7. Model Ekmana

Question 1

Czym jest wiatr geostroficzny?

Answer 1

Wiatry wiejące na dużych wysokościach wywołane gradientem ciśnienia atmosferycznego oraz działaniem siły Coriolisa.

Question 2

Jaki kierunek przyjmuje wiatr geostroficzny?

Answer 2

• prostopadły do gradientu ciśnienia (styczny do izobar)
• w układzie niżowym wiatr wieje cyklonalnie (tzn. odwrotnie do wskazówek zegara na półkuli północnej)
• w układzie wyżowym antycyklonalnie (zgodnie ze wskazówkami zegara na półkuli północnej)

Question 3

Poprzez co odbywa się przenoszenie pędu z atmosfery do morza?

Answer 3

• naprężenia styczne –> prądy dryfowe
• naprężenia normalne –> falowanie wiatrowe

Question 4

Co zaobserwował Nansen w Arktyce?

Answer 4

dryf lodu nie jest zgodny z kierunkiem wiatru,
lecz odchyla się od niego o 20-40º w prawo

Question 5

Co obrazuje model Ekmana?

Answer 5

rozkład prądów wywołanych wiatrem na różnych głębokościach

Question 6

Jakie są stosunki sił (równowaga) na powierzchni?

Answer 6

• siła Coriolisa prostopadła do kierunku ruchu
• siła tarcia przeciwna do kierunku ruchu
• ich suma skierowana przeciwnie do kierunku wiatru

Question 7

Jakie są założenia modelu Ekmana?

Answer 7

• ruch stacjonarny (nie zmienia się w czasie),
• ocean nieskończenie wielki (brzegi nie zakłócają przypływu),
• ocean nieskończenie głęboki
• ρ= const,
• K_z= const,
• model jednowymiarowy tzn. że ruch odbywa się w poziomych warstwach

Question 8

Jak wygląda wzór na równowagę sił na powierzchni wg modelu Ekmana?

Answer 8

2Ω x V = K_z * (d²V)/(dz²)

lewa strona => przyspieszenie Coriolisa
prawa strona => tarcie

Question 9

Jaki kierunek ma prąd powierzchniowy względem kierunku wiatru?

Answer 9

jest odchylony o 45^o

Question 10

Co przedstawia wzór V(z)=V₀e^-გz?

Answer 10

Moduł prędkości przepływu prądu w modelu Ekmana (maleje z głęb).

Question 11

Co wyznacza głębokość Ekmana (h_e)?

Answer 11

Jest to głębokość kiedy kierunek przepływu zmienia się na przeciwny do powierzchniowego.
Głębokość Ekmana wyznacza granicę warstwy Ekmana, w której instotne jest oddziałwanie wiatru (występują prądy dryftowe)

Question 12

Jaki kierunek ma transport Ekmana?

Answer 12

Prostopadły do kierunku wiatru
M_x=τ_0y/f
M_y=-τ_0x/f
/\
|
Wydatki masowe

Question 13

Jakie są założenia prądów dryftowych i gradientowych?

Answer 13

• ruch stacjonarny
• ocean nieskończenie wielki (brzegi nie zakłócają przypływu)
• głębokość akwenu ograniczona (h)
• powierzchnia swobodna jest nachylona
• ρ= const,
• K_z= const,
• model jednowymiarowy

Question 14

Czym się różnią prądy dryftowe od gradientowych?

Answer 14

• Prądy dryftowe są wywołane głównie przez wiatr i zachodzą na powierzchni wody.
• Prądy gradientowe powstają na skutek różnic w ciśnieniu, temperaturze lub zasoleniu, i mogą występować na różnych głębokościach wody.

Question 15

Scharakteryzuj prądy dryftowe dla mórz płytkich
(h «h_e)

Answer 15

• mają kierunek zgodny z kierunkiem wiatru,
• ich prędkość maleje liniowo wraz z głębokością

Question 16

Scharakteryzuj prądy gradientowe dla mórz płytkich (h «h_e)

Answer 16

• mają kierunek zgodny z kierunkiem obniżania się powierzchni swobodnej (tam gdzie woda ma niższy poziom),
• ich prędkość maleje parabolicznie wraz z głębokością

Question 17

Scharakteryzuj prądy dryftowe dla mórz głębokich (h > 2h_e)

Answer 17

przyjmują kształt spirali Ekmana

Question 18

Scharakteryzuj prądy gradientowe dla mórz głębokich (h > 2h_e)

Answer 18

• daleko od dna => powstaje przepływ geostroficzny
• w pobliżu dna => tarcie przydenne powoduje zmniejszenie prędkości, a kierunek przepływu odchyla się w lewo (na półkuli północnej)

Question 19

Na czym polegają prądy inercyjne?

Answer 19

• występują, gdy cząsteczki wody pod wpływem nagłej zmiany kierunku wiatru kontynuują swój ruch w poprzednim kierunku, zanim w pełni dostosuje się do nowej siły
• powstają oscylacje w przepływie (ruch po okręgu)

Question 20

Wynikiem jakich sił jest ruch inercyjny wody po okręgu?

Answer 20

Jest wynikiem równowagi siły Coriolisa i odśrodkowej

Natężenie ruchu i jego kierunek zmienia się w zależności od szer. geo. (s. Coriolisa)
np. Na półkuli południowej siła Coriolisa działa w lewo, a prądy bezwładności są przeciwne do ruchu wskazówek zegara.

Question 21

Co to upwelling?

Answer 21

Pionowy prąd wstępujący, zwykle pojawiający się przy brzegu, w wyniku którego następuje wynoszenie na powierzchnię wód pochodzących z głębszych warstw morza

Question 22

Jakie są rodzaje upwellingu?

Answer 22

• przybrzeżny,
• śródoceaniczny,
• równikowy,
• wokół Antarktydy

Question 23

Czym jest Model Ekmana-Sverdrupa?

Answer 23

To rozszerzenie klasycznego modelu Ekmana, w którym uwzględnia się wpływ gradientów ciśnienia, typowych dla większych obszarów oceanicznych.

Wyjaśnia upwelling przybrzeżny

Question 24

Jakie są założenia modelu Ekmana-Sverdrupa?

Answer 24

• stały wiatr wieje wzdłuż prostoliniowego brzegu,
• linia brzegowa (nieskończenie długa) jest równoległa do osi y,
• oś z skierowana w dół,
• głębokość morza jest większa od głębokości Ekmana
• rozpatrujemy powierzchniową warstwę wody do głębokości h > h_e,

Question 25

Czym się charakteryzują zjawiska El Niño i La Niña?

Answer 25

- El Niño charakteryzuje się niezwykle ciepłymi temperaturami oceanów na Pacyfiku Równikowym, - La Niña charakteryzuje się niezwykle niskimi temperaturami oceanów na Pacyfiku Równikowym.

Question 26

Na czym polega upwelling śródoceaniczny?

Answer 26

Tworzą się układy cyklonalne i antycyklonalne w zależności na której półkuli powstają. Na półkuli północnej: - cyklonalny: kręci się w lewo, upwelling, niższy poziom wody w układzie - antycyklonalny: kręci się w prawo, downwelling, wyższy poziom wody w układzie

Question 27

Jakie są chemiczne i biologiczne skutki upwellingu?

Answer 27

- wzrost stężenia soli biogenicznych - wzrost PP

Question 28

Jak powstają wstęgi wiatrowe w **cyrkulacji Langmuira**?

Answer 28

W wyniku **konwergencji** spowodowanej przez komórki cyrkulacyjne. Naprzemienne komórki obracają się w przeciwnych kierunkach, tak że na powierzchni występuje strefy konwergencji i dywergencji (upwellingu). Wstęgi wiatrowe to pasmy piany, które są równoległe do kierunku wiatru.