Плотность морской воды. Общая океанология

Для чего необходимо определять плотность морской воды?

Вертикальное перемешивание вод

Вертикальный турбулентный обмен

Внутренние волны

Роль плотности в физических процессах в

1.2 кг/м3

Плотность воздуха при Т = 15°С, атм. давлении

Плотность морской воды,

Плотность морской воды

Если плотность остается везде постоянной, океан называется однородным.
Если

Как формируется распределение плотности в океане?

Плотность на поверхности океана для зимнего периода обеих полушарий

Горизонтальное распределение

Плотность

Поток плавучести (эквивалент Вт/м2)

Водный баланс (см/год)

Тепловой баланс (Вт/м2)

Поток плавучести

Формирование поля

Экваториальные

Субтропические

Субполярные

Черное море, июль 1992 г.

Типовые профили плотности в

Термическое расширение α = -1/ρ (∂ρ/∂T)

Соленостное сжатие β = 1/ρ (∂ρ/∂S)

104·α

Стерические колебания уровня океана, вызванные изменением удельного объема морской воды (α

Архимедова сила (сила плавучести)

на единицу z

Δρ€> 0

Δρ€< 0

Δρ€= 0

Стратификация

Положительная (устойчивая)

Отрицательная (неустойчивая)

α и β стратификация

Устойчивая стратификация

Stewart and Haine (2016)

Неустойчивая стратификация, конвекция

Климатическая роль конвекции – теплообмен с глубинными слоями.

Различия Арктики

Конвекция в океане

Типы конвективного перемешивания

715 Вт/м2

Море Уэддела, Море Росса, Море Лабрадор, Гренландское море, Средиземное море

Конвекция

Обобщение наблюдений (ADCP и вертушки) в Лионском заливе Средиземного моря

Конвекция в

0 дб

1000 дб

Плотность морской воды

Нелинейность

Плотность морской воды

Нелинейность. Уплотнение при смешении (cabbeling)

Происходит в субполярных районах при

Плотность морской воды

Нелинейность при давлении. Thermobaricity

Приводит к изменению вертикальной устойчивости

35

Специальные способы расчета плотности в океанографии

σθ = σ(€S, θ, 0)

θ = T - ΔTA

Потенциальная температура

Потенциальная плотность

Адиабатическая поправка

In-situ

σ4 = σ(S, θ4, 4000)

σr€= σ(S, θr, p, pr)

Reid (1968)

σ4

σθ

σ2, σ3 и т.д.

Потенциальная плотность

Плотность на разрезе от Гибралтара до Гольфстрима

Jackett and McDougall (1997)

Нейтральная плотность

Нейтральная

Использование на оси Z плотности вместо глубины

Изопикнический анализ

Изопикнический анализ

Изопикнический анализ

Плотностная стратификация и динамика вод

Доступная потенциальная энергия (available potential energy)

Плотностная стратификация и и динамика вод

Радиус деформации (радиус Россби)

Как определяют плотность морской воды?

Денсиметры

Ареометры

Измерение плотности воды

Кнудсен, Экман (1901, 24 пробы от Балтийского до Красного морей)

Hydrographic Tables,

Poisson, Chen, Millero, Fofonoff, Millard (нормальная морская вода разбавлялась пресной водой

Плотность
Температура замерзания
Адиабатический градиент температуры
Потенциальная температура
Скорость звука
Теплоемкость
Сжимаемость
Гидростатическое давление -> глубина
и др.

Набор формул

Предпосылки для разработки нового уравнения состояния:
Многие производные величины, выведенные из УС-80,

Модульная структура TEOS-10

The International Association for the Properties of Water and

G = H – TS
H = U + PV
U = Q

GSW Oceanographic Toolbox in MATLAB, FORTRAN, C or PHP

http://www.teos-10.org/software.htm

Потенциал Гиббса

Boussinesq,
Stommel,
Линейкин,
Dorsey,
Bryan and Cox,
Friedrich and Levitus,
Мамаев
и др.

Упрощенные формулы

Формула Кнудсена, 1902 → Уравнение состояния-80, 1980 → TEOS-10, 2010
σt