Warstwa dobrze wymieszana


Warstwa dobrze wymieszana w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Warstwa dobrze wymieszana (ang. mixed layer) – atmosferyczna lub oceaniczna warstwa, w której następuje silne mieszanie.

Najczęściej rozważa się mieszanie prostopadle do powierzchni ziemi (w pionie) zakładając, że rozkład własności horyzontalnych jest jednorodny. Mieszanie może być powodowane różnymi czynnikami: silną konwekcją (zarówno do góry, jak i w dół), wymianą turbulencyjną powodowaną gradientem prędkości wiatru, a w oceanie dodatkowo załamywaniem się fal. W warstwie dobrze wymieszanej pewne zachowawcze parametry fizyczne mają jednorodny rozkład w pionie. Dla przykładu temperatura potencjalna w dobrze wymieszanej i suchej warstwie powietrza jest stała. W takim wypadku temperatura w warstwie dobrze wymieszanej spada zgodnie z gradientem suchoadiabatycznym.

Spis treści

Oceaniczna warstwa graniczna | edytuj kod

Oceaniczna warstwa graniczna jest powodowana przez kilka czynników. Wymianę turbulencyjna wymuszoną przez gradient prędkości przepływu wody z głębokością, przez konwekcję powodowana przez zwiększenie gęstości wody (konwekcja w oceanie powoduje ruchy zstępujące wody). Dzieje się tak przy oziębianiu powierzchni oceanu przez parowanie lub przez zwiększenie gęstości podczas zamarzania lodu (zwiększa się wtedy zasolenie). W atmosferze podobne zjawisko konwekcji w dół zimnego i gęstego powietrza zachodzi na szczycie chmur stratocumulus. Głębokość oceanicznej warstwy granicznej może być różnie definiowana np na podstawie zmiany temperatury (termoklina), zasolenia (haloklina), lub gęstości (pyknoklina). Tzw. kryterium Δ {\displaystyle \Delta } oparte jest na zmianie własności fizycznych względem wartości referencyjnej (najczęściej na powierzchni oceanu) i definiuje głębokość oceanicznej warstwy dobrze wymieszanej na podstawie zmiany lokalnej temperatury (np. o 0,5 °C lub 0,25 °C) lub zmianie gęstości. Inne metody polegają na ocenie krzywizny profilu temperatury lub gęstości[1]. Istnieją atlasy głębokości oceanicznej warstwy dobrze wymieszanej (ang. mixed layer depth – MLD) m.in. oparte na pracy Monterey i Levitus[2][3] Dane opierają się na analizie temperatury potencjalnej i gęstości potencjalnej wody na podstawie trzech różnych metod – zmianie temperatury względem temperatury powierzchni oceanu o 0,5 stopnia, zmianie gęstości potencjalnej o 0,125 (w jednostkach sigma) w porównaniu z wartością na powierzchni oceanu, oraz zmianie gęstości w porównaniu z gęstością na powierzchni oceanu odpowiadająca zmianie temperatury o 0,5 °C. Dane Monterey i Levitusa na siatce 1°x1° można przedstawić graficznie za pomocą programu Ocean Data View. Współczesne (2008) sieci pomiarowe oceanu oparte na sondach profilujących Argo (oceanografia) mogą być wykorzystane do oceny głębokości warstwy dobrze wymieszanej[4].

Termal – cząstka powietrza, która może przyczyniać się do mieszania dolnej warstwy atmosfery

Atmosferyczna warstwa dobrze wymieszana | edytuj kod

Atmosferyczna warstwa graniczna jest powodowana przez konwekcyjne ruchy powietrza lub przez mieszanie mechaniczne związane z gradientem prędkości wiatru. Mieszanie konwekcyjne może być np związane z termalami powietrza ogrzewanymi przez słońce nad ziemią lub przez ruchy zstępujące na granicy chmur (patrz stratocumulus). Typową procedurą opisu warstwy granicznej jest analiza temperatury potencjalnej. W dobrze wymieszanej warstwie granicznej temperatura potencjalna jest stała.

Wewnętrzna warstwa graniczna | edytuj kod

Podczas adwekcji ciepłego powietrza nad obszar zimnej wody powstaje często warstwa graniczna wewnątrz warstwy dobrze wymieszanej. Warstwa ta nazywana jest wewnętrzną warstwą graniczną (ang. internal boundary layer)[5]. Tego typu sytuację można spotkać kiedy ciepły wiatr szamalowy przemieszcza się nad wodami Zatoki Perskiej. Model wewętrznej warstwy granicznej został zaproponowany przez kilku autorów[6] i znalazł zastosowanie m.in. w opisie zmian pionowej struktury powietrza przy przejściu ponad frontem oceanicznym[7][8]

Zobacz też | edytuj kod

Przypisy | edytuj kod

  1. [1] Ocean mixed layer depth: A subsurface proxy of ocean-atmosphere variability, K. Lorbacher, D. Dommenget, P.P. Niiler and A. Kohl, Journal of Geophysical Research-Oceans, 2006.
  2. Monterey, G. and Levitus, S., 1997: Seasonal Variability of Mixed Layer Depth for the World Ocean. NOAA Atlas NESDIS 14, U.S. Gov. Printing Office, Wash., D.C., 96 pp 87 figs.
  3. [2] Średnia miesięczna głębokość warstwy dobrze wymieszanej na siatce 1°x1°.
  4. Shenfu Dong, Janet Sprintall, Sarah T. Gille, Lynne Talley, Southern Ocean mixed-layer depth from Argo float profiles, Journal of Geophysical Research, vol. 113, C06013, doi:10.1029/2006JC004051, 2008.
  5. Brooks I.M., Rogers D.P., Aircraft observations of the mean and turbulent structure of a shallow boundary layer over the Persian Gulf, Boundary-layer meteorology, 95, 189-210, 2000.
  6. Venkatram, A., 1977. A model of internal boundary layer development. Bound.-Layer Meteor. 11, 419–437.
  7. Hsu, S.A., 1984, Effect of cold-air advection on internal boundary-layer development over warm oceanic currents. Dyn. Atmos. Ocean 8, 307–319.
  8. Anderson, S.P., 2001. On the atmospheric boundary layer over the equatorial front. J. Climate 14, 1688–1695.

Linki zewnętrzne | edytuj kod

Na podstawie artykułu: "Warstwa dobrze wymieszana" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy