TÍNH TOÁN TRONG HẢI DƯƠNG HỌC - Chương 2

CHƯƠNG 2 - PHÂN TÍCH CÁC TRƯỜNG VẬT LÝ TRONG BIỂN 2.1. TÍNH ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA CÁC LỚP NƯỚC BIỂN Tro ng quá trình xáo trộn, diễn ra sự di chuyển của các hạt nước từ lớp này tới lớp khác. Nếu hạt nước di chuyển từ độ sâu nhỏ đến độ sâu lớn thì mật độ của nó tăng lên do sự tăng áp suất. Đồng thời cũng diễn ra sự giảm mật độ do tăng nhiệt độ khi bị nén (tăng nhiệt độ đoạn nhiệt). Nếu mật độ của hạt nước di chuyển lớn hơn mật độ của nước...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
TÍNH TOÁN TRONG HẢI DƯƠNG HỌC - Chương 2 CHƯƠNG 2 - PHÂN TÍCH CÁC TRƯỜNG VẬT LÝ TRONG BIỂN 2.1. TÍNH ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA CÁC LỚP NƯỚC BIỂN Tro ng quá trình xáo trộn, diễn ra sự di chuyển của các hạt nước từ lớp này tới lớp khác. Nếu hạt nước di chuyển từ độ sâu nhỏ đến độ sâu lớn thì mật độ của nó tăng lên do sự tăng áp suất. Đồng thời cũng diễn ra sự giảm mật độ do tăng nhiệt độ khi bị nén (tăng nhiệt độ đoạn nhiệt). Nếu mật độ của hạt nước di chuyển lớn hơn mật độ của nước xung quanh ở tầng mới đến, t hì hạt nước tiếp tục di chuyển xuống sâu hơn nữa. Ta nói rằng trạng thái của các lớp nước trong trường hợp này là bất ổn định. Ngược lại, nếu mật độ hạt nước di chuyển nhỏ hơn mật độ của nước xung quanh, thì hạt nước trở lại vị trí xuất phát (nâng lê n). Trong trường hợp này trạng thái của của biể n là cân bằng ổn định. Trường hợp bằng nhau giữa mật độ của hạt nước di chuyển và mật đô của môi trường xung quanh gọi là trạng thái phiếm định. Tương tự như vậy có thể suy xét điều kiện cân bằng cho hạt nước di chuyển từ độ sâu lớn lên những độ sâu nhỏ hơn. Như vậy để đánh giá định lượng các điều kiệ n cân bằng cần so sánh mật độ của các hạt nước xáo trộn tại mực mà ta quan tâm với mật độ của nước xung quanh. Giả sử ở độ sâu z áp suất bằng p nước có độ muối S , nhiệt độ T và mật độ  , còn ở độ sâu z  dz nước có độ muối S  dS và nhiệt độ T  dT . Nếu di chuyển đoạn nhiệt hạt nước từ độ sâu z tới độ sâu z  dz thì do biến đổi áp suất, mật độ của nó sẽ biến đổi một   lượng dp do tác động trực tiếp của áp suất và một lượng d do biến đổi nhiệt độ p T đoạn nhiệt một lượng d  (khi nén hay khi nở). Do đó, ở độ sâu z  dz mật độ của hạt nước di chuyển từ độ sâu z tới sẽ là:   d .  dp  p T Nước xung quanh ở độ sâu z  dz có mật độ là:    dS .  dp  dT  p T S Vậy hiệu mật độ   của nước xung quanh và của các hạt nước xáo trộn sẽ bằng:  dT  d    dS .   T S 14 Nếu   0 thì cân bằng ổn định,   0 thì cân bằng bất ổn định,   0 , cân bằng phiếm định. Đại lượng    dT d   dS E     T  dz dz  S dz dz gọi là độ ổn định của các lớp nước biển. Dễ thấy rằng độ ổn định khác với građien mật độ d  d chỉ bởi đại lượng hiệu chỉnh đoạn nhiệt .  T dz dz Vì có trị số nhỏ, độ ổn định thường được biểu thị dưới dạng E.108 . Để tính độ ổn định trong “Bảng hải dương học” hoặc trong phụ lục 1 cho sẵn các bảng để tính các đại lượng   d dT đã nhân với 10 4 . Những građien thẳng đứng của nhiệt độ , và và độ muối T S dz dz dS xác định theo kết quả quan trắc nhiệt độ và độ muối ở các trạm hải văn cũng cần được dz nhân với 10 4 để nhận được trị số độ ổn định E.108 . Tính độ ổn định thực hiện theo sơ đồ (bảng 2.1), trong đó có dẫn thí dụ và chỉ dẫn số hiệu các bảng hải dương học được dùng. Nhiệm vụ của bài tập: Theo số liệu phân bố nhiệt độ và độ muối ở một số trạm thủy văn tính độ ổn định của các lớp nước, dựng đồ thị phân bố độ ổn định theo chiều sâu. Khi phân tích độ ổn định theo chiều sâu cần chú ý giải thích sự khác nhau trong phân bố độ ổn định giữa các thời kỳ mùa hè và mùa đông, chỉ ra những trường hợp độ ổn định do nhiệt độ hay độ ổn định do độ muối giữ vai trò áp đảo. 2.2. PHÂN TÍCH BIẾN TRÌNH NĂM CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ NHIỆT LƯỢNG TRONG LỚP HOẠT ĐỘNG CỦA BIỂN 2.2.1. Khái niệm chung Nhiệt độ nước trong toàn bề dày của biển liên tục biến đổi do các quá trình thu và mất nhiệt. Những quá trình chủ yếu làm biến đổi nhiệt độ nước (các dòng bức xạ, dòng ...