Okyanusta Karışım ve Türbülans
Santimetre ve altındaki ölçeklerdeki türbülans, büyük akıntıların başaramadığını sessizce gerçekleştirir: ısıyı, tuzu, besin maddelerini ve momentumu yoğunluk yüzeyleri boyunca karıştırır ve nihayetinde tüm okyanusun derin devinimini sürdürür.
Tanım
Okyanus karışımı, ısı, tuz ve momentum gibi özelliklerin küçük ölçekli türbülanslı hareketlerle geri döndürülemez transferidir; türbülans ise bu transferi üreten kaotik, üç boyutlu akışkan hareketidir.
Kapsam
Bu konu, rüzgar, konveksiyon ve kesme kuvveti ile türbülansın oluşumunu; yüzey karışım tabakasının yapısını ve sürüklenmesini; büyük ölçüde kırılan iç dalgalar tarafından yönlendirilen iç kısımdaki diyapiknal (izopiknal-arası) karışımı; çift difüzyon süreçlerini; ve okyanus ile iklim modellerinde karışımın parametrelendirilmesini kapsamaktadır.
Temel sorular
- Yüzey tabakasında ve tabakalı iç kısımda türbülansı hangi süreçler oluşturur?
- Türbülans, karışım tabakasının derinliğini ve özelliklerini nasıl belirler?
- Yoğun derin suyun yüzeye dönmesini sağlayan diyapiknal karışım oranını ne kontrol eder?
- Çözümlenmemiş ölçeklerde etki eden karışım, büyük ölçekli okyanus modellerinde nasıl temsil edilebilir?
Temel kuramlar
- Kesme kararsızlığı ve Richardson sayısı
- Tabakalı kesme akışı, hız kesmesinin dengeleyici olmayan etkisinin tabakalaşmanın dengeleyici etkisini aştığında türbülanslı hale gelir; bu geçiş, düşük gradyanlı bir Richardson sayısı ile tahmin edilmektedir.
- Abisal karışımın enerjisi
- Gözlemlenen derin tabakalaşmayı ve devinimi sürdürmek, büyük ölçüde rüzgarlara ve engebeli topografya üzerinde kırılan iç gelgitlere dayanan küresel bir karışım enerjisi tedariki gerektirmektedir.
Mekanizmalar
Rüzgar gerilimi ve yüzey soğuması, üst okyanusu neredeyse homojen bir tabakaya karıştıran konveksiyon ve kesme kuvveti oluşturur; iç kısımda ise, Richardson sayısının kesme kararsızlığı için yeterince düşük seviyeye düştüğü yerlerde iç dalgalar büyür, dikleşir ve kırılır, bu da suyu yoğunluk yüzeyleri boyunca karıştıran türbülans yamaları üretir. Kümülatif etki, yoğun derin suyu yükseltir ve devinim dolaşımını kapatır.
Klinik önem
Karışım, güneş ışığı alan yüzey sularına besin maddesi tedarikini ve dolayısıyla birincil üretimi belirler, okyanusun ısı ve karbonu ne kadar hızlı emdiğini kontrol eder ve çözümlenmek yerine parametrelendirilmesi gerektiği için iklim projeksiyonlarındaki en büyük belirsizlik kaynaklarından biridir.
Tarihçe
Munk'ın 1966 tarihli Abyssal Recipes adlı çalışması, derin okyanusun tabakalaşmasını sürdürmek için ne kadar karışıma ihtiyaç duyulduğu sorununu ortaya koymuştur; 1970'lerden itibaren yapılan mikro yapı ölçümleri, izleyici salım deneyleri ve 1998 tarihli Munk-Wunsch enerji çerçevesi ile doruğa ulaşarak, karışımı küresel dolaşım üzerinde merkezi, enerjiyle sınırlı bir kontrol olarak belirlemiştir.
Öne çıkan isimler
- Walter Munk
- Carl Wunsch
- Lewis Fry Richardson
İlgili konular
Temel eserler
- thorpe2005
- munkWunsch1998
Sıkça sorulan sorular
- Derin okyanus karışımı iklim için neden önemlidir?
- Karışım, soğuk, yoğun derin suyun yavaşça yukarı dönmesini sağlayarak, ısıyı ve karbonu yeniden dağıtan küresel devinim dolaşımını kapatır; hızı, okyanusun iklim değişikliğini nasıl tamponladığını güçlü bir şekilde etkilemektedir.
- Okyanus karışımı için enerji nereden gelmektedir?
- Enerjinin çoğu, yüzeyde esen rüzgardan ve engebeli deniz tabanı topografyası üzerinde kırılan iç dalgaları yönlendiren gelgitlerden gelmektedir; bu durum, büyük ölçekli enerjiyi küçük ölçekli türbülansa dönüştürmektedir.