8. Wielkoskalowa cyrkulacja Flashcards
(19 cards)
Czym jest wirowość?
- Rotacja pola prędkości płynu.
- Jeśli element płynu będzie się obracać, a nie tylko płynąć wzdłuż przepływu, to wirowość ma niezerową wartość.
Jak działa zasada prawej ręki w kontekście wirowości?
Dotyczy półkuli północnej:
Kciuk do góry => pozytywna wirowość, kręci się w lewo (upwelling)
Kciuk w dół => negatywna wirowość, kręci się w prawo (downwelling)
Czym jest względna wirowość (ζ)?
- jest spowodowana prądami w oceanie lub wiatrami w atmosferze
ζ = rotzV
Czym jest wirowość absolutna?
To suma wirowości planetarnej i względnej.
ζ + f
f - wirowość planetarna (s. Coriolisa wynikająca z ruchu obrotowego Ziemi)
Jakie są typowe wartości wirowości względnej?
W wirach oceanicznych mniejsza niż na granicy najsilniejszych prądów oceanicznych
ζ < f
Jaki jest wzór na wirowość potencjalną?
(ζ + f)/H = const
H - głębokość
Jest stałą pod warunkiem, że przepływ odbywa się bez udziału tarcia
To zasada zachowania wirowości potencjalnej, czyli składowe tego równania muszą się równoważyć np. jak spada głębokość, to ζ również musi się zmniejszyć (jeśli nie zmienia się szer. geo.))
Co to sterowanie topograficzne?
Gdy głębokość maleje, ζ + f również musi się zmniejszyć, co wymaga zmniejszenia f (wirowości planetarnej), a więc skierowania przepływu w kierunku równika (tam jest mniejsza s. Coriolisa).
Co to blokowanie topograficzne?
Jeśli zmiana głębokości jest gwałtowana, zmiana szerokości geograficznej nie będzie wystarczająca do zachowania potencjalnej wirowości, a przepływ nie będzie w stanie przekroczyć grzbietu.
Jak zmienia się wirowość, gdy zmienia się szerokość geograficzna wiru?
Zmiany szerokości geograficznej wymagają odpowiedniej zmiany ζ. Gdy wir przesuwa się w kierunku równika, f maleje, a ζ musi rosnąć.
wzrost ζ <=> spadek f
Jaki kierunek ma transport Ekmana w układzie cyklonalnym na półkuli północnej?
Na zewnątrz wiru (s. Coriolisa działa w prawo): dochodzi do upwellingu, termoklina jest położona wyżej, woda jest zimniejsza wewnątrz układu i jej poziom jest tam niższy. => Ekman pumping
Jak zasada zachowania wirowości potencjalnej wpływa na Ekman pumping?
Prędkość pionowa uwpellingu/downwellingu jest związana z rotacją wektora prędkości wiatru (naprężenia wiatrowego).
Zjawisko Ekman pumping powoduje downwelling u podstawy warstwy Ekmana, co zmusza kolumnę wody w oceanie do przemieszczania się na południe
Jaką teorię opracował Sverdrup?
Opracował teorię cyrkulacji oceanicznej, postulując dynamiczną równowagę między wirowością wiatru i gradientem południkowym parametru Coriolisa.
Jakie są założenia rozwiązania Sverdrupa?
- ruch stacjonarny
- pomijamy przyspieszenia wywołane przez poziome gradienty prędkości
- parametr Coriolisa zmienia się liniowo wraz z szerokością geograficzną
Co wyraża równanie Sverdrupa?
βMy = rotzτ0
Wyraża zasadę zachowania potencjalnej
wirowości. Transport kolumny wody na inną szer. geo. musi się odbywać z prędkością, która równoważy wirowość wiatru.
- Tam, gdzie występuje dodatnia wirowość naprężeń wiatru (upwelling), transport Sverdrupa będzie odbywał się w kierunku bieguna.
- Tam gdzie występuje ujemna wirowość naprężenia wiatru (downwelling), transport Sverdrupa będzie odbywał się w kierunku równika.
Jaką wartość ma wirowość wiatru w subtropikalnym wirze?
Ujemną: zachodzi downwelling, zatem w
oceanie będzie transport geostroficzny
na południe (na półkuli północnej).
Jaką wartość ma wirowość wiatru w tropikalnym wirze?
Dodatnią: zachodzi upwelling,
Jak można wyjaśnić powstawanie równikowych prądów wstecznych?
W skutek wiania wiatrów wschodnich na równiku woda gromadzi się po zachodnich stronach oceanów. To powoduje, że poziom wody w tych rejonach podnosi się, co wytwarza gradient ciśnienia od zachodnich do wschodnich brzegów oceanów.
W jaki sposób można wyjaśnić intensyfikację zachodnich prądów oceanicznych w oparciu o zasadę zachowania wirowości potencjalnej?
Prądy oceaniczne na zachodnich krańcach oceanów są intensyfikowane w wyniku działania transportu Ekmana oraz zasady zachowania wirowości.
Aby poziom wód był wyrównany w całym zbiorniku, musi istnieć przepływ powrotny na północ, który jest równy i przeciwny do transportu Sverdrupa.
Ponieważ wirowość potencjalna pozostaje stała, wzrost transportu powierzchniowego wody na zachód przy równiku powoduje konieczność przesunięcia wody na północ, co z kolei prowadzi do intensyfikacji prądów zachodnich w obszarach wybrzeży kontynentalnych.
Czym się różni model Munka od Stommela?
Stommela => uwzględnia dwie warstwy wody (powierzchniową i głębinową), rozpatruje bardziej złożoną cyrkulację, z uwzględnieniem efektów termohalinowych
Munka =>koncentruje się na powierzchniowej cyrkulacji wywołanej przez wiatr, traktując ocean jako jedną warstwę
