ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ E ΕΞΑΜΗΝΟ

ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ E ΕΞΑΜΗΝΟ Θαλάσσια ρεύματα και Ωκεάνια κυκλοφορία

Οι θαλάσσιες μάζες δεν είναι σταθερές ΑΙΤΙΑ: Υπάρχει (αλληλ)επίδραση με την ατμόσφαιρα (π.χ., ο άνεμος ασκεί τριβή στην επιφάνεια της θάλασσας, με αποτέλεσμα να παρασύρονται οι θαλάσσιες μάζες) Εισροή ενέργειας από τον ήλιο Εξάτμιση Κατακρημνίσματα ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ: Συσσώρευση θαλάσσιων μαζών και διαφοροποίηση πυκνότητας που οδηγούν στη ροή μαζών για την αποκατάσταση της ισορροπίας Παράμετρος Coriolis (2ΩVημφ) Ω= γωνιακή ταχύτητα της γης V= ταχύτητα ρεύματος φ= γεωγραφικό πλάτος Εκτροπή της πορείας των ρευμάτων: Δεξιά στο βόρειο ημισφαίριο Αριστερά στο νότιο ημισφαίριο Τι συμβαίνει στον Ισημερινό και τι στους πόλους?

Επίδραση της δύναμης Coriolis

Ωκεάνια κυκλοφορία Βαθιών νερών (θερμοαλατική) Επιφανειακή Ρεύματα με τριβή (Ανεμογενή ρεύματα, upwelling) Ρεύματα χωρίς τριβή (από οριζόντιες διαφορές πίεσης) Γεωστροφικά Αδράνειας

Κατανομή των ανέμων στον πλανήτη

Ανεμογενή ρεύματα Ο άνεμος δημιουργεί τα κύματα και παρασύρει (με την τριβή) το επιφανειακό νερό Η διεύθυνση της κίνησης του νερού δεν ταυτίζεται με τη διεύθυνση του ανέμου Η τριβή και η δύναμη Coriolis παρασύρουν τα νερά και τα εκτρέπουν προς τα δεξιά στο βόρειο ημισφαίριο Καθώς η κίνηση μεταδίδεται σε βάθος, το κάθε στρώμα παρασύρει με τριβή το επόμενο, με αποτέλεσμα τη συνεχή εκτροπή προς τα δεξιά της κίνησης των βαθύτερων στρωμάτων, αλλά και μείωση της ταχύτητας (εκθετικά) Το σπιράλ του Ekman

Το πρώτο επιφανειακό στρώμα νερού παρασύρεται με απόκλιση 45 μοιρών προς τα δεξιά του ανύσματος του επιφανειακού ανέμου (του ανέμου ακριβώς στην επιφάνεια του νερού, όχι του γεωστροφικού) Καθώς τα ανύσματα περιστρέφονται, υπάρχει κάποιο βάθος στο οποίο η διεύθυνση του ανύσματος της ταχύτητας είναι αντίθετη με τη φορά του ανέμου Μετά την αποκατάσταση ισορροπίας στη ροή του νερού, επικρατεί μια μέση διεύθυνση μεταφοράς Η μέση διεύθυνση μεταφοράς είναι 90 μοίρες προς τα δεξιά της ταχύτητας του ανέμου π.χ. αν φυσάει άνεμος βόρειας συνιστώσας, τα νερά θα παρασυρθούν προς τα δυτικά στο βόρειο ημισφαίριο Το σπιράλ του Ekman Προϋπόθεση: Το βάθος της υδάτινης στήλης να είναι επαρκές, να ξεπερνά δηλαδή το βάθος ανάπτυξης του σπιράλ

Στα χαμηλά στρώματα της ατμόσφαιρας συμβαίνει κάτι αντίστοιχο με το φαινόμενο Ekman, δηλαδή η τριβή του ανέμου προξενεί απόκλιση της διεύθυνσης των χαμηλών στρωμάτων σε σχέση με τα ανώτερα, με αποτέλεσμα ο γεωστροφικός άνεμος να μην είναι της ίδιας διεύθυνσης με τον επιφανειακό άνεμο, η δε απόκλιση του επιφανειακού ανέμου γίνεται προς τα αριστερά της κίνησης του γεωστροφικού ανέμου (αντίθετα δηλ. με το φαινόμενο Ekman) Αν το βάθος του νερού είναι μικρότερο από του σπιράλ, προκαλείται επιβράδυνση, με αποτέλεσμα την προς τα αριστερά απόκλιση της κίνησης των βαθύτερων στρωμάτων, και τελικά η μέση διεύθυνση της κίνησης του νερού να έχει πολύ μικρή απόκλιση από τη διεύθυνση του ανέμου

Το φαινόμενο της άντλησης (upwelling) Εξαναγκασμένη άνοδος ψυχρών (και συνήθως πλούσιων σε θρεπτικά συστατικά) νερών από τα βαθύτερα στρώματα της θαλάσσιας στήλης, στην επιφάνεια Συμβαίνει σε συγκεκριμένες παράκτιες περιοχές αλλά και στον ανοικτό ωκεανό, κυρίως στη ζώνη του ισημερινού Επίδραση στο κλίμα Επίδραση στην παραγωγικότητα Παρότι οι περιοχές που συμβαίνει το φαινόμενο αντιπροσωπεύουν το 3% της επιφάνειας των ωκεανών, εκεί υπάρχει το μεγαλύτερο ποσοστό της παγκόσμιας αλιείας π.χ. στο Περού λόγω των ΝΑ αληγών ανέμων του Ν. ημισφαιρίου εξασθένιση λόγω Ελ-Νίνιο (το μικρό αγόρι)

Upwelling σε παράκτιες περιοχές Στις παράκτιες περιοχές το φαινόμενο οφείλεται στη μεταφορά Ekman Παράδειγμα: Αν σε μια παράκτια περιοχή πνέει άνεμος βόρειας συνιστώσας, παράλληλα στην ακτογραμμή και έχει στα αριστερά του τη χέρσο, τότε τα νερά θα παρασυρθούν προς τα δεξιά. Δημιουργείται ταπείνωση της επιφάνειας της θάλασσας κοντά στην ακτή και για να αποκατασταθεί η ισορροπία, αντλούνται νερά από τα βαθύτερα στρώματα προς την επιφάνεια Βάθος άντλησης 300-500m

Upwelling σε παράκτιες περιοχές Θερινοί μήνες μελτέμια (βόρειοι άνεμοι) Θερμική δορυφορική εικόνα

Upwelling σε παράκτιες περιοχές Όταν υπάρχει ένα μόνιμο θαλάσσιο ρεύμα και τοπικά κάποιο εμπόδιο προξενεί ένα στροβιλισμό Το ρεύμα παρασύρει μαζί του τα επιφανειακά νερά που στροβιλίζονται δημιουργώντας τοπικά μια πτώση στάθμης και έτσι αντλούνται νερά από το βάθος

Upwelling στον ανοικτό ωκεανό Στο εσωτερικό μιας ωκεάνιας λεκάνης, σε ζώνη όπου ξεκινούν αντίθετα κινούμενα ρεύματα Η απομάκρυνση θαλάσσιων μαζών από τη ζώνη αυτή εξισορροπείται με την άντληση νερών από βαθύτερα στρώματα

Upwelling σε πολικές περιοχές Μετά το σχηματισμό πάγου δημιουργείται ψυχρό και πυκνό νερό Το νερό αυτό βυθίζεται και εκτοπίζει το λιγότερο πυκνό νερό από το βάθος, το οποίο ανεβαίνει στην επιφάνεια

Γεωστροφικά ρεύματα Αναπτύσσονται από οριζόντιες διαφορές πίεσης, με ταυτόχρονη την επίδραση της δύναμης Coriolis Ο άνεμος, η μεταφορά Ekman, η εξάτμιση και άλλοι παράγοντες, προξενούν αποκλίσεις στην πραγματική στάθμη της θάλασσας από τη στάθμη ισορροπίας, που είναι η επιφάνεια του γεωειδούς Γεωδυναμική επιφάνεια: η επιφάνεια πάνω στην οποία η ύλη δεν παρουσιάζει διαφορά δυναμικής ενέργειας Οι αποκλίσεις που συμβαίνουν στην επιφάνεια της θάλασσας από τη γεωδυναμική επιφάνεια είναι της τάξεως μερικών δεκάδων εκατοστών ανά 1000 km, οι οποίες είναι σημαντικές στη δημιουργία των ρευμάτων

Γεωστροφικά ρεύματα Δημιουργούνται οριζόντιες διαφορές πίεσης του κέντρου προς την περιφέρεια και τείνουν να μετακινηθούν θαλάσσιες μάζες για την αποκατάσταση της ισορροπίας Ταυτόχρονα επιδρά η δύναμη Coriolis, που περιστρέφει δεξιόστροφα τις κινούμενες μάζες και ολόκληρο το ύβωμα περιστρέφεται με τέτοιο τρόπο ώστε κάθε μόριο νερού να έχει το λόφο στα δεξιά της διεύθυνσης κίνησης (στο β. ημισφαίριο) Η δύναμη Coriolis αποκτά μέτρο ίσο με τη βαροβαθμίδα (η δύναμη που αναπτύσσεται από οριζόντιες διαφορές πίεσης) Γεωστροφικά ονομάζονται τα ρεύματα που έχουν τέλεια εξισορρόπηση μεταξύ της δύναμης Coriolis και της βαροβαθμίδας

Γεωστροφικά ρεύματα

Γεωστροφικά ρεύματα (τρόπος υπολογισμού) Οι αναταράξεις από τα κύματα και τις παλίρροιες είναι πολύ μεγαλύτερες από τις υψομετρικές αποκλίσεις που προξενούνται λόγω των γεωστροφικών ρευμάτων Τα τελευταία χρόνια, το αμερικανο-γαλλικό δορυφορικό σύστημα TOPEX-POSEIDON, σε συνδυασμό με άλλα επίγεια συστήματα, προσεγγίζει αυτές τις αποκλίσεις με μεγάλη ακρίβεια

Ρεύματα Αδράνειας Όταν σταματήσουν οι δυνάμεις που επενεργούν σε κάποια κινούμενη μάζα νερού (π.χ. ανεμογενές ρεύμα), ή αν κάποια μάζα νερού διαφύγει από το πεδίο επενέργειας των δυνάμεων που προξενούν το κυρίως θαλάσσιο ρεύμα, τότε η μάζα εξακολουθεί να κινείται εξαιτίας της αδράνειάς της Στην κίνηση επιδρά πλέον μόνο η δύναμη Coriolis, με αποτέλεσμα τη συνεχή περιστροφή της θαλάσσιας μάζας και τη διαγραφή κυκλικής τροχιάς Η περίοδος περιστροφής, με την οποία η θαλάσσια μάζα στροβιλίζεται, είναι συνάρτηση του γεωγραφικού πλάτους φ Η περίοδος στροβιλισμού έχει ελάχιστη τιμή στους πόλους (11,97 h), είναι 16,93 h σε 45 μοίρες Γ.Π. και είναι άπειρη στον ισημερινό

Ωκεάνια κυκλοφορία Για να γίνει κατανοητή η παγκόσμια ωκεάνια κυκλοφορία, πρέπει να ληφθούν υπόψη: Η κατανομή της δύναμης Coriolis και κυρίως ο μηδενισμός της στον ισημερινό Η κατανομή των ανέμων στον πλανήτη

Κύρια επιφανειακά ωκεάνια ρεύματα

Ρεύμα του Κόλπου

Επιφανειακά ρεύματα στη Μεσόγειο

Η παγκόσμια ζώνη μεταφοράς νερών και θερμικής ενέργειας