Φυσική Ωκεανογραφία, Υδρογραφία και Θαλάσσια Τηλεπισκόπηση Διάλεξη 2η Οριζόντιες και κατακόρυφες κινήσεις Διάλεξη 2η

3. Στρωματοποίηση Πίεση p (kiloPascal, 10 kPa = 1 dbar = 1 m) Θερμοκρασία T (βαθμούς C) Αλατότητα S (Practical Salinity Units - psu) δηλαδή gr άλατα / kg νερού Πυκνότητα r (kg m-3) σχετική πυκνότητα st = r - 1000

3. Κατακόρυφη κατανομή των ιδιοτήτων της θάλασσας Αλατότητα στην θαλάσσια επιφάνεια

3. Κατακόρυφη κατανομή των ιδιοτήτων της θάλασσας Η πυκνότητα του νερού εξαρτάται από την θερμοκρασία, την αλατότητα και την πίεση.

3. Κατακόρυφη κατανομή των ιδιοτήτων της θάλασσας Το πεδίο της πίεσης Η πίεση αυξάνεται με το βάθος και εξαρτάται από την κατακόρυφη διακύμανση της πυκνότητας. Μπορούμε να υπολογίσουμε τις διαφορές πίεσης σε διάφορα βάθη ή την διαφορά βάθους ανάμεσα σε δύο επιφάνειες που έχουν την ίδια πίεση. Για αυτό τον λόγο εισάγουμε την έννοια του στερικού ύψους steric height Αντιπροσωπεύει το ύψος κατά το οποίο η θαλάσσια κολώνα θα μεταβληθεί ανάμεσα στα βάθη z1 και z2 και για θερμοκρασία T = 0oC και αλατότητα S = 35.0 αν η θερμοκρασία και η αλατότητα μεταβληθούνε στις παρατηρούμενες τιμές.

3. Κατακόρυφη κατανομή των ιδιοτήτων της θάλασσας Τυπικά το h είναι μερικά εκατοστά. Οι ωκεανογράφοι αποτυπώνουν την θαλάσσια επιφάνεια με το να χρησιμοποιούνε καμπύλες ίσου στερικού ύψους σε σχέση με ένα βάθος όπου θεωρητικά δεν υπάρχει κίνηση και όπου η πίεση θεωρείται σταθερή (τυπικά 1500 ή 2000μ). Δυναμικό Ύψος Dynamic height D (m2 s-2) χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς και ισούται με D = g h Δηλαδή είναι το αποτέλεσμα της βαρύτητας και του στερικού ύψους. Από το στερικό ή το δυναμικό ύψος μπορούμε να υπολογίσουμε την κλίση της οριζόντιας πίεσης που προέρχεται από την γεωστροφική κίνηση των ωκεανών.

4.1. Οριζόντια κίνηση – γεωστροφική κίνηση 4. Η θαλάσσια κίνηση 4.1. Οριζόντια κίνηση – γεωστροφική κίνηση Το σχήμα δείχνει το μέσο δυναμικό ύψος (m2 s-2), ή το στερικό ύψος πολλαπλασιασμένο με την σταθερά της βαρύτητας, για τους ωκενούς στα 0μ με βάθος μη κίνησης στα 2000 μ. Τα βέλη δείχνουν την κατεύθυνση της γεωστροφικής κίνησης.

4. Θαλάσσια κίνηση 4.1. Οριζόντια κίνηση Η διαφοροποίηση της θαλάσσιας επιφάνειας ΜΠΟΡΕΙ να μετρηθεί από το διάστημα με τους ραδιο-αλτιμετρικούς αισθητήρες

4.1. Οριζόντια κίνηση - Γεωστροφική ροή 4. Θαλάσσια κίνηση 4.1. Οριζόντια κίνηση - Γεωστροφική ροή Λόγω αλλαγών στην στάθμη της επιφάνεια της θάλασσας το νερό στον σταθμό Α είναι πυκνότερο από ότι στον σταθμό Β Άρα η θαλάσσια κολώνα στο Β είναι μεγαλύτερη από ότι στο Α (αν υποθέσουμε ίδιο βάθος) Στην γεωστροφική κίνηση n το νερό κινείται κατά μήκος επιφανειών με ίση πίεση (isobars) έχοντας πάντα επιφάνειες με μεγαλύτερη πίεση στα δεξιά του

Το μέγεθος (μεταφορά μάζας ανά μονάδα βάθους) της γεωστροφικής ροής 4. Θαλάσσια κίνηση 4.1. Οριζόντια κίνηση - Γεωστροφική ροή Το μέγεθος (μεταφορά μάζας ανά μονάδα βάθους) της γεωστροφικής ροής r0 μέση πυκνότητα του νερού g επιτάχυνση της βαρύτητας (9,8 m s-2) Td περίοδος μιας μέρας (86.400 s) f το γεωγραφικό πλάτος Dh η διαφορά στερικού ύψους ανάμεσα σε δύο γειτονικές ισοβαρείς f = 4 p sin f / Td παράμετρος Coriolis

Το μέγεθος (μεταφορά μάζας ανά μονάδα βάθους) της γεωστροφικής ροής 4. Θαλάσσια κίνηση 4.1. Οριζόντια κίνηση - Γεωστροφική ροή Το μέγεθος (μεταφορά μάζας ανά μονάδα βάθους) της γεωστροφικής ροής f = 4 p sin f / Td Άρα πηγαίνοντας από τον ισημερινό προς τους πόλους μεγαλώνει το γεωγραφικό πλάτος, άρα αυξάνει η δύναμη Coriolis f και άρα για την διατήρηση της ροής μάζας θα πρέπει να αυξηθεί το Dh (δηλαδή βαθαίνει το θερμοκλινές)

4.1. Horizontal circulation - 1½-layer model 4. Water circulation 4.1. Horizontal circulation - 1½-layer model It is is an approximation to the ocean's density structure. The ocean is divided into a deep layer of constant density r2 and much shallower layer above it, again of constant density r1 = r2 - Dr. The lower layer is considered motionless. The thickness of the upper layer z = H(x, y, t) is allowed to vary. h(x,y) = - Dr / r0 H(x,y). The factor  Dr / r0  is of the order 0.01 or less. Hence, in a 11/2 layer ocean the sea surface is a scaled mirror of the depth of the pycnocline (100-300 times larger). Side view of a 1½-layer ocean

Αυτή η γεωστροφική κίνηση είναι τα Κύματα Rossby 4. Θαλάσσια κίνηση 4.1. Οριζόντια κίνηση – Κύματα Rossby Ισημερινός Η γεωστροφική ροή προς τον πόλο είναι μεγαλύτερη στο Α-Β από ότι στο C-D διότι στο γεωγραφικό πλάτος των σημείων Α, Β ο παράγοντας Coriolis f είναι μικρότερος από ότι στα C, D. Έτσι για την ροή μάζας ανάμεσα στα Α-Β και C-D το Dh είναι μεγάλο, δηλαδή το θερμοκλινές βαθαίνει (θερμότερο νερό στα δυτικά). Με τον ίδιο τρόπο ανάμεσα στα σημεία Α’, Β’, C’ και D’ το θερμοκλινές γίνεται πιο ρηχό. Νότιος Πόλος Αυτή η γεωστροφική κίνηση είναι τα Κύματα Rossby

4.1. Οριζόντια κίνηση - Rossby waves 4. Θαλάσσια κίνηση 4.1. Οριζόντια κίνηση - Rossby waves Τα κύματα Rossby ταξιδεύουν προς τα δυτικά, έτσι θερμότερο νερό συγκεντρώνεται στα πάνω στρώματα και στα δυτικά των ωκεανών Η επιφανειακή θερμοκρασία της θάλασσας σε βαθμούς Κελσίου κατά την διάρκεια του χειμώνα στο βόρειο ημισφαίριο

Κύματα Rossby στον Ειρηνικό Ωκεανό

4. Θαλάσσια κίνηση 4.1. Οριζόντια κίνηση Ο συνδυασμός γεωστροφικής κίνησης με κίνηση που οφείλεται στους ανέμους οδηγεί στην οριζόντια θαλάσσια κίνηση των ωκεανών

4. Θαλάσσια κίνηση 4.1. Οριζόντια κίνηση Η γενική κίνηση των ωκεανών είναι αντι-κυκλωνική (anticyclonic) δεξιόστροφη στο βόρειο ημισφαίριο και κυκλωνική αριστερόστροφη στο νότιο

Οριζόντια κίνηση στην Μεσόγειο

Οριζόντια κίνηση στην Μεσόγειο Οριζόντια κίνηση στην Μεσόγειο Βασικές θαλάσσιες περιοχές Πρωτογενής παραγωγή φυτοπλαγκτόν Μέση ετήσια ΕΘΘ Βαθυμετρία

Οριζόντια κίνηση στο Αιγαίο

4.2. Κάθετη κίνηση – Upwelling (ανάβλυση) Στις ανατολικές περιοχές των ωκεανών σταθεροί άνεμοι με κατεύθυνση προς τον ισημερινό δημιουργούνε Ekman drift και παράκτιο upwelling σε νερά πλούσια σε θρεπτικά συστατικά τα οποία επιφέρουν μεγάλη συγκέντρωση φυτο-πλαγκτόν και αύξηση της πρωτογενούς παραγωγής. Το αντίθετο συμβαίνει με ανέμους που έχουν κατεύθυνση προς τους πόλους.

Ανάβλυση

4.2. Κάθετη κίνηση – Upwelling (ανάβλυση)

Ανάβλυση στο Αιγαίο Androulidakis et al. 2016

Ετησίες-Μελτέμια στο Αιγαίο

Μεταβολές στο Αιγαίο