Densitet av havsvatten och tryck

Densiteten hos ett material anges i massaenheter per volymenhet och uttryckt i kilogram per kubikmeter i SI-systemet av enheter. I oceanografi havsvattentätheten har uttryckts historiskt i gram per kubikcentimeter. Havsvattnets densitet är en funktion av temperatur, salthalt och tryck. Eftersom oceanografer kräver att densitetsmätningar är exakta till femte decimal, kräver manipulation av data att man skriver många siffror för att registrera varje mätning. Tryckeffekten kan också försummas i många fall genom att använda potentiell temperatur. Dessa två faktorer ledde till att oceanografer antog en densitetsenhet kallad sigma- t ( σ t ). Detta värde erhålls genom att subtrahera 1,0 från densiteten och multiplicera resten med 1000. De σ t har inga enheter och är en förkortad densitet av havsvatten som kontrolleras av salthalt och temperatur endast. De σ t av havsvatten ökar med ökande salthalt och sjunkande temperatur.

Relationen mellan tryck och densitet demonstreras genom att observera effekten av tryck på densiteten av havsvatten vid 35 psu och 0 ° C. Eftersom en meter (tre fot) havsvattenkolonn ger ett tryck på ungefär en decibar (0,1 atmosfär) är trycket i decibbar ungefär lika med djupet i meter. (En decibar är en tiondel av en stapel, vilket i sin tur är lika med 105ton per kvadratmeter.)



Värden associerade med förändringen av havsvattentätheten med djupet listas i tabellen.



Densitet förändras med djup (havsvatten 35 delar per tusen och 0 ° C)
djup (m) tryck (decibbar) densitet (g / cm3)
0 0 1.02813
1000 1000 1.03285
2000 2000 103747
4000 4000 1.04640
6000 6000 1.05495
8000 8000 1.06315
10.000 10.000 1.07104

Ökande densitetsvärden visar komprimerbarheten av havsvatten under de enorma tryck som finns i djupet hav . Om havsvatten inte skulle komprimeras skulle varje kubikcentimeter vatten i vattenpelaren expandera och densitetsvärdena på alla djup skulle vara lika. Om det genomsnittliga trycket som inträffar på ett djup av 4000 meter (ungefär 13100 fot, det ungefärliga medeldjupet för havet) på något sätt ersattes med det genomsnittliga trycket som inträffade vid 2000 meter (cirka 6600 fot) och havets område förblev konstant, det skulle bli en genomsnittlig havsnivåhöjning på cirka 36 meter (120 fot).

vad betyder ordet fuhrer

Temperaturen för maximal densitet och vattenets fryspunkt minskar när salt tillsätts till vatten och temperaturen för maximal densitet minskar snabbare än fryspunkten. Vid salthalt mindre än 24,7 psu uppnås densitetsmaximumet före ispunkten, medan vid högre salthalt, mer typiskt för de öppna oceanerna, uppnås aldrig maximal densitet naturligt. Till exempel finns vid 5 psu ett densitetsmaximum mellan 0 och 10 ° C (32 och 50 ° F). (Dess verkliga position är vid 3 ° C [37,4 ° F], där σ t värdet är 4,04 för 5 psu.) Denna förmåga hos vatten med låg salthalt och naturligtvis färskvatten att passera genom en densitetsmaximum gör att de båda beter sig annorlunda än marina system när vatten kyls på ytan och densitetsdriven vältning inträffar.



Under hösten a sjö kyls vid ytan sjunker ytvattnet och konvektiv vältning fortsätter när ytvattnets densitet ökar med den sjunkande temperaturen. När ytvattnet når 4 ° C (39,2 ° F), temperaturen för maximal densitet för sötvatten, har den densitetsdrivna konvektiva välten nått botten av sjön och välten upphör. Ytterligare kylning av ytan ger mindre tätt vatten och sjön blir stabilt stratifierad med avseende på temperaturkontrollerad densitet. Endast ett relativt grunt ytskikt kyls under 4 ° C. När detta ytskikt kyls till ispunkten, 0 ° C, bildas is som den latent värme av fusion extraheras. I en djup sjö förblir temperaturen på djupet vid 4 ° C. På våren värms upp ytvattnet och isen smälter. Ett grunt konvektivt välter återupptas tills sjön åter är isotermisk vid 4 ° C. Fortsatt uppvärmning av ytan ger en stabil vattenpelare.

I havsvatten där salthalten överstiger 24,7 psu inträffar också konvektiv omkullning under kylcykeln och tränger in i ett djup som bestäms av saltkylda och temperaturstyrd densitet hos det kylda vattnet. Eftersom inget densitetsmaximum passeras är den termiskt drivna konvektiva välten kontinuerlig tills ispunkten uppnås där havsis bildas med extraktion av den latenta fusionsvärmen. Eftersom salt i de flesta fall till stor del utesluts från isen, ökar saltinnehållet i vattnet under isen något, och en konvektiv omvälvning som är både salt- och temperaturdriven fortsätter när havsis bildas.

Den fortsatta välten kräver att en stor volym vatten kyls till en ny ispunkt som dikteras av salthalten innan ytterligare is bildas. På detta sätt bildas mycket tätt havsvatten som är både kallt och med förhöjd salthalt. Sådana områden som Weddellhavet i Antarktis producera havets tätaste vatten. Detta vatten, känt som Antarktis bottenvatten, sjunker till havets djupaste djup. Den fortsatta välten saktar ner hastigheten med vilken isen bildas, vilket begränsar isens säsongstjocklek. Andra faktorer som styr istjockleken är den hastighet med vilken värme leds genom isskiktet och isoleringen som tillhandahålls av snö på isen. Säsongens havsis överstiger sällan cirka 2 meter (cirka 7 fot). Under den varmare säsongen levererar smältande havsis ett sötvattenskikt till havsytan och stabiliserar därmed vattenpelaren ( ser havs is ).



vilket var en grundläggande orsak till den amerikanska revolutionen?

Ytprocesser som ändrar havsvattnets temperatur och salthalt bidrar till att driva havens vertikala cirkulation. Känd som termohalincirkulation ersätter den kontinuerligt havsvatten på djupet med vatten från ytan och ersätter långsamt ytvatten någon annanstans med vatten som stiger från djupare djup.