Stratificarea temperaturii

Ape , cum ar fi apa în picioare , dar și zone ale oceanelor lumii cu putin curent , arată de obicei o stratificare a temperaturii de apei : Acest lucru se datorează dependente de temperatura diferențelor de densitate în corpul de apă. Există z. B. o interacțiune între temperatura apei de mare , densitatea acesteia și salinitatea acesteia , și astfel influențează circulația termohalină , „motorul meteorologiei ” la nivel mondial.

In atmosfera terestra , de asemenea , diferite temperaturi diferite de aer straturi sunt asociate cu anumite fenomene : Fata Morgana , situație de vreme inversiune , stabilitate stratificare a atmosferei terestre , vertical profilului (meteorologie) .

cauzele

Anomalia densității apei joacă un rol modificator special , conform căreia are densitatea maximă de 1,0 g / ml la 3,98 ° C. Atât apa mai rece, cât și cea mai caldă au o densitate mai mică, cu cât temperatura sa deviază de la 3,98 ° C.

Acest lucru creează flotabilitate statică , care permite creșterea apei mai ușoare în comparație cu cea mai densă. Se formează astfel o stratificare a densității dependentă de temperatură, care poate fi recunoscută de preferință ca o "stratificare a temperaturii". Această stratificare poate fi totuși modificată de alți factori care influențează densitatea apei într-un corp real de apă. Acestea sunt în special solidele și gazele dizolvate și suspendate fin în apă .

Temperaturile apei pot fi modificate constant datorită absorbției și eliberării de căldură de către apă. Cele mai importante dimensiuni sunt

  • Absorbția căldurii din radiațiile globale incidente , constând din lumina soarelui și contra-radiațiile IR din atmosferă
  • Pierderi de căldură prin radiații IR (radiații de căldură, în funcție de temperatura suprafeței)
  • Pierderea căldurii prin evaporarea apei
  • Pierderea de căldură prin disiparea directă a căldurii în aer („căldură sensibilă”)

Acest schimb de căldură este supus ciclurilor zilnice și sezoniere . Modificările stratificării temperaturii apar, așadar, la fel de ciclic. Acestea rezultă din absorbția căldurii din lumina pătrunzătoare, care scade odată cu adâncimea, precum și dintr-o amestecare mecanică a straturilor de apă, care sunt conduse, pe de o parte, de vânt și, pe de altă parte, de curenții de convecție ai apei de suprafață de răcire. .

În latitudinile temperate, de exemplu, apele liniștite suficient de adânci prezintă o circulație a apei „dimictică” . Aceasta înseamnă că aceste ape se amestecă complet de două ori pe an. Apele mai puțin adânci, pe de altă parte, pot fi amestecate până la fund de mai multe ori, iazuri chiar în fiecare noapte (circulație polimictică). Dar există alte tipuri foarte diferite de amestecare în diferitele regiuni ale lumii.

Exemplu: Dimiktische Seen

Dimiktisch este numele dat corpurilor de apă care sunt complet amestecate de două ori pe parcursul anului. De obicei, acestea sunt lacuri suficient de adânci în câmpiile din zonele temperate.

În timpul iernii , apa adâncă, care nu mai mult de 4 ° C este, este stabil acoperit cu mai rece chiar, apă mai puțin densă și eventual gheață . Acest strat se încălzește uniform primăvara până la o temperatură de 4 ° C, pe măsură ce apa mai rece se ridică la suprafață prin convecție . Dacă temperatura este apoi uniformă de 4 ° C, turbulențele provocate de vânt se extind până la fund, unde asigură un conținut suficient de ridicat de oxigen și o distribuție uniformă a nutrienților ( circulația primăverii ).

Pe măsură ce temperatura continuă să crească, diferențele de densitate cresc din nou, amestecul de vânt devine mai puțin frecvent și atinge adâncimi tot mai mici. Ultimul amestec complet determină temperatura hipolimnionului , stratul adânc la fel de rece. Vara este cel puțin 3,98 ° C iarna.

Răcirea nocturnă a suprafeței doar descompune gradientul într-un strat superior, epilimnionul și asigură amestecarea regulată (circulație parțială).

Între epi- și hipolimnion se află metalimnionul , așa-numita termoclină, cu un gradient de temperatură care se pronunță și noaptea . De regulă, metalimnionul are o structură fină în care urmele efectelor mai mari ale vântului și ale perioadelor de răcire mai puternice apar ca gradări ocazionale de centimetru ascuțite ale temperaturilor omogene și de scădere alternante. Omogenizările interne dintre straturi apar, de asemenea, prin curenți de egalizare care apar în timpul undelor interne frecvente ( seiche ), deoarece „apa stând” nu este niciodată cu adevărat calmă în interior.

În lacurile cu adâncimi mai mici, vântul poate amesteca lacul până la fund, chiar și vara, fără formarea unui hipolimnion. În lacurile și iazurile puțin adânci, chiar și metalimnionul este absent, astfel încât corpul de apă constă numai din epilimnion, în care se dezvoltă o stratificare a temperaturii în timpul zilei, dar care este adesea amestecată până la fund.

Stabilitatea stratificării temperaturii în timpul iernii este mai mică, în lacurile nu prea adânci circulația toamnei se schimbă în circulația primăverii, cu excepția cazului în care un strat de gheață de pe suprafața lacului oprește complet propulsia vântului. Iazurile de mică adâncime pot îngheța până la fund.

Vezi si

Dovezi individuale

  1. ↑ Sunke Schmidtko, Lothar Stramma, Martin Visbeck: Declinul conținutului global de oxigen oceanic în ultimele cinci decenii. În: Natura. 542, 2017, p. 335, doi : 10.1038 / nature21399 . De la: spiegel.de , Wissenschaft , 16 februarie 2017: Mai puțin oxigen în oceane: peștii rămân fără suflare (17 februarie 2017).