نشر توسط:دکتر محمدصالح گرامی درباره : اقلیم شناسی , هواشناسی ,
Views 4583 تاریخ : دوشنبه 13 اردیبهشت 1395 نظرات (0)

به ناحیه ای که در آن شیب دمای عمودی بیشترین است(نرخ کاهش دما با افزایش عمق)به ترموکلاین موسوم است.

ترموکلاین معمولاً پیکنوکلاین (بیشترین شیب عمودی چگالی) نیز هست. به سختی می توان دقیقاً محدوده عمق این لایه را،خصوصاً حد پایینی آنرا، تعریف کرد. با این حال، در عرض های کم و متوسط،یک ترموکلاین همواره در عمقی بین  200 تا 1000 متر وجود دارد که به آن ترموکلاین اصلی یا غالب گویند.

در نواحی قطبی و آب های زیر قطبی،که در آن آب های سطحی ممکن است سردتر از آب های عمیق باشد، اغلب ترموکلاین غالب نداریم اما معمولاض یک هالوکلاین(بیشترین شیب عمودی شوری)  غالب داریم و نیز پیکنوکلاین غالب وابسته به آن.

حضور مداوم ترموکلاین و پیکنوکلاین نیازمند توضیح است. دو مفهوم تکمیلی وجود دارد،یکی تنها بر مبنای فرآیندهای عمودی و دیگری بر مبنای گردش افقی آبهای تشکیل دهنده ترموکلاین در خارج از منطقه ای که بصورت لایه مخلوط در زمستان روی داده اند ،است. هر دو مفهوم مهم بوده و با یکدیگر عمل می کنند.

فرآیندهای عمودی که بر ترموکلاین تاثیر می گذارند عبارتند از انتقال پایین سوی دما از سطح دریا و یا فراچاهی(Upwelling) یا فروچاهی(Downwelling). اینها بستگی به مکان اقیانوسی و اینکه چه عاملی موجب این حرکت عمودی شده است را دارد.

ممکن است چنین به نظر برسد که آبهای سطحی گرمترین آب ها هستند و بنابراین گرما باید توسط دیفیوژن با وجود اثر بازدارنده پایداری در پیکنوکلاین/ترموکلاین پایین سو انتقال یابد و اینکه اختلاف دمای بین لایه های بالا و پایین نهایتاً باید ناپدید شود. اما آبهای سرد عمقی مداوماً در عرض های بالاتر(نواحی تشکیل آبهای کف و عمق و اصولاً در شمال اطلس شمالی و دریای گرینلند و در نواحی مختلفی از جنوبگان) از سطح تغذیه می شوند.

این جریان های عمقی این اختلاف دمای آبهای گرم سطحی و  سرد عمقی را در خود نگه می دارند.

آب های عمقی فراچاهی می کنند و بواسطه دیفیوژن پایین سو حرارت گرمتر می شوند. اگر فراچاهی از لایه های پایین تر تا نزدیک سطح در کل اقیانوس روی دهد،سرعت بالاسوی آن باید 0.3-0.5 سانتیمتر در روز باشد. متاسفانه این سرعت ها انقدر کم هستند که قابل اندازه گیری دقیق با ابزارهای فعلی نیستند و بنابراین ما قادر به سنجش این نظریه بطور مستقیم نیستیم.حاصل تعادل بین دیفیوژن عمودی پایین سو حرارت و این فراچاهی آب های سرد عمقی منجر به یک نیمرخ عمودی نمایی دما می شود(Munk 1996) که شکل ترموکلاین غالب را تقریب می زند.

مدل عمودی و ساده شده ترموکلاین در شکل زیر نشان داده شده است که نمایی از نیمرخ دمای عمودی را در بالای اقیانوسی که دارای ترموکلاین است نشان می دهد.

اگر مطابق شکل فرض کنیم که اختلاف جملات بیان کننده دیفیوژن پایین سو  و  فرارفت عمودی بالا سو  دارای مقدار ثابتی باشد در آنصورت ما معادله ای با حل نمایی برای دمای T  داریم که در پاره ای موارد شکل ترموکلاین را تقریب می زند.

فرآیند تکمیلی و آدیاباتیک دومی که اندکی افقی تر است و برای بیان ترموکلاین/پیکنوکلاین استفاده شد ابتدا توسط ایزلین(1939) مطرح گردید و سپس توسط لویتن و پدلوسکی و استومل(1983) بسط داده شد.

ایزلین مشاهده کرد که ارتباط دما-شوری سطحی در امتداد یک مسیر شمالی جنوبی در اطلس شمالی شدیداً رابطه T_S در ستون آب(عمودی) را مشابه سازی می کند.

او فرض کرد که آب های واقع در ترموکلاین ناحیه گرمسیری همان آب های سطحی دور ناحیه شمال هستند که با حرکت به سمت جنوب، آب های سردتر سطحی به زیر آب های گرمتر سطحی جنوبی کشیده می شوند. این به پایین کشیده شدن لایه ها ساختار دما،شوری و چگالی پیکنوکلاین(ترموکلاین) اصلی را در جایرهای گرمسیری تشکیل می دهد.این فرآیند آدیاباتیک است و نیازمند هیچ اختلاط یا فراچاهی در امتداد ایزوپیکنال ها  نیست.

 فرآیند اختلاط عمودی دیگری که ممکن است بر ترموکلاین(پیکنوکلاین) تاثیر بگذارد، دیفیوزن دوبل است. این فرآیند ممکن است ارتباط بین دما و شوری درون پیکنوکلاین را مشخص کند و نیم رخ های حاصل از کشیده شدن آدیاباتیک را صاف و هموار کند(Schmitt, 1981).

 آبهای ترموکلاین را می توان به عنوان یک توده آبی در نظر گرفت که به آبهای مرکزی نیز گفته می شوند. توده آب های مرکزی از سایر توده آب های دیگر متفاوت هستند زیرا دارای بازه بزرگی از دما،شوری و چگالی هستند.

منبع: وبلاگ اقیانوس شناسی فیزیکی