Deniz Suyu Özellikleri ve Termohalin Yapı
Sıcaklık ve tuzluluk, okyanusun ana değişkenleridir: basınçla birlikte, doğrusal olmayan bir hal denklemi aracılığıyla deniz suyu yoğunluğunu belirlerler ve bu yoğunluk alanı, su sütununu kararlı bir şekilde tabakalanmış katmanlar halinde düzenlemektedir.
Tanım
Termohalin yapı, deniz suyunun sıcaklık (termo-) ve tuzluluk (-halin) açısından dikey düzenlenişini ve bunun sonucunda ortaya çıkan yoğunluk tabakalanmasını ifade etmektedir; bu tabakalanma, kararlılığı ve farklı su kütlelerinin oluşumunu kontrol etmektedir.
Kapsam
Bu konu, sıcaklık, tuzluluk ve basıncın tanımını ve ölçümünü; hal denklemini ve modern TEOS-10 termodinamik standardını; potansiyel sıcaklık, korunumlu sıcaklık ve sigma-t ile nötr yoğunluk gibi yoğunluk değişkenlerini; ve karışık tabaka, termoklin, haloklin ve piknoklinin ortaya çıkan dikey yapısını kapsamaktadır.
Temel sorular
- Sıcaklık, tuzluluk ve yoğunluk su sütunu boyunca nasıl tanımlanır ve ölçülür?
- Deniz suyunun hal denklemi neden doğrusal değildir ve bu doğrusal olmama durumu hangi fenomenleri üretir?
- Karışık tabaka, termoklin ve piknoklinin derinliğini ve gücünü ne belirler?
- Sıcaklık-tuzluluk diyagramları su kütlelerinin kökenlerini ve karışımını nasıl ortaya koyar?
Temel kuramlar
- Doğrusal Olmayan Hal Denklemi
- Deniz suyu yoğunluğu, sıcaklık, tuzluluk ve basınca doğrusal olmayan bir şekilde bağlıdır; bu nedenle, eşit yoğunluktaki iki su parselinin karıştırılması daha yoğun su (cabbeling) üretebilir ve sıkıştırılabilirlik sıcaklıkla (termobarisite) değişmektedir.
- Tabakalanma ve Kararlılık
- Bir su sütunu, yoğunluk derinlikle arttığında kararlıdır; yüzdürme (Brunt-Vaisala) frekansı bu kararlılığı nicel olarak belirler ve dikey hareketlerin ve iç dalgaların ne kadar kolay geri yüklendiğini yönetmektedir.
Mekanizmalar
Güneş ısınması yüzeyi ısıtır ve tatlı su akıları (yağış, buharlaşma, buz erimesi ve oluşumu) yüzey tuzluluğunu değiştirerek deniz yüzeyinde yüzdürme kuvvetini belirler; rüzgar ve konveksiyon, üst okyanusu neredeyse homojen bir tabaka halinde karıştırır, bunun altında sıcaklık ve tuzluluk termoklin ve haloklin boyunca derin okyanusa doğru derecelenmektedir. Hal denkleminden hesaplanan ortaya çıkan yoğunluk, statik kararlılığı ve yüzey suyunun batabileceği derinliği belirlemektedir.
Klinik önem
Doğru deniz suyu termodinamiği, okyanusun ısı ve tatlı su içeriğini hesaplamak, iletkenlik-sıcaklık-derinlik (CTD) ve Argo şamandıra sensörlerinden tuzluluk ve yoğunluğu kalibre etmek ve okyanusun antropojenik ısıyı depolama rolünü izlemek için kritik öneme sahiptir.
Tarihçe
Yirminci yüzyılın başlarında Knudsen tarafından yapılan çalışmalar, titrasyon yoluyla tuzluluk tayinini standartlaştırmıştır; iletkenliğe dayalı pratik tuzluluk ölçeği 1978'de yürürlüğe girmiş ve 2010'da kabul edilen termodinamik olarak tutarlı TEOS-10 standardı, önceki formülasyonları mutlak tuzluluk ve korunumlu sıcaklık ile değiştirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Martin Knudsen
- Bjorn Helland-Hansen
İlgili konular
Temel eserler
- talley2011
- iocTeos2010
Sıkça sorulan sorular
- Termoklin nedir?
- Termoklin, okyanusun sıcaklığın derinlikle hızla azaldığı, sıcak, iyi karışmış yüzey sularını soğuk derin okyanustan ayıran tabakasıdır.
- Okyanus tuzluluğu günümüzde nasıl ölçülmektedir?
- Tuzluluk günümüzde, eski kimyasal titrasyon yöntemlerinden ziyade, CTD cihazları ve otonom şamandıralar tarafından ölçülen elektriksel iletkenlik, sıcaklık ve basınçtan türetilmektedir.