Возникновение диффузии

Опубликовал admin в июля 23, 2012 в рубрике Океан

В океане имеется много областей, в пределах которых имеет место такое соотношение профилей температуры и солености, при котором возникает дифференцированная диффузия. В Атлантическом океане под толщей средиземноморской воды, вторгающейся в него через Гибралтарский пролив, наблюдалось – по-видимому, в результате возникновения «солевых пальцев» – до 20 слоев со ступенчато уменьшающимися температурой и соленостью. В Северном Ледовитом океане над толщей теплой соленой воды, поступающей из Атлантического океана, было обнаружено даже еще большее количество ступеней с возрастающими температурой и соленостью, каждая ступень около трех метров толщиной. Это пример второго случая, при котором ступенчатость профиля образуется постепенно над вторгающейся массой теплой соленой воды. Разрезы верхнего слоя с температурными инверсиями мощностью 10 метров мористее Сан-Диего (Калифорния) проявились в меньшем масштабе, в виде совокупности слоев мощностью 20-30 сантиметров, разделенных ступенчатыми слоями возрастающей книзу температурой и соленостью; мощность последних слоев нередко составляла менее двух сантиметров.



Вызывая конвекционное движение (являющееся двигателем обулентного размешивания в пределах слоев) и создавая ступенчатые градиенты температуры и солености на границах слоев, дифференцированная диффузия обусловливает вертикальный перенос со скоростью, намного превышающей скорость простой молекулярной диффузии при средних градиентах. Дифференци-рованная диффузия явно является главным фактором перемешивания на участках, где теплые соленые воды встречаются с более холодными пресными водами, причем образуются в широких масштабах профили, характеризующиеся большими вариациями. Восходящие потоки температуры и солености, рассчитанные для тонких диффузионных слоев мористее Сан-Диего, достаточно значительны для того, чтобы заполнить минимумы температуры и солености, возникающие при периодических вторжениях (пресных вод), в течение дня. Это заставляет полагать, что границы между вторгающимися массами воды быстро стираются до тех пор, пока не станут различимы как раздельные слои. Предстоит еще доказать, является или нет конвекция в виде «солевых пальцев» процессом, повсеместно распространенным в глубоководных частях океана. Сотрудником Вудсхолского института Альбертом Уильямсом Шим «солевые пальцы» диаметром в один сантиметр исследовались с помощью оптических приборов. Если система «солевых пальцев» имеет место, она должна дополнять неустойчивости, образуемые благодаря действию внутренних волн и других факторов возникновения сдвига; тем самым осуществляется перенос тепла вниз, который необходим для поддержания профиля термоклина в равновесии.
Несмотря на то, что дифференцированная диффузия и неустойчивости сдвига рассматривались мною в качестве не связанных друг с другом процессов, в океане должна иметь место их взаимная модификация, подробности которой мы не знаем. Например, как показали лабораторные исследования, конвекция в виде «солевых пальцев» видоизменяется или частично сдерживается при наличии турбулентности или даже слабых срезывающих течений. И наоборот, резкие поверхности раздела, формирующиеся при развитии процессов дифференцированной диффузии обоих типов, неизбежно должны изменять характер внутренних волн. При условии дальнейшего прогресса в понимании нами мелкомасштабной динамики океана путем наблюдений над микроструктурой океана мы сможем получить критерии для проверки обоснованности различных моделей термоклина и, в конечном счете, сможем лучше предсказывать, каким образом рассеиваются в океане вещества, которые вносят в него природа и люди.

Оставить комментарий