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)