina a profundidade e a intensidade da camada mista, termoclina e picnoclina?
• Como os diagramas de temperatura-salinidade revelam as origens e a mistura das massas de água?

Key theories

Equação de estado não linear

A densidade da água do mar depende não linearmente da temperatura, salinidade e pressão, de modo que a mistura de duas parcelas de água de igual densidade pode produzir água mais densa (cabbeling) e a compressibilidade varia com a temperatura (termobaricidade).

Estratificação e estabilidade

Uma coluna de água é estável quando a densidade aumenta com a profundidade; a frequência de flutuabilidade (Brunt-Vaisala) quantifica essa estabilidade e governa a facilidade com que os movimentos verticais e as ondas internas são restaurados.

Mechanisms

O aquecimento solar aquece e os fluxos de água doce (precipitação, evaporação, derretimento e formação de gelo) alteram a salinidade da superfície, estabelecendo a flutuabilidade na superfície do mar; o vento e a convecção misturam o oceano superior em uma camada quase uniforme, abaixo da qual a temperatura e a salinidade variam através da termoclina e haloclina até o oceano profundo. A densidade resultante, calculada a partir da equação de estado, determina a estabilidade estática e a profundidade até a qual a água da superfície pode afundar.

Clinical relevance

A termodinâmica precisa da água do mar é essencial para calcular o conteúdo de calor e água doce do oceano, calibrar a salinidade e a densidade a partir de sensores de condutividade-temperatura-profundidade (CTD) e flutuadores Argo, e rastrear o papel do oceano no armazenamento de calor antropogênico.

History

O trabalho do início do século XX por Knudsen padronizou a determinação da salinidade por titulação; a escala prática de salinidade baseada na condutividade seguiu em 1978, e o padrão TEOS-10, termodinamicamente consistente e adotado em 2010, substituiu as formulações anteriores pela salinidade absoluta e temperatura conservativa.

Key figures

• Martin Knudsen
• Bjorn Helland-Hansen

Seminal works

• talley2011
• iocTeos2010

Frequently asked questions

O que é a termoclina?

A termoclina é a camada do oceano onde a temperatura diminui rapidamente com a profundidade, separando as águas superficiais quentes e bem misturadas do oceano profundo e frio.

Como a salinidade do oceano é medida hoje?

A salinidade é agora derivada principalmente da condutividade elétrica, temperatura e pressão medidas por instrumentos CTD e flutuadores autônomos, em vez dos métodos de titulação química mais antigos.