Fizikai oceanográfia
az óceáni keringés (és a légköri keringés) energiája a következő forrásokból származik: napsugárzás és gravitációs energia a napból és a Holdból. A felszínen elnyelt napfény mennyisége a szélességtől függően erősen változik, nagyobb az egyenlítőn, mint a pólusokon, és ez folyadékmozgást idéz elő mind a légkörben, mind az óceánban, amely az Egyenlítőtől a pólusok felé terjeszti a hőt, ezáltal csökkentve a hőmérsékleti gradienseket, amelyek folyadékmozgás hiányában léteznének. Ennek a hőnek talán háromnegyedét a légkör hordozza; a többit az óceánban szállítják.
a légkört alulról melegítik, ami konvekcióhoz vezet, amelynek legnagyobb kifejeződése a Hadley keringés. Ezzel szemben az óceánt felülről melegítik, ami hajlamos elnyomni a konvekciót. Ehelyett az óceán mély vize olyan sarki régiókban képződik, ahol a hideg sós vizek meglehetősen korlátozott területeken süllyednek el. Ez a termohalin keringés kezdete.
az óceáni áramlatokat nagyrészt a felszíni szélfeszültség vezérli; ezért a nagyszabású légköri keringés fontos az óceán keringésének megértéséhez. A Hadley-keringés Keleti szélhez vezet a trópusokon, a nyugati szél pedig a szélességi körök közepén. Ez lassú Egyenlítő irányú áramláshoz vezet a szubtrópusi óceánmedence nagy részén (a Sverdrup egyensúly). A visszatérő áramlás intenzív, keskeny, poleward nyugati határáramban történik. A légkörhöz hasonlóan az óceán sokkal szélesebb, mint mély, ezért a vízszintes mozgás általában sokkal gyorsabb, mint a függőleges mozgás. A déli féltekén folyamatos óceáni öv van, ezért a középső szélességi nyugati szélek az erős Antarktiszi cirkumpoláris áramot kényszerítik. Az északi féltekén a szárazföldi tömegek ezt megakadályozzák, és az óceáni keringés az Atlanti-óceán és a Csendes-óceán medencéiben kisebb gyrekre oszlik.
Coriolis effectEdit
a Coriolis-effektus a folyadékáramok elhajlását eredményezi (az északi féltekén jobbra, a déli féltekén balra). Ez mély hatással van az óceánok áramlására. Különösen azt jelenti, hogy az áramlás nagy és alacsony nyomású rendszerek körül megy, lehetővé téve számukra, hogy hosszú ideig fennmaradjanak. Ennek eredményeként a nyomás apró változásai mérhető áramokat eredményezhetnek. Például egy millió rész lejtése a tengerfelszín magasságában 10 cm/s áramot eredményez a közepes szélességeken. Az a tény, hogy a Coriolis-effektus a pólusokon a legnagyobb, az egyenlítőn pedig gyenge, éles, viszonylag állandó nyugati határáramlatokat eredményez, amelyek a keleti határokon hiányoznak. Lásd még a másodlagos keringési hatásokat.
Ekman transportEdit
az Ekman transport a felszíni víz nettó szállítását eredményezi az északi féltekén a széltől jobbra 90 fokkal, a déli féltekén pedig a széltől balra 90 fokkal. Ahogy a szél fúj az óceán felszínén,” megragadja ” a felszíni víz vékony rétegét. Ez a vékony vízlap viszont a mozgás energiáját továbbítja az alatta lévő vékony vízrétegbe stb. A Coriolis-effektus miatt azonban a vízrétegek haladási iránya lassan egyre távolabb halad jobbra, ahogy az északi féltekén mélyebbre, a déli féltekén pedig balra. A legtöbb esetben a szél által érintett víz legalsó rétege 100 m – 150 m mélységben van, és körülbelül 180 fokkal halad, teljesen ellentétes a szél fújásának irányával. Összességében a víz nettó szállítása 90 fok lenne a szél eredeti irányától.
Langmuir circulationEdit
a Langmuir-keringés vékony, látható csíkok előfordulását eredményezi, amelyeket szélnek neveznek az óceán felszínén, párhuzamosan a szél fújásának irányával. Ha a szél 3 m−nél nagyobb s-1-nél fúj, akkor párhuzamos széleket hozhat létre, amelyek egymástól körülbelül 5-300 m-re váltakoznak felfelé és lefelé. Ezeket a szeleket a szomszédos (körülbelül 6 m (20 láb) mélységű) ovuláris vízsejtek hozzák létre, amelyek az óramutató járásával megegyező és az óramutató járásával ellentétes irányban váltakozva forognak. A konvergencia zónákban törmelék, hab és hínár halmozódik fel, míg a divergencia zónákban a planktont elkapják és a felszínre szállítják. Ha sok Plankton van a divergencia zónában, a halakat gyakran vonzzák, hogy táplálják őket.
Ocean–atmosphere interfaceEdit
Az óceán-légkör interfész, az óceán és a légkör hő, nedvesség és lendület cseréje.
hő
a felszínen fontos hőfeltételek az érzékeny hőáram, a látens hőáram, a bejövő napsugárzás és a hosszú hullámú (infravörös) sugárzás egyensúlya. Általánosságban elmondható, hogy a trópusi óceánok nettó hőnyereséget mutatnak, a sarki óceánok pedig nettó veszteséget, ami az óceánok nettó energiaátadásának eredménye.
az óceánok nagy hőkapacitása mérsékli az óceánokkal szomszédos területek éghajlatát, ami ilyen helyeken tengeri éghajlathoz vezet. Ennek oka lehet a nyári hőtárolás és a téli kibocsátás; vagy a melegebb helyekről történő hőszállítás: különösen figyelemre méltó példa erre Nyugat-Európa, amelyet legalább részben az észak-atlanti sodródás melegít.
lendület
a felszíni szelek általában sorrendben vannak méter másodpercenként; az óceáni áramlatok sorrendben centiméter másodpercenként. Ezért a légkör szempontjából az óceán hatékonyan állandónak tekinthető; az óceán szempontjából a légkör jelentős szélfeszültséget okoz a felszínén, ami az óceánban nagy áramlásokat kényszerít.
a szélfeszültség révén a szél óceán felszíni hullámokat generál; a hosszabb hullámok fázissebessége a szélsebesség felé hajlik. A felszíni szelek lendületét az óceán felszíni hullámai továbbítják az energiaáramba. Az óceán felszínének megnövekedett érdessége a hullámok jelenlétével megváltoztatja a szél felszínét.
nedvesség
az óceán nedvességet nyerhet a csapadékból, vagy elpárologtatással elveszítheti. A párolgási veszteség sósabbá teszi az óceánt; a Földközi-tenger és a Perzsa-öböl például erős párolgási veszteséggel rendelkezik; az ebből eredő sűrű sós víz a Gibraltári-szoroson keresztül az Atlanti-óceánig vezethető vissza. Egy időben azt hitték, hogy a párolgás/Csapadék az óceáni áramlatok fő mozgatórugója; ma már ismert, hogy csak nagyon csekély tényező.
Planetary wavesEdit
Kelvin Waves
a Kelvin wave minden olyan progresszív hullám, amely két határ vagy ellentétes erő között van (általában a Coriolis-erő és egy partvonal vagy az egyenlítő között). Két típus létezik, a part menti és az egyenlítői. A Kelvin-hullámok gravitációvezéreltek és nem diszperzívak. Ez azt jelenti, hogy a Kelvin hullámok hosszú ideig megtarthatják alakjukat és irányukat. Általában a szél hirtelen eltolódása hozza létre őket, például a kereskedelmi szelek változása az El ni-Dél-Dél oszcilláció elején.
a parti Kelvin hullámok követik a partvonalakat, és mindig az óramutató járásával ellentétes irányban terjednek az északi féltekén (a partvonal a haladási iránytól jobbra), és az óramutató járásával megegyező irányban a déli féltekén.
Az Egyenlítői Kelvin hullámok kelet felé terjednek az északi és a déli féltekén, az egyenlítőt használva útmutatóként.
a Kelvin hullámokról ismert, hogy nagyon nagy sebességgel rendelkeznek, általában másodpercenként 2-3 méter körül. Hullámhosszuk több ezer kilométer, amplitúdójuk pedig tíz méter.
Rossby hullámok
Rossby hullámok, vagy planetáris hullámok hatalmas, lassú hullámok által generált a troposzférában hőmérséklet-különbségek az óceán és a kontinensek. Fő helyreállító erejük a Coriolis-erő változása a szélességgel. Hullám amplitúdójuk általában tíz méter és nagyon nagy hullámhosszú. Általában alacsony vagy közepes szélességi fokon találhatók.
kétféle Rossby hullám létezik, a barotróp és a baroklinikus. A Barotrop Rossby hullámok a legnagyobb sebességgel rendelkeznek, és nem változnak függőlegesen. A Baroclinic Rossby hullámok sokkal lassabbak.
a Rossby-hullámok különleges azonosító jellemzője, hogy az egyes hullámok fázissebességének mindig van nyugat felé irányuló komponense, de a csoportsebesség bármilyen irányban lehet. Általában a rövidebb Rossby-hullámok keleti, a hosszabbak pedig nyugati irányú csoportsebességgel rendelkeznek.
klíma variabilityEdit
La ni Caitinia-El ni Cetlinoedit
és
Antarktiszi cirkumpoláris hullámszerkesztés
Ez egy összekapcsolt óceán/légkör hullám, amely körülbelül nyolcévente kering a Déli-óceán körül. Mivel ez egy hullám-2 jelenség (két csúcs és két vályú van egy szélességi körben) a tér minden rögzített pontján egy négyéves periódusú jel látható. A hullám kelet felé halad az antarktiszi cirkumpoláris áram irányába.
Ocean currentsEdit
a legfontosabb óceáni áramlatok a következők:
- Antarktiszi cirkumpoláris áram
- mély óceán (sűrűség-vezérelt)
- nyugati határáramok
- Gulf Stream
- Kuroshio jelenlegi
- Labrador jelenlegi
- Oyashio jelenlegi
- Agulhas jelenlegi
- Brazília jelenlegi
- Kelet-Ausztrália jelenlegi
- kaliforniai áram
- kanári-szigeteki áram
- perui áram
- Benguela áram
keleti határáramok
további információk: Ocean gyre
Antarktisz circumpolarEdit
az Antarktiszot körülvevő óceántest jelenleg az egyetlen folyamatos víztest, ahol széles szélességi sáv van nyílt vízben. Összekapcsolja az Atlanti -, a csendes-és az Indiai-óceánt, és megszakítás nélküli nyújtást biztosít az uralkodó nyugati szél számára, hogy jelentősen növelje a hullám amplitúdóját. Általánosan elfogadott, hogy ezek az uralkodó szelek elsősorban a cirkumpoláris áram szállításáért felelősek. Úgy gondolják, hogy ez az áram az idővel változik, esetleg oszcilláló módon.
Deep oceanEdit
a norvég-tengeren a párolgási hűtés dominál, és a süllyedő víztömeg, az észak-atlanti mélyvíz (NADW) kitölti a medencét, és dél felé ömlik a Grönlandot, Izlandot és Nagy-Britanniát összekötő tenger alatti párkányok hasadékain keresztül. Ezután az Atlanti-óceán nyugati határa mentén folyik, az áramlás egy része Kelet felé halad az Egyenlítő mentén, majd poleward felé az óceán medencéibe. A NADW bekerül a cirkumpoláris áramlatba, és nyomon követhető az indiai és a csendes-óceáni medencékben. A Jeges-tenger medencéjéből a Csendes-óceánba történő áramlást azonban a Bering-szoros keskeny sekélyei blokkolják.
Lásd még tengeri geológia arról, hogy feltárja az óceán fenekének geológiáját, beleértve a lemeztektonikát, amely mély óceáni árkokat hoz létre.
Western boundaryEdit
egy idealizált szubtrópusi óceánmedence, amelyet a nagynyomású (anticiklonikus) rendszerek, például az Azori-szigetek-Bermuda magas körül keringő szelek kényszerítenek, giroszkóp keringést alakít ki, lassú, egyenletes áramlással az egyenlítő felé a belső térben. Amint azt Henry Stommel tárgyalta, ezek az áramlások kiegyensúlyozottak a nyugati határ régiójában, ahol egy vékony, gyors polewards áramlás alakul ki, amelyet nyugati határáramnak neveznek. Az igazi óceánban való áramlás bonyolultabb, de a Golf-áramlat, az Agulhas és a Kuroshio példák az ilyen áramlatokra. Keskeny (kb. 100 km átmérőjű) és gyors (kb. 1,5 m/s).
Az Egyenlítői irányú nyugati határáramlatok trópusi és sarki helyeken fordulnak elő, például a Kelet-grönlandi és Labradori áramlatokban, az Atlanti-óceánon és az Oyashio-ban. Kényszerítik őket az alacsony nyomású (ciklonikus) szél körüli keringés.
Gulf stream
A Golf-áramlat, északi kiterjedésével, az észak-atlanti Áramlattal együtt, egy erőteljes, meleg és gyors Atlanti-óceáni áramlat, amely a Mexikói-öbölből származik, kilép a floridai-szoroson keresztül, és az Egyesült Államok keleti partvonalát követi északkeletre, mielőtt átkelne az Atlanti-óceánon.
Kuroshio
a Kuroshio-Áramlat a Csendes-óceán nyugati részén, Tajvan keleti partjainál található óceáni áramlat, amely északkelet felé halad Japán mellett, ahol összeolvad a Csendes-óceán északi áramlatának keleti sodródásával. Analóg a Golf-áramlat ban, – ben Atlanti-óceán, meleg, trópusi vizet szállít észak felé a sarki régió felé.