Fizička oceanografija – vježbe Određivanje gustoće mora Gustoća morske vode Gustoća ρ je omjer mase i volumena: ρ=m/V ρ = ρ(S,T,p) – gustoća ovisi o salinitetu, temperaturi i tlaku – ali utjecaj tlaka je znatno manji od utjecaja saliniteta i temperature (zbog male kompresibilnosti morske vode) Umjesto gustoće u oceanografiji se koristi veličina σT : σT = ρ - 1000 Gustoća čiste vode: 1000 kg/m3 Gustoća morske vode: 1021 – 1070 kg/m3 Gustoća raste: hlađenjem, isparavanjem i formiranjem leda Gustoća pada: zagrijavanjem, dotokom slatkih voda i topljenjem leda Gustoća morske vode - mjerenje Direktno mjerenje gustoće - areometar O gustoći tekućine ovisi koliko će areometar izroniti – na vratu se nalazi mjerna skala na kojoj očitamo gustoću. Vrat sa mjernom skalom Uteg Gustoća morske vode - mjerenje Indirektno mjerenje gustoće Gustoća morske vode – jednadžba stanja Gustoća je funkcija saliniteta, temperature i tlaka (ovisnost o tlaku se najčešće zanemaruje). Linearna jednadžba stanja: ρ = ρ 0 (1 − αT + βS ), ρ 0 = 1000kg / m 3 , α = 0.0002, β = 0.0008, Nelinearna jednadžba stanja (σT = ρ – 1000): σ t = 28.152 − 0.0735T − 0.00469T 2 + (0.802 − 0.002T )( S − 35) UNESCO jednadžba stanja: (dobra za: 0 ≤ S≤ 42; -2 ≤T ≤40 oC) ρ(S,T,0)=ρw+(8.24493*10-1-4.0899*10-3T+7.6438*10-5T2-8.2467*10-7T3+ 5.3875*10-9T4)S+(-5.7246*10-3+1.0227*10-4T-1.6546*10-6T2)S3/2+ (4.8314*10-4)S2 ρw= 999.842594+6.793952*10-2T-9.095290*10-3T2+1.001685*10-4T31.120083*10-6T4+6.536332*10-9T5 Gustoća morske vode – zadaci Zadatak 1. Za T = 18.0oC i S = 35 Izračunajte σT pomoću linearne i nelinearne jednadžbe stanja te razliku između ta dva σT. Zadatak 2. Izračunajte gustoću riječne vode pri temperaturi T = 0 pomoću linearne, nelinearne te UNESCO-ve jednadžbe stanja. Zadatak 3. Izračunajte gustoću standardnog oceana (T=0, S= 35, p = 0) pomoću UNESCO-ve jednadžbe stanja. Gustoća morske vode – još neke korisne izvedene veličine... σ t = ρ − 1000 s= σt 1000 α = 1ρ +1 = ρ morskavoda 1000 Specifična težina je omjer gustoće morske vode i gustoće obične vode. Specifični volumen δ = α S ,T , p − α 35,0, p Anomalija specifičnog volumena Specifični volumen standardnog oceana ( S = 35, T = 0) Gustoća morske vode – još neke korisne veličine... δ = δ S + δ T + δ ST + δ Sp + δ Tp + δ STp Δ ST = δ S + δ T + δ ST 23 < σ T < 28 Anomalija specifičnog volumena Termosterička anomalija Još neke korisne relacije... σ T = −0.0105Δ ST + 28.1 Δ ST = −95.1σ T + 2675 (*10-8 m3/kg) Gustoća morske vode – zadaci Zadatak 3. Za ρ = 1025, izračunajte σT, specifičnu težinu, specifični volumen, te anomaliju specifičnog volumena za slučaj kad je gustoća morske vode određena nelinearnom jednadžbom stanja. Gustoća morske vode – vertikalni profili Homogeni profil Gustoća morske vode – vertikalni profili na a ok lin rm li ok te l ha Heterogeni (stratificirani) profil pi kn ok lin a Gustoća morske vode & stabilnost vodenog stupca Δρ >0 Δz Stabilno stanje – nema vertikalnog gibanja Δρ =0 Δz Neutralno stanje – moguće je vertikalno miješanje Δρ <0 Δz Nestabilno stanje – dolazi do vertikalnog gibanja Gustoća morske vode – zadatak 4 U tablici je prikazana izmjerena razdioba σT s dubinom. Nacrtajte vertikalni profil gustoće te izračunajte vertikalni gradijent gustoće (Δ σT /Δz) i odredite kakva je ravnoteža u pojedinim slojevima. Na crtežu zaokružite područja nestabilne ravnoteže. Dubina (m) σT (kg/m3) 0 20 5 20 10 20 20 18 50 16 100 25 250 30 500 35 1000 40 Δ σT /Δz (kg/m2)
© Copyright 2024 Paperzz