Fysisk oceanografi
energi för havscirkulationen (och för atmosfärisk cirkulation) kommer från solstrålning och gravitationsenergi från solen och månen. Mängden solljus som absorberas vid ytan varierar starkt med latitud och är större vid ekvatorn än vid polerna, och detta ger upphov till flytande rörelse i både atmosfären och havet som verkar för att omfördela värme från ekvatorn mot polerna, vilket minskar temperaturgradienterna som skulle existera i frånvaro av flytande rörelse. Kanske bärs tre fjärdedelar av denna värme i atmosfären; resten bärs i havet.
atmosfären värms underifrån, vilket leder till konvektion, vars största uttryck är Hadley-cirkulationen. Däremot värms havet uppifrån, vilket tenderar att undertrycka konvektion. Istället bildas havsdjupvatten i polarområden där kallt saltvatten sjunker i ganska begränsade områden. Detta är början på termohalincirkulationen.
oceaniska strömmar drivs till stor del av ytvindspänningen; därför är den storskaliga atmosfäriska cirkulationen viktig för att förstå havscirkulationen. Hadley-cirkulationen leder till östliga vindar i tropikerna och västerlänningar i mitten av breddgraderna. Detta leder till långsamt ekvatorflöde genom större delen av ett subtropiskt havsbassäng (Sverdrup-balansen). Returflödet sker i en intensiv, smal, poleward västra gränsström. Liksom atmosfären är havet mycket bredare än det är djupt, och därmed är horisontell rörelse i allmänhet mycket snabbare än vertikal rörelse. På södra halvklotet finns ett kontinuerligt havsbälte, och därmed tvingar västerlänningarna i mitten av Latitud den starka Antarktiska cirkumpolära strömmen. På norra halvklotet hindrar landmassorna detta och havscirkulationen bryts i mindre gyres i Atlanten och Stillahavsområdet.
Coriolis effectEdit
Coriolis-effekten resulterar i en avböjning av vätskeflöden (till höger på norra halvklotet och vänster på södra halvklotet). Detta har djupgående effekter på havets flöde. I synnerhet betyder det att flödet går runt hög-och lågtryckssystem, vilket gör att de kan bestå under långa perioder. Som ett resultat kan små variationer i tryck producera mätbara strömmar. En lutning på en del i en miljon i havsythöjd, till exempel, kommer att resultera i en ström på 10 cm/s vid mitten av breddgraderna. Det faktum att Coriolis-effekten är störst vid polerna och svag vid ekvatorn resulterar i skarpa, relativt stabila västra gränsströmmar som saknas på östra gränser. Se även sekundära cirkulationseffekter.
Ekman transportEdit
Ekman transport resulterar i nettotransport av ytvatten 90 grader till höger om vinden på norra halvklotet och 90 grader till vänster om vinden på södra halvklotet. När vinden blåser över havets yta ”griper den” på ett tunt lager av ytvattnet. I sin tur överför det tunna arket av vatten rörelseenergi till det tunna lagret av vatten under det, och så vidare. Men på grund av Coriolis-effekten rör sig färdriktningen för vattenlagren långsamt längre och längre till höger när de blir djupare på norra halvklotet och till vänster på södra halvklotet. I de flesta fall är det mycket nedre lagret av vatten som påverkas av vinden på ett djup av 100 m – 150 m och reser ca 180 grader, helt motsatt av den riktning som vinden blåser. Sammantaget skulle nettotransporten av vatten vara 90 grader från vindens ursprungliga riktning.
Langmuir circulationEdit
Langmuir circulation resulterar i förekomsten av tunna, synliga ränder, kallade vindar på havets yta parallellt med den riktning som vinden blåser. Om vinden blåser med mer än 3 m s−1, kan det skapa parallella vindrutor alternerande uppvällning och nedvällning ca 5-300 m från varandra. Dessa vindar skapas av intilliggande ovulära vattenceller (sträcker sig till ca 6 m (20 ft) djup) alternerande roterande medurs och moturs. I konvergenszonerna ackumuleras skräp, skum och tång, medan Plankton fångas och transporteras till ytan vid divergenszonerna. Om det finns många plankton i divergenszonen lockas fisk ofta att mata på dem.
havsatmosfärgränssnittredigera
vid havsatmosfärsgränssnittet, havet och atmosfär utbyter flöden av värme, fukt och fart.
värme
de viktiga värmevillkoren vid ytan är det förnuftiga värmeflödet, det latenta värmeflödet, den inkommande solstrålningen och balansen mellan långvågig (infraröd) strålning. I allmänhet tenderar de tropiska oceanerna att visa en nettovinst av värme, och de polära oceanerna en nettoförlust, resultatet av en nettoöverföring av energipolewards i oceanerna.
havens stora värmekapacitet dämpar klimatet i områden som gränsar till oceanerna, vilket leder till ett maritimt klimat på sådana platser. Detta kan vara ett resultat av värmelagring på sommaren och utsläpp på vintern; eller av transport av värme från varmare platser: ett särskilt anmärkningsvärt exempel på detta är Västeuropa, som åtminstone delvis värms upp av Nordatlantens drift.
Momentum
ytvindar tenderar att vara av ordning meter per sekund; havsströmmar av ordning centimeter per sekund. Ur atmosfärens synvinkel kan havet betraktas som effektivt stationärt; ur havets synvinkel ställer atmosfären en betydande vindspänning på dess yta, och detta tvingar storskaliga strömmar i havet.
genom vindspänningen genererar vinden havsytvågor; de längre vågorna har en fashastighet som tenderar mot vindhastigheten. Momentum av ytvindarna överförs till energiflödet av havets ytvågor. Den ökade grovheten på havsytan, genom närvaron av vågorna, förändrar vinden nära ytan.
fukt
havet kan få fukt från Nederbörd eller förlora det genom avdunstning. Evaporativ förlust lämnar havet saltare; Medelhavet och Persiska viken har till exempel stark evaporativ förlust; den resulterande plymen av tätt saltvatten kan spåras genom Gibraltarsundet in i Atlanten. Vid en tidpunkt trodde man att avdunstning/nederbörd var en viktig drivkraft för havsströmmar; det är nu känt att det bara är en mycket liten faktor.
Planetvågorredigera
Kelvin-vågor
en Kelvin-våg är en progressiv våg som kanaliseras mellan två gränser eller motsatta krafter (vanligtvis mellan Coriolis-kraften och en kustlinje eller ekvatorn). Det finns två typer, kust och ekvatorial. Kelvin-vågor är gravitationsdrivna och icke-dispersiva. Detta innebär att Kelvin vågor kan behålla sin form och riktning under långa tidsperioder. De skapas vanligtvis av en plötslig förändring i vinden, till exempel förändringen av passatvindarna i början av el ni Auxino-Södra svängningen.
kustnära Kelvin-vågor följer strandlinjer och kommer alltid att sprida sig moturs på norra halvklotet (med strandlinjen till höger om färdriktningen) och medurs på södra halvklotet.
ekvatoriella Kelvinvågor sprider sig österut i norra och södra halvklotet, med ekvatorn som en guide.
Kelvin-vågor är kända för att ha mycket höga hastigheter, vanligtvis cirka 2-3 meter per sekund. De har våglängder på tusentals kilometer och amplituder i tiotals meter.
Rossby Waves
Rossby waves, eller planetvågor är enorma, långsamma vågor som genereras i troposfären av temperaturskillnader mellan havet och kontinenterna. Deras stora återställningskraft är förändringen i Coriolis kraft med latitud. Deras vågamplituder är vanligtvis i tiotals meter och mycket stora våglängder. De finns vanligtvis på låga eller mellersta breddgrader.
det finns två typer av Rossby-vågor, barotropa och barokliniska. Barotropa Rossby-vågor har de högsta hastigheterna och varierar inte vertikalt. Baroclinic Rossby vågor är mycket långsammare.
den speciella identifieringsfunktionen hos Rossby-vågor är att fashastigheten för varje enskild våg alltid har en västerut komponent, men grupphastigheten kan vara i vilken riktning som helst. Vanligtvis har de kortare Rossby-vågorna en grupphastighet österut och de längre har en grupphastighet västerut.
Klimatvariabilitetedit
typ av värmepump, och biologiska effekter såsom koncentrationen av koldioxid kan leda till globala klimatförändringar på en tidsskala av årtionden. Kända klimatoscillationer som härrör från dessa interaktioner inkluderar Pacific decadal oscillation, nordatlantisk oscillation och arktisk oscillation. Den oceaniska processen med termohalincirkulation är en viktig del av värmefördelningen över hela världen, och förändringar i denna cirkulation kan ha stora effekter på klimatet.
La ni Uiba-El ni Uiboedit
och
Antarktis cirkumpolär vågredigera
detta är en kopplad hav / atmosfär våg som cirklar Södra oceanen ungefär vart åttonde år. Eftersom det är ett våg-2-fenomen (det finns två toppar och två tråg i en latitudcirkel) vid varje fast punkt i rymden ses en signal med en period på fyra år. Vågen rör sig österut i riktning mot Antarktis cirkumpolära ström.
Ocean currentsEdit
bland de viktigaste havsströmmarna är:
- Antarktisk cirkumpolär ström
- djuphavsströmmar (täthetsdriven)
- västra gränsströmmar
- Gulf Stream
- Kuroshio Current
- Labrador Current
- Oyashio Current
- Agulhas Current
- Brasilien Current
- östra Australien Current
- östra gränsen currents
- California current
- Canary current
- Peru current
- Benguela current
Antarktis circumpolarEdit
havskroppen som omger Antarktis är för närvarande den enda kontinuerliga vattenkroppen där det finns ett brett breddband med öppet vatten. Det förbinder Atlanten, Stilla havet och Indiska oceanerna och ger en oavbruten sträcka för de rådande västliga vindarna för att avsevärt öka vågamplituderna. Det är allmänt accepterat att dessa rådande vindar är främst ansvariga för den cirkumpolära strömtransporten. Denna ström tros nu variera med tiden, eventuellt på ett oscillerande sätt.
Deep oceanEdit
i Norska havet är förångningskylning dominerande, och den sjunkande vattenmassan, Nordatlantens djupa vatten (NADW), fyller bassängen och spiller söderut genom sprickor i ubåtbrädorna som förbinder Grönland, Island och Storbritannien. Den flyter sedan längs Atlantens västra gräns med en del av flödet som rör sig österut längs ekvatorn och sedan poleward in i havsbassängerna. NADW är inblandad i den cirkumpolära strömmen och kan spåras in i Indiska och Stillahavsområdet. Flödet från arktiska havsbassängen till Stilla havet blockeras dock av de smala grundarna i Bering-sträckan.
Se även marin Geologi om det utforskar geologin på havsbotten inklusive plattaktonik som skapar djupa havsgravar.
Western boundaryEdit
ett idealiserat subtropiskt havsbassäng som tvingas av vindar som cirklar runt ett högt tryck (anticykloniska) system som Azorerna-Bermuda high utvecklar en gyrecirkulation med långsamma stadiga flöden mot ekvatorn i det inre. Som diskuterats av Henry Stommel balanseras dessa flöden i regionen västra gränsen, där ett tunt snabbt polewards-flöde som kallas en västra gränsström utvecklas. Flödet i det verkliga havet är mer komplext, men Gulf stream, Agulhas och Kuroshio är exempel på sådana strömmar. De är smala (ca 100 km över) och snabba (ca 1,5 m/s).
Equatorwards västra gränsströmmar förekommer i tropiska och polära platser, t.ex. Östra Grönland och Labrador strömmar, i Atlanten och Oyashio. De tvingas av vindar cirkulation runt lågt tryck (cyklon).Golfströmmen, tillsammans med dess norra förlängning, Nordatlantiska strömmen, är en kraftfull, varm och snabb Atlantström som har sitt ursprung i Mexikanska golfen, går ut genom Floridasundet och följer de östra kusterna i USA och Newfoundland i nordost innan de korsar Atlanten.
Kuroshio
Kuroshio Current är en havsström som finns i västra Stilla havet utanför Taiwans östkust och flyter nordost förbi Japan, där den går samman med den östliga driften av norra Stillahavsströmmen. Det är analogt med Golfströmmen i Atlanten och transporterar varmt, tropiskt vatten norrut mot polarregionen.