Fizička oceanografija – vježbe Određivanje gustoće mora
Fizička oceanografija –vježbe
Određivanje gustoće mora
Gustoća morske vodeGustoća ρ je omjer mase i volumena:
ρ = m / Vρ = 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 - 1000Gustoća čiste vode: 1000 kg/m3
Gustoća morske vode: 1021 – 1070 kg/m3
Gustoća raste: hlađenjem, isparavanjem i formiranjem ledaGustoća pada: zagrijavanjem, dotokom slatkih voda i topljenjem leda
Gustoća morske vode - mjerenje
Direktno mjerenje gustoće - areometar
Uteg
Vrat sa mjernom skalom
O gustoći tekućine ovisi koliko će areometar izroniti –na vratu se nalazi mjerna skala na kojoj očitamo gustoću.
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).
( ) 0.0008, ,0002.0,/1000 ,1 300 ===+−= βαρβαρρ mkgST
)35)(002.0802.0(00469.00735.0152.28 2 −−+−−= STTTtσ
Linearna jednadžba stanja:
Nelinearna jednadžba stanja:
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*10-4T3-1.120083*10-6T4+6.536332*10-9T5
Gustoća morske vode – još neke korisne izvedene veličine...
1000−= ρσ t
10001
1000morskavodats ρσ
=+=
ρα 1=
ppTS ,0,35,, ααδ −=
Specifična težina je omjer gustoće morske vode i gustoće obične vode.
Specifični volumen
Anomalija specifičnog volumena
Specifični volumen standardnog oceana ( S = 35, T = 0)
Gustoća morske vode – još neke korisne veličine...
STTSST δδδ ++=Δ
STpTpSpSTTS δδδδδδδ +++++=
Termosterička anomalija
26751.951.280105.0
2823
+−=Δ+Δ−=
<<
TST
STT
T
σσ
σ
Anomalija specifičnog volumena
(*10-8 m3/kg)
Još neke korisne relacije...
Gustoća morske vode – zadaciZadatak 1.Za h = 5 m, T = 18.0oC i S = 34.2 Izračunajte σT pomoću linearne i
nelinearne jednadžbe stanja te razliku između ta dva σT.
Zadatak 2.Izračunajte specifični volumen standardnog oceana (pri tlaku p = 0)
pomoću UNESCO-ve jednadžbe stanja.
Zadatak 3.Za T = 20oC i S = 36.0, izračunajte σT, specifičnu težinu, specifični
volumen, anomaliju specifičnog volumena i termosteričkuanomaliju (ukoliko je 23 ≤ σT ≤ 28 ) za slučaj kad je gustoća morske vode određena nelinearnom jednadžbom stanja.
Gustoća morske vode – vertikalni profili
Heterogeni (stratificirani)profil
Gustoća morske vode – vertikalni profili
Homogeni profil
Gustoća morske vode & stabilnost vodenog stupca
0>ΔΔ
zρ 0=
ΔΔ
zρ 0<
ΔΔ
zρ
Stabilno stanje –nema vertikalnog gibanja
Neutralno stanje –moguće je vertikalno miješanje
Nestabilno stanje –dolazi do vertikalnog gibanja
Gustoća morske vode – zadatak 4
401000
35500
30250
25100
1650
1820
2010
205
200
σT (kg/m3)Dubina (m)
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.
Δ σT /Δz (kg/m2)