Identificazione di masse d acqua

Identificazione di masse d’acqua

Le figure 5.15 a e b mostra in un diagramma T-S la trasformazione che segue al mescolamento di due e tre masse d’acqua, rispettivamente.

La figura 15b corrisponde al caso realistico (Atlantico 50° S) mostrato in figura 5.16 dove una lingua di acqua fredda e poco salata (AIW) si insinua fra due strati più salati, superficiale e profondo (NADW) , caratterizzati da due diverse temperature.

il mescolamento di due diverse masse d’acqua ma con la stessa densità produce una nuova massa d’acqua di densità maggiore (fig.5.18) e quindi il mescolamento può rendere instabile una stratificazione stabile

Fig.5.17 diagramma T-S con volumi d’acqua corrispondenti alle principali masse presenti negli oceani: (NB: il’ampiezza degli intervalli entro cui temperatura e salinità variano sono modesti )

Identificazione di masse d’acqua

Double diffusion: il calore si diffonde in acqua più rapidamente della salinità. Quindi una particella d’acqua cambia la propria temperatura più velocemente della salinità.

Situazione stabile ma strato superficiale caldo e salato, profondo freddo e dolce: le particelle prossime all’interfaccia nello strato superiore (inferiore) diventano fredde (calde) restando salate (dolci) e quindi

affondano (affiorano) anche se apparentemente la stratificazione è stabile (salt fingers). Il risultato finale è la formazione di strati intermedi ben mescolati e una distribuzione di masse d’acqua per strati intermedi successivi

S T S

T

Traccianti

Nell’acqua alcune sostanze disciolte rappresentano traccianti che possono essere di origine naturale (ossigeno disciolto, carbonio-14, Silice) e antropica (test nucleari : trizio ³H, figura 5.19). Sono utilizzati per analizzare le scale temporali della circolazione oceanica

Tempo di residenza di una massa d’acqua è 𝑇 = ^𝑉

𝑅_𝑉 in condizioni stazionarie il tasso di ventilazione R_V coincide con il tasso con cui una massa d’acqua è prodotta V il volume totale considerato.

Esempio 1) tasso di produzione complessivo di acqua densa R_V = 30Sv, volume totale degli oceani =1.37 ∙10¹⁸m³  T=1400anni (tempo che una particella d’acqua trascorre negli abissi oceanici prima di tornare alla superficie

Esempio 2) l’atmosfera contiene uno spessore di circa 0.025m di acqua, l’evaporazione è circa 0.0027m/giorno il tempo di residenza del vapor acqueo in atmosfera è inferiore a 10 giorni

La misura della concentrazione di un dato isotopo radioattivo in relazione a quella in cui è presente in un serbatoio di riferimento (acque superficiali) consente di determinare il tempo trascorso da quando lo ha lasciato

Venti e correnti Punto di vista euleriano e lagrangiano e modalità di osservazione

𝐷𝑓

𝐷𝑡 = 𝜕𝑓

𝜕𝑡 + 𝑢𝜕𝑓

𝜕𝑥 + 𝑣𝜕𝑓

𝜕𝑦 + 𝑤𝜕𝑓

𝜕𝑧

Convenzione sulle direzioni dei venti (direzione di provenienza) e delle correnti(direzione verso cui scorre) Misura della velocità ”euleriana ” da postazioni ”fisse ”

Sistemi di pale , cucchiai, eliche collegati a sistemi meccanici in grado di ruotare per effetto del moto di un fluido  anemometri meccanici per la misura di venti e correnti e loro direzione

(problemi di distorsione, inerzia e tempi di reazione dei sistemi meccanici)

(in mare, problemi di corrosione, pesci, materiale organici, danni e moti prodotti da onde, correzione per beccheggio e rullio delle navi)

Anemometri sonori: velocita di transito del suono fra due microfoni (due/tre coppie per rilevare due/tre componenti) NB: due coppie di sensori sono richieste per la misura delle due componenti orizzontali, 3 per la misura della velocità come vettore in tre dimensioni

The Acoustic Doppler Current Profiler si basa sull’effetto effetto doppler: v= cDf/f_o delle onde sonore rinviate dalle particelle sospese in acqua a varie profondità e consente di stimare la sua variazione in verticale

Effetto Bernoulli consente di stimare la velocità dalla differenza di pressione tra le estremità di un tubo, una delle quali è esposta al vento

Misura della velocità ”lagrangiana” da drifter di natura eterogena in oceano e atmosfera Atmosfera:

Tracciamento della posizione di oggetti che si muovono con il flusso atmosferico: palloni aerostatici di vario tipo che possono salire indefinitamente o raggiungere una pressione prestabilita

Velocità delle nubi stimata da osservazioni satellitari Oceano:

velocità relativa delle navi, boe, tele-tracciamento di drifter superficiali, boe con densità relativa tale da garantire la permanenza a una pressione profondità fissata (comprimibilità inferiore a quella dell’acqua)

Argo floats

Tabella 6.1 e 6.2 per sintesi parziale della strumentazione usualmente utilizzata

Derivata Totale

detta anche derivata Lagrangiana o “seguendo il moto”, esprime la variazione della variabile γ considerata per un elemento materiale infinitesimo di fluido.

Si utilizza la notazione

Dt D

   

t

t x t

t t u x Dt

D

t def

D

 D

 D





 lim

0





 

 Con cui si intende 

Che, utilizzando l’espansione di Taylor al primo ordine, si dimostra valere

 

 _{  }



    t u

Dt D

Tasso di variazione per un elemento di fluido (velocità del fluido se la variabile considerata è la posizione, accelerazione se è la velocità, oppure velocità di

variazione di temperatura,

concentrazione, salinità in un elemento di fluido

Tasso di variazione locale

Variazione dovuta allo

spostamento in un ambiente non omogeneo

Questa formula esprime la trasformazione dal punto di vista Lagrangiano (che considera singoli “elementi materiali” del fluido e in cui sono prevalentemente espresse le leggi della fisica) a quello euleriano (che ne descrive la distribuzione spazio-temporale ed e’

utilizzato dalle equazioni della fluidodinamica)

Valore di 𝛾 al tempo 𝑡 + ∆𝑡 per la

particella che al tempo 𝑡 si trovava nella posizione Ԧ𝑥