MICROCOPY RESOLUTION TEST CHART NATIONAL BUREAU OF STANDARDS STANDARD REFERENCE MATERIAL 1010a (ANSI and ISO TES T CHART No 21

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(ANSI and ISO TES T CHART No 21

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L'ENERGIA E L'AMBIENTE

Dipartimento Ambienta

ESPERIMENTI

PER LA DETERMINAZIONE DEL COEFFICIENTE

DI DIFFUSIONE LOCALE

0. BACCIOLA. M. BORGHINI. P. DFGL1NNOCENTI C. GALLI, E. LAZZONI. R. MELONI. S. SPARNOCCHIA

S. CANNARSA, V. DI FFSCA, G.M.R. MANZELLA P. MARRI, G RASO

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/ RT/AMB/93/07 )

BSNT1120-5555

ENTE PER LE NUOVE TECNOLOGIE L'ENERGIA E L'AMBIENTE

Dipartimento Ambiente

ESPERIMENTI

PER LA DETERMINAZIONE DEL COEFFICIENTE DI DIFFUSIONE LOCALE

0. BACCIOLA. M. BORGHINI, F. DEGL1NNOCENTI C. SALU. E. LAZZGNI, R. MELONI. S. SPARNOCCHIA Stazione Oceanografica, ISDGM, CNR - S Teresa, La Spezia

S. CANNARSA. V. DI FESCA, 6.M.R. MANZELLA P. MARRI, G.RASO

ENEA - Centro Ricerche Ambiente Marino S Teresa, La Spezia

RT/AMB/93/07

MASTER

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Testo pervenuto nei nuvzo1993

Edito a cura deirENEA, Direzione Relazioni Esteme Viale Regina Margherita, 125 - Roma Finito di stampare nel mese di ottobre 1993

presso il Laboratorio Tecnografco

I contenuti tecnico-scientifici dei rapporti tecnici dell'ENEA rispecchiano .'opinione degli autori e non necentariamente quella dell'ente.

Riassunto.

Esperimenti di diffusione sono stati effettuati lungo la costa orientale ligure, in un ambiente ove le condizioni dinamiche e le proprietà' fisico- chimiche delle acque sono estremamente variabili sia spazialmente che temporalmente. Gli esperimenti si sono svolti in condizioni meteorologiche favorevoli (vento basso e conseguente mare calmo), e anche se le conclusioni possono essere limitate da questi fatti, essi hanno permesso di definire coefficier«ti di diffusione orizzontale la cui dipendenza dal tempo risulta completamente trascurabile, a differenza di analoghi esperimenti condotti nel Mare del Nord.

Abstract.

Diffusion expe. ment have been rarely performed in the Mediterranean basin. Most of them have dedicated the major efforts to the study of the diffusion processes, without

£.1 adequate control of the environmental and boundary conditions ( i.e. stratification, current at different depths, wind stress, etc.). The Mediterranean is a semi/enclosed basin characterised by the presence of channels and straits influencing the circulation and temperature and salinity fields. The tides have generally amplitudes of the order of 10 cm and velocities of few cm/s. Conversely, the wind forced circulation is very strong and can assume velocity values of 1 m/s at the sea surface. The temperature and salinity fields have a high temporal and spatial variability, because of many mixing processes existing in the sea. For example, the waters coming from the Provencal basin meet those waters coming from the Tyrrhenian Sea in the eastern Ligurian Sea, creating meanders and eddies. Local runoff influences significantly the coastal circulation. The Mediterranean diffusion experiments were carried out in such a complex environment. The experimental apparatus for the detection of the fluorescine released at sea was composed by two Turner mod. 450 fluorometres. During the experiments, temperature and salinity vert-cal profiles were measured by using a CTD, meteorological data were acquired on a dinjhy. The positioning was obtained by means of a Motorola system, having a precision of about 1 metre. The experiments were carried out under different stratification and wind conditions. From data analysis it was found that the horizontal diffusion coefficient is not depending on time or boundary conditions. The role of the stratification is important of vertical displacement of the dye. However, its role on vertical diffusion cannot be assessed with the actual experimental apparatus.

1) INTRODUZIONE.

Esperimenti di diffusione sono stati rari nel Mar Mediterraneo e sono stati limitati al solo studio della diffusione in se', senza un adeguato controllo delle condizioni ambientali marine del sito ove si svolgeva l'esperimento.

L'awezìone/diffusione di un inquinante (come un olio o sostanza chimica) dipende dal campo delle velocita* del mezzo marino, dalle correnti di marea, dalla stratificazione, dalle proprietà' chimico-fisiche dello stesso inquinante.

Il Mar Mediterraneo e' un bacino semi-chiuso caratterizzato dalla presenza di stretti e canali che lo dividono in sottobacini e che influiscono sulla circolazione e sulle caratteristiche di temperatura e salinità'. Le maree sono generalmente trascurabili. Per esempio nel Mar Ligure esse hanno ampiezze di circa 10 cm che inducono velocita' di pochi cm/s.

Diversamente le correnti forzate dal vento possono arrivare a valori dell'ordine del metro al secondo nello strato superficiale.

Il campo di temperatura e salinità' e' altamente variabile, sia spazialmente sia temporalmente, a causa del generale rimescolamento di acque provenienti da differenti sottobacini. Per esempio, nel Mar Ligure le acque provenienti dal bacino provenzale (più' fredde e più' salate) lungo le coste occidentali della Corsica si mescolano con le acque provenienti dal Mar Tirreno (p,u' calde e meno salate) provocando meandri e instabilita' rilevabili anche da immagini da satellite.

Nel Mar Mediterraneo la piattaforma continentale e' generalmente molto stretta (poche decine di chilometri o addirittura inestistente) e la circolazione costiera forzata dal vento risulta conseguentemente intensificata.

In un ambiente avente caratteristiche cosi' peculiari, i processi di avvezione/diffusione vanno studiati con particolare attenzione, controllando quanto più' possibile i differenti parametri meteo-marini.

La Stazione Oceanografica dell'ISDGM del CNR e il CRAM dell'ENEA hanno effettuato 13 esperimenti nelle diverse stagioni dell'anno (1992) allo scopo di determinare il coefficiente di diffusione locale; dove per locale si intende un'area geografica con analoghe caratteristiche meteo-oceanografiche.

L'area di lavoro e' quella compresa fra l'isola del Tino e Portovenere per una distanza dalla costa di circa 2 miglia, ^li esperimenti effettuati sono consistiti nella misura, lungo transetti temporalmente e geograficamente referenziati, della concentrazione di un colorante atossico ( fluoresceins sodica ) sversato in mare.

Durante l'esperimento, il colorante viene pompato in mare in continuo (flusso di 11/min) da una postazione fissa appositamente attrezzata.

I transenti sono percorsi normalmente alla direzione dell'asse maggiore della macchia (fig. 14).

Le misure di concentrazione (misure di fluorescenza), assieme ad altri parametri al contomo, hanno permesso di valutare i! coefficiente di diffusione sotto diverse condizioni meteomarine.

Gli esperimenti mostrano che l& dispersione orizzontale e verticale di un inquinante e' fortemente dipendente dalla stratificazione. Ma il risultato più' importante consiste nell'avere appurato che la diffusione e' di tipo 'fickiano*. Se questo risultato e* valido per l'intero Mediterraneo, si deve riscontrare una fondamentale diversità' di questo bacino da altri quale per esempio il Mare del Nord, ove, al contrario, la diffusione obbedisce a leggi diverse.

II coefficiente di diffusione trovato negli esperimenti ha fornito indicazioni da includere in un modello matematico di dispersione idoneo a prevedere l'evoluzione d* una macchia di inquinante.

2) STRUMENTAZIONE E MEZZI DI SUPPORTO.

Per ogni esperimento sono stati impiegati:

a) catena di correntometri AANDERAA;

b) barchino appositamente attrezzato munito di:

1) recipiente da 1001 per contenere la soluzione di colorante ;

2) pompa peristaltica per il rilascio continuo e controllato del colorante ; 3) stazione meteorologica asservita ad un 'data logger* per l'acquisizione

dei dati di velocita', direzione del vento e temperatura dell'aria;

e) due stazioni del sistema di radiolocalizzazione 'Motorola';

d) imbarcazione 'S.Teresa' del CRAM ENEA attrezzata nel seguente modo:

1) sistema di prelievo dell'acqua indisturbata, in superficie e a due metri di profondita', sorretto da un traliccio posizionato a prua dell'imbarcazione; i'acqua viene aspirata mediante pompa peristaltica a due teste;

2) sonda (MARTEK mod. MARK 17) per la misura della temperatura e conducibilità' a 2 m di profondita', fissata sullo stesso traliccio;

3) due fluorimetri 'TURNER mod. 450' per la misura della concentrazione del colorante disciolto nell'acqua di mare;

4) sonda ( CTD ) 'IDRONAUT per profili verticali di temperatura e conducibilità';

5) stazione ricevente del sistema di radiolocalizzazione usato 'Motorola' (risoluzione spaziale 1 m);

6) data logger 'CAMPBELL' a cui pervengono contemporaneamente tutte le misure sopraindica*e;

7) computer per la gestion del data logger, t*er l'immagazzinamento, la visione dei dati in tempo reale e l'elaborazione estemporanea degli stessi.

Le figure 15,16 e 17 mostrano schematicamente l'imbarcazione S.Teresa, il barciino e le apparecchiature di bordo.

3) OPERAZIONI IN LABORATORIO.

Prima di ogni esperimento si e' provveduto alla calibrazione di tutti gli strumenti da impiegare in campo.

In particolare, ciascun fluorìmetro Turner 450 e' stato calibrato in flusso continuo per riprodurre la situazione che si presenta in campo.

La procedura adottata e' la seguente: realizzati gli opportuni collegamenti fra pompe, fluorimetri, data logger e computer, ad un volume noto di acqua di mare, si aggiungono aliquote successive di una soluzione di fluoresceina sodica a concentrazione nota.

Dopo ogni aggiunta, quando tutta la soluzione e' diventata omogenea (fuori dei transient! di concentrazione), si acquisiscono i valori in uscita dai fluorimetri alle varie scale di sensibilità', con questi valori sono state calcolate la pendenza e l'intercetta della retta di calibrazione. Il grafico dì fig. 18 mostra un esempio di curve di taratura con le relative equazioni per le varie scale di sensibilità' e la fig.19 un esempio di registrazione dei vari livelli di misura durante la calibrazione.

4) OPERAZIONI IN CAMPO.

A terra, si posizionano in due punti noti le stazioni di radiolocalizzazione 'Motorola'.

Viene ormeggiato nella zona di maggiore precisione spaziale coperta dalle stazioni del Motorola (angolo sotto cui sono viste dall'imbarcazione le due stazioni prossimo a 90°) il barchino con ancora a prua e a poppa in modo da ridurre al minimo il suo movimento. Vi si monta la stazione meteo, si inizializza e si avvia il data-logger della stazione stessa. Si versa nel serbatoio la soluzione di colorante, preparata in laboratorio, e si aggiunge acqua di mare fino al volume complessivo di 100 litri. Si regola !a pompa peristaltica ad un flusso di 11/min e si inizia lo sversamento del colorante.

Si avviano e, con l'ausilio dell'imbarcazione mobile, si posizionano in mare i correntometri.

Neil' imbarcazione 'S.Teresr.', posizionato a prua il traliccio di supporto della sonda per la misura di temperatura e conducibilità', e delle prese di prelievo dell'acqua di mare, viene reso operativo il sistema di acquisizione, controllo e trattamento dati.

Viene effettuata una calata con sonda CTD.

Si procede, quindi, alla effettuazione dei transetti; la macchia e', in genere, ben visibile, comunque, i dati dei fluorimetri sono elaborati in tempo reale

e visualizzati sul terminale video del computer di bordo in modo da controllare le misure e guidare l'imbarcazione.

Per una corretta interpretazione matematica dei risultati, e' opportuno che i transetti vengano effettuati con una certa procedura:

una prima serie ( da 4 a 6 ) dopo circa 15 minuti dall'inizio dello sversamento a circa 50 m di distanza dal punto di rilascio, quindi altre serie ( da 3 a 5 ) di transetti ( sempre da 4 a 6 per ciascuna serie) a circa 200 m di distanza Cuna dall'altra nel verso della corrente.

Ovviamente, allontanandosi dal punto di rilascio, la concentrazione di colorante diminuisce e si rende necessario cambiare scala dei fluorimetri per aumentarne la sensibilità'.

L'esperimento termina quando e' stata riversata in mare tutta la soluzione di colorante contenuta nel serbatoio.

Alla fine dell'esperimento e' opportuno effettuare un'altra calata di CTD.

I dati acquisiti dal data logger di bordo e da quello della stazione meteo vengono trasferiti su un file dell'hard disk del computer.

Si recuperano i correntometri, il barchino e stazioni 'Motorola*.

5) TRATTAMENTO DATI.

I dati da elaborare sono:

1)le registrazioni dei correntometri;

2) i dati della stazione meteo;

3) i profili verticali effettuati con la sonda CTD;

4)i dati acquisiti a bordo: misure fluorimetnche, di temperature e conducibilità' superficiali corredate dai dati di orario e posizione.

I dati dei correntometn ( su supporto magnetico o su memorie statiche ) vengono letti ed elaborati con le normali procedure adottate nel centro di S.Teresa e vengono trasferiti su files pronti per essere utilizzati dai successivi programmi; le figg. da 1b a 13b mostrano il diagramma progressivo e le figg. da 1c a 13c l'andamento delle componenti E-W e N-S delle correnti durante i vari esperimenti.

La stessa procedura, semplificata, perche' i dati sono già' su un file su disco, viene adottata per i dati meteo; le figg. da 1b e 13b rappresentano i diagrammi progressivi e le figg. da 1d a 13d le componenti E-W e N-S delle velocita' del vento dei vari esperimenti.

Per inciso, i diagrammi progressivi si intendono percorsi a partire dado starting point mentre, per le componenti della velocita', si e' adottata la notazione classica per cui la corrente e' positiva se va verso E o verso N mentre il vento e' positivo se viene da E o da N.

I profili verticali con sonda CTD sono elaborati mediante il programma 'CALSD* ( prog. 1 ) per calcolare salinità' e densità'; le figg. da 1e a 13e mostrano, per ogni esperimento, le posizioni di calata e i profili verticali

della densità' mentre le figg. da 1f a 13f mostrano i profili della temperatura e della salinità*.

I dati acquisiti a bordo sono registrati su un unico file; come prima operazione vengono separati quelli relativi ai -Jiversi transetti e trasferiti su altrettanti files utilizzando il programma 'SPACK' ( prog. 2 ). Vengono riempiti, per ogni transetto, dei files ( tab. 1-13 ) contenenti tutte le informazioni al contomo necessarie per le successive elaborazioni mediante il programma 'DINI* ( prog. 3 ). Con il programma 'CONV ( prog. 4) i dati bruti relativi ai flucrimetri vengono trasformati »n valori di concentrazione di colorante, utilizzando i coefficienti ottenuti dalle curve di calibrazione e le distanze fomite dalla stazione ricevente 'Motorola', in coordinate cartesiane relative ad un'origine opportunamente scelta. Le figg. da 1g a 13g mostrano l'area di lavoro e i vari transetti nella scala della carta impiegata, il punto di sversamento del colorante (che e' il punto degli ormeggi del natante attrezzato per lo sversamento del colorante e dotato di stazione meteo e della catena dei correntornetri),e le posizioni delle stazioni 'Motorola';

Le figg. da 1h a 13h rappresentano un'espansione di detti transetti e le figg. da l i a 13i l'andamento della concentrazione lungo i transetti stessi.

A seconda della stratificazione della massa d'acqua il colorante si trova ad una profondita' più' o meno elevata. Per l'elaborazione dei dati, e' stata scelti la misura effettuata in superficie o a 2 m di profondita' a seconda delia completezza delle misure stesse a quella quota.

I dati, cosi' elaborati, sono pronti per essere utilizzati dal programma usato per il calcolo del coefficiente di diffusione.

6) CALCOLO DEL COEFFICIENTE DI DIFFUSIONE

Esperimenti di diffusione effettuati in passato nel Mediterraneo, hanno utilizzato modelli radiai simmetrici (Okubo-Pritchard) per il calcolo del relativo coefficiente. La limitatezza di questo approccio e' evidenziato dalla forma delle macchie ottenute durante gli esperimenti.

L'awezione orizzontale di un inquinante e' il risultato delle correnti mareali, del drift causato dalle onde e dell'azione dovuta al vento. La marea non risulta importante per il Mediterraneo.

L'awezione orizzontale dovuta alle onde e' descritta da:

coka2 cosh(2ft(H-Z))

U™{Z)= 2smh:{kH) dove:

(o- 2rr/Tw

K--2T/L, a--H, 2 e:

Tm = periodo dell onda (s)

L» = lunghezza deironda in superficie (m) H^z - altezza dell'onda significativa (m)

L'awezione orizzontale dovuta al vento e' descrìtta da:

"•" loziz

z ) dove:

U^s = velocita'del vento alla superficie (nVs)

z^c - profondità' alla quale la velocita' rti corrente e' zero (m) z. = spessore dello strato superficiale

L' awezione verticale, per sostanze insolubili, e' legata alla galleggiabilità' delle particelle dell'inquinante; per particelle piccole con diametro d inferiore a dc dove:

9 52 ir ' 9"i\-p,<pw)'

essa e':

u gd{\-p-pm)

* I8u mentre per particelle grossolane con d maggire di d^c :

UR- U$/3)gd(l-pjpm)),:

essendo:

v - viscosità* dell'acqua ( rn^/s) g - accelerazione di gravita'(m/s2) pⁿ = densità'dell'inquinante

pw = densità'dell'acqua

Gli esperimenti condotti erano soggetti ad alcune limitazioni pratiche. A causa delle piccole dimensioni del battello le misure potevano essere effr ttuate con vento debole e mare poco mosso.

Prendiamo in considerazione l'equazione generale della diffusione:

ci dK <y pz p*\ *

<y\ * <y) M

fz)

I termini u.v e w sono awetuvi, mentre K„, k^v sono diffusivi, invece ó^s e S^r sono rispettivamente i termini di sorgente e di rimozione dell'inquinante la cui concentrazione e' espressa con C.

Questa equazione può' essere notevolmente semplificata assimilando ad un solo termine i coefficienti di diffusione orizzontale, eliminando i termini di sorgente e di rimozione (approssimazione allo stato stazionario) e trascurando la diffusione verticale. In questo caso si può' trovare una soluzione all'equazione con il modello proposto di seguito.

Nella parte frontale della macchia e nel senso del moto della corrente si presentano sommati diffusione e trasporto; nella parte latersle della stessa si ha il contributo netto deHa diffusione turbolenta, allora il coefficiente di diffusione può' essere definito come:

2 dt dove :

<r e' la varianza detfandamento (al) ) della concentrazione del colorante lungo il transetto.

Assumiamo, per la varianza, una formula del tipo:

<r =atm

dove t e' il tempo che la singola particella d'acqua ha impiegato dal punto di rilascio a raggiungere il punto del transetto corrispondente col centro di massa di c(l) e i coefficienti m ed a sono costanti che si determinano come segue.

Si riportano su un piano cartesiano le coppie di valori di <r e di t in scala logaritmica e si calcola la retta di regressione; dove log(a ) e' Pintercotta ed m e' la pendenza di detta retta.

Il coefficiente di diffusione e' quindi dato da:

Nelle tabelle da 1 a 13 sono riportate, per ogni esperimento, le coppie di valori di log( <r ) e logjf ) e nelle figg. da 1a a 13a sono riportati:

1) la retta di regressione,

2) il calcolo del coefficiente di diffusione.

Le coppie di valori di logfcr) e di log(f ) sono state calcolate con il programma "DIFF" ( prog. 5 ) che esegue le seguenti operazioni:

chiamati '., la lunghezza del transetto e i^b la distanza del punto corrispondente al centro di massa di c(/) dall'inizio del transetto stesso, si ha:

dove:

C = j''cd)dl allora 1i varianza di c( / ) e' aata da:

rr ,U^,'c(l){l-lⁿrdl

Sia r. il tempo relativo al passaggio dal punto del transetto corrispondente al centro di ma--sa di ci/» . >if> la proiezione della velocita' della corrente lungo la congiungente ii punto di sversamento con il punto anzidetto e d la loro distanza . allora il tempo che una particella d'acqua ha impiegato a percorrere la distanza a e' r = . -r con r che si calcola da:

La tabella 14 riassume i valori dei coefficienti di diffusione dei tredici esperimenti effettuati.

7) CONCLUSIONI.

L'area ove sono stati svolti esperimenti di diffusione presenta una variabilità' dinamica spaziale e temporale accentuata. Dai storici mostrano come le correnti orizzontali siano incoerenti a distanze inferiori a 20 km (Esposito e ManzeMa, 1982). La causa di questo potrebbe essere dovuta alla presenta di meandri, movimenti verticali e vortici formatisi dall'incontro di acque provenienti dal bacino Provenzale e dal Mar Tirreno. Localmente la batometria non sembra avere una influenza significativa, dal momento che gli esperimenti sono stati svolti su un* piattaforma sufficientemente larga. Infatti, diversamente da altri siti del Mar Ligure, la piattaforma continentale davanti La Spezia risulta larga circa 30-50 chilometri. Tuttavia le condizioni dinamiche e le caratteristiche di temperatura e salinità' sono fortemente influenzate dalla presenta di fiumi c,«ali la Magra. Queste condizioni, caratterizzanti larea di studio, sono state rese chiare dalle misure effettuate con sonda CTD.

Gli esperimenti svolti portano a due risultati:

• come si vede dalla tabella 14, nelle condizione meteomanne nelle quali si sono potuti svolgere gli esperimenti ( fino a mare forza 3 ), i valori del coefficiente di diffusione orizzontale risultano essere indipendenti dal tempo e non mostrano una particolare dipendenza dalle condizioni ai contorno,

- la diffusione verticale non e' stata calcolata, poiché' solo in alcuni transetti era presente il colorante ai due livelli di campionamento, ed in particolare nelle immediate vicinanze nel punto di rilascio. I dati ottenuti mostrano che la macchia si dispone a profondità' diverse, a seconda della stratificazione.

Infatti nel!' esperimento n. 2 la macchia veniva seguita solo dal fluorimetro posto in superfìcie, mentre in tutti gli altri esperimenti essa veniva rivelata dal fluorimentro a due metri di profondita' e sporadicamente anche da quello in superficie. I profili di temperatura, salinità' e densità' avallano

ulteriormente quanto evidenziato dai fluorimetri. I due c«.si corrispondono a diverse condizioni e. nel primo caso, ad una significativamente alta stratificazione verticale.

Il valore medio del coefficiente di diffusione orizzontale e' dell' ordine di grandezza di 10'1 m2 /s che e in forte accordo con i valori riportati in letteratura, ma sufficientemente diversi da quelli trovati nel Mare del Nord.

I risultati ottenuti rappresentano una novità' nelle ricerche ambientali marine del Mar Mediterraneo, tuttavia non sono esaustivi. Occorre intatti ricontrollare i risultati in condizioni meteo-marine estreme (vento forte e onde alte). Per fare queste esperienze occorre un apparato sperimentale differente da quello adottato per i presenti esperimenti. In condizioni estreme ci si aspetta un maggior rimescolamento delle acque superficiali e quindi una maggior omogeneizzazione dello proprietà' fisico-chimiche presenti nello strato superficiale. Ci si può' chiedere se in tali condizioni la dispersione verticale come anche quella orizzontale cambino significativamente.

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9) INDICE.

1) Introduzione Pag. 2 2) Strumentazione e mezzi di supporto. Pag. 3 3) Operazioni in laboratorio. Pag. 4 4) Operazioni in campo. Pag. 4 5) Trattamento dati. Pag. 5 6) Calcolo del coefficiente di diffusione. Pag. 6 7) Conclusioni Pag. 9 8) Bibliografia. Pag. 10 Tabelle

Tabelle Tabelle Tabelle Tabelle Tabelle Tabelle Tabelle Tabelle Tabelle 10, Tabelle 11, Tabelle 12, Tabelle 13, Tabella 14, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,

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/ 1 / 2 / 3 4 5 6 7 / 8 / 9 /10 /11 /12 /13

Programma 1 Programma 2 Programma 3 Programma 4 Programma 5

•CALSD'

•SPACK'

•DINI*

•CONV

•DIFF

EXPERIMENT N. 01 - Date:28 Jan 1992 - Cumulative data of experiment Motorola antenna Ml

Motorola antenna M2 Dinghy position

I Heather station position 9 Weather station starting Weather station sampling Currentmeter mooring Currentmeters starting Currentmeters sampling Sea

Discharge starting dye Dye

Sampling

CTDll station position CTD12 station position CTD13 station position CTD14 station position CTD15 station position

X,Y coordinates (m) X,Y coordinates (m) X,Y coordinates (m) X,Y coordinates (m) time (GMT)

time (s)

X,Y coordinates (m) time (GMT)

time (s) depth (m) time (GMT) flow (1/min) depth (m)

X,Y coordinates (m) X,Y coordinates (m) X,Y coordinrtes (m) X,Y coordinates (p.) X,Y coordinates (m)

4616.2 , 703.5 3149.8 , 3471.6 1624.7 , 1432.5 1624.7 , 1432.5 12:10

300

1624.7 , 1432.5 12:10

300 28 14:00 1 2

1000.0 , 1805.0 1121.0 , 2012.0 1247.0 , 2219.0 1363.0 , 2423.0 1680.0 , 2628.0

* All coordinates are with reference to the origin of the map axis

Transect number

I ⁴

1 ⁵

6 7 8 9 10 11 12 13 14

Variance logaritnm 14.95740 15.55141 15.20418 15.01637 14.18449 15.48897 16.35723 15.40753 16.42517 17.53358 16.67747

Diffusion time logarithm

7.299121 7.221836 6.236370 6.55108?

6.813445 7.091742 7.709757 7.808696 8.089175 8.247744 8.438366

Transect number

»

16 17

Variance logarithm 17.06710 17.14250 16.02609

Diffusion time logarithm

8.528331 8.769818 8.591558

Cumulative data Oi each experiment.

Tab. 1

1

0 . +»

«

•9

•

« 0

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e x p e r I m a n I n . i l 01-28-92 ) E x p e r i m e n t n . 1 ( 0 1 - 2 8 - 9 2 )

§

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S t a r l i n g p o i n t a l I P . 1 0 ( G M T )

P r o g r o a a I v a d l a g r o m m o f u l n d Scolo 3 / 1

I. Tu

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D t c t a n c a (m) f r o m 0 9 4 7 . 6 0 E D i t t a n e * (m) f r o m 0 9 4 7 . 6 0 E

Progressive vector diagrams of water current and wind.

Fig. l b

fl- it

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3 0 ft M

C u r r e n t v e l o c i t y E-W ( c m / s )

-12.00 -19.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00

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3

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C u r r g n t v e I o c 11

9.00 10.90 11.00 12.

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O

N-S ( c m / s )

13.00 14.00

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U l n d v e l o c i t y E-UI ( m / s )

3

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-0.15 -0.10 -O.05 -0.00 0.05 0.10

• ' • ' • ' • ' i • 1 1 . i » • i • • i • 1 1 1 1 1 1 1 1 • 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

JO

3

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H

ui

» U l l n d v e l o c i t y N - S ( m / s )

-0.10 -0.05 -0.00 0.05 0.10

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I t I I I I

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E x p e r I m e n i « . 1 ( 0 1 - 2 8 - 9 2 )

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•«•» MM MM 4MB O l i U n e * ( m) f r o m 0 9 4 7 , 6 0 E

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-i2.ee a

£-17.00^

•22.00^

S l a t l o o CTDM I S l a l i o r . CTD12 2 S l a t ion C T D 1 3 3 S l o l i o n C T 0 1 4 4 I O U O K C T D I S 5

- 2 7 . 0 0 1 » 11 » 11 i i » i i i i 11 i 11 i i » ' ' ' ' ' ' ' ' I ' ' » ' • ' » ' ' i

1028.20 1028.40 1028.60 1028.80 1029.00

Den e I ty

Positions of CTD casts and display of corresponding density profiles.

Fig. le

- 2 . 0 0 :

- 7 . 0 0 :

-12.00-:

a a.

Q - 1 7 . 0 0 :

- 2 2 . 0 0 :

S l « U o > i CTD11 1 S t o i i o n C T 0 1 2 2 S ' . a t t o n CTQ13 3 S t a t i o n CT014 4 S t a t i o n CTD15 5

•27.00- i t i i i i i | i t t i i i > i i ; i i i i t i » i > | » i i i i » i i i |

11.00 11.50 12.00 12.50 13.00

T e m p o r e t u r © ( C e l s i u s )

-2.00-I

• 7 . 0 0 :

12.00:

o

Q - 1 7 . 0 0 :

- 2 2 . 0 0 :

-27.00

S i » I ton S l o t . ton Sto 1. ten S l a t ton S l o t ton

C T 0 1 I

CTTM2 CT013 CTD14 CTD15

I » 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ; 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 » |

37.00 37.20 37.40 37.60 37.80 38.00 1 2 3 4 5

S o I In ICy

Display of temperature and salinity profiles of CTD casts.

Fig. If

E x p o r I m e n i n. 1 ( 0 1 - 2 8 ^ 9 2 )

D l s t o n c e ( m) f r o m 0 9 4 7 . 6 0 E

Geographical position of transects.

Fig. lg

C.«»'f~-i -- ' t •t-3»-*2 »

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^SP

13 Q.

1 1 ^

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9 W

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Enlarged experimental area.

Fig. in

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EXPERIMENT M. 02 - Date: 12 Mar 1992 - Cumulative data of experiment T 1

X,Y coordinates (m» ««16.2 , 701.5 X.Y coordinates (•) 3149.• . 3471.«

Motorola antenna HI Motorola antenna H2

Dinghy position X,Y coordinates (o> 2605.4 . 1596.0 Heather station position

Weather station starting Weather station stapling

X.Y coordinates (•) time (GMT)

time (s)

2605.4 10:50 300

1596.0

Current»eter «coring Currentmeters starting Currentmeters sampling

X.Y coordinates {•) tic* (GMT)

tie» (s)

2605.4 10:45 300

1596.0

Sea

Discharge starting dye Dye

Sampling

depth (*) time (GMT) flow (1/min) depth (•)

26 10:30 1 surface CTD21 station position

CTD22 station position CTD23 station position CTD24 station position

X.Y coordinates (») X.Y coordinates (m)

! X.Y coordinates (•)

> X.Y coordinates (•)

227O.0 , 1796.0 1HT.0 . 2610.0 2654.0 , 1531.0 1615.0 . 1702.0

• A l l coordinates are with reference to the origin of the map axis

Transect number

Variance logarithm

Diffusion til logarithm

Transect Variance number 'logarithm

Diffusion tii logarithm 11.7319* 5.069904 16.32142 6.747 352 11.93045 6.532134 16.43967 ».«75707

! 12.09607 6.164751 15.54119 ». 99*011

•4

i 12.0C756 7.11«636 16.07627 9.0757*0

H

J 14.15791 7.411075 15.69009 9.172515

i

12.03*69 7.706611 12.125*6 7. «70910 11.1*929 8.142645 ZI.73956 8.21662*

10 13.37484 6.418698 11 15.33933 8.192571 12 13.96*89 8.45616*

Cumulative data of each experiment.

Tab. 2

2 e . e e -]

Y - 1.2e5B3ex • 4 31896

ra-1 K

m a K

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e.ee 2.ee 4.ee 6.ee a.ee ie.ee L o g ( D i f f u s i o n t i m o )

Linear fit to data and calculated diffusion coefficent.

Fig. 2a

Oil I

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C u r r e n t v e l o c i t y E-UI ( c m / s )

- 1 0 . 0 0 - 9 . 0 0 - 8 . 0 0 - 7 . 0 0 - 6 . 0 0 - 5 . 0 0 - 4 . 0 0

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H 5 3

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8 . 0 0 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

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01

3

3 A

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1 1 1 1 1 1 1 1 1

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1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

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0 0 1 00'0 00*>- 00#2- 00'C- 00>"

E x p e r i m e n t n . 2 ( 0 3 - 1 2 - 9 2 )

- 2 . 0 0 -

• 7 . 0 0 ;

- 1 2 . 0 0 ;

a

^ - 1 7 . 0 0

- 2 2 . 0 0 ;

S t o n o n CTD21 1 S t a t i o n CTD22 2 S l o t ion CTD23 3 S t o t ion CTD24 4

D i * t a n e * («0 from 09 4 7 . 6 0 E

• 2 7 . 0 0 1111 T 11 T 11111 » 1111111111111111111111111111111111111

1026.20 1028.40 1026.60 1026.80 1029.00 1029.20

D© n 8 I L y

Positions of CTD casts and display of corresponding density profiles.

Fig. 2e

- c s i n v

O Q Q O

I - i- > - > -

u u u u

r f e e o o o o

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- O j r - i T

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U U O U e c c e 0 0 0 0

8

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8

§ § g 8 É gn

(M

( l i 111 l i 1111111 u n r 11111111 n 11 n 111 n I 11111 l i 11111 M

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a E 0)

4 J

a

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f\Xi ) q-) d 8 Q

E x p e r I m e n i n . 2 ( 0 3 - 1 2 - 9 2 )

D l s l o n c e (m) f r o m 09 4 7 . 6 0 E

Geographical p o s i t i o n of t r a n s e c t s . F i g . 2g

17

15

13

D > i u > » • W * - . * • * «> « • C Ccoqraphic*! position of transects

/

9

1 0

J

^{9 J}

F i g . 2h

\ D CO

30000

20000

CD O c (D o

CO CD L

o

D Li_

1 0 0 0 0 -

0

lT2 Yi

^lr~r>

A^,A4

Dye concentration along the transects.

Fig. 2i

EXPERIMENT N. 03 - Date:04 Jun 1992 - Cumulative data of experiment Motorola antenna Ml

Motorola antenna M2 Dinghy position

Weather station position Weather station starting Weather station sampling Currentmeter mooring Currentmeters starting Currentmeters sampling Sea

Discharge starting dye Dye

Sampling

CTD31 station position

X.Y coordinate? (m)

\ , \ coordinates (m) X,Y coordinates (m) X,Y coordinates (m) time (GMT)

time (s)

X,Y coordinates (m) time (GMT)

time (s) depth (m) time (GKf) flow (1/min) depth (m)

X,Y coordinates (m)

4416.1 . 1278.6 3149.8 , 3471.6 3490.9 , 1119.8 3490.9 , 1119.8 10:30

300

3490.9 , 1119.8 10:00

300 27 10:50 1 2

3495.0 , 1130.0

* All coordinates are with reference to the origin of the map axis

Transect number

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 0

U 12 13 14

Variance logarithm 12.83034 13.22898 13.59654 13.63079 13.51819 13.72268 13.51452 13.90884 13.63652 14.12441 14.44301 13.88053 14.37825 14.31553

Diffusion time logarithm

7.660114 7.905810 7.705263 7.895436 8.368925 8.078378 8.496174 8.127110 8.537975 8.216088 8.704170 8.331827 8.643650 8.377471

Cumulative data of each experiment.

Tab. 3

i6.ee

m-1 0 . 5 * in * e

0 . 9 2 6 3 1 6 6 . 1 5 4 1 4 e

* t

- 0 . 0 7 4

= 0 . 0 2 1 8 * t

0 . 0 0 - i i i i | i i i , r i i i i | i i i

0.00 2 . M 4.00

L o g ( D i f f u s i o n t i m e )

Linear fit to data and calculated diffusion coefficent.

Fig. 3a

E x p e r i m e n t n . 3 ( 0 6 - 0 4 - 9 2 ) E x p e r i m e n t n . 3 ( 0 6 - 0 4 - 9 2 )

§

v :

E o L

o

S t e r l i n g p o i n t , • t. 1 0 . 3 9 (GMT) N~ ^J

P r o g r o o o I v o d l o g r o m m o f u l n d S e a l * 1 / 1 0

• • • ' • • • • i i • • • • • • i — L .

D l « l « n c « ( m) f r o m 0 9 4 7 . 6 0 E D i t t a n e » ( m) f r o m 0 9 4 7 . 6 0 E

Progressive vector diagrams of water current and wind.

F i g . 3b