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)

1. Izračunajte: 200 MB = ______ KB (Rj: 204800)