REPORT INFORMATION FROM PROQUEST

February 21 2014 06:48

THE OCEANIC THERMOHALINE CIRCULATION: AN INTRODUCTION

Author: Gordon, Arnold L

ABSTRACT

In vreme ce vntul determina o circulatie care prezint zone de ridicare (upwelling) si coborre (sinking) generate de transportul Ekman, el nu afecteaz dect o regiune superficiala a oceanului, de doar cteva sute de metri. In schimb, circulatia termohalina este asociata cu amestecul profund al apelor oceanice, care are loc pana la fundul apelor, antrennd ntregul volum oceanic in sistemul climatic al Pamantului prin intermediul stocrii de ctre apele de adncime a cldurii, a CO2 si, de asemenea, prin alte proprietati ale apelor srate. Bazndu-se pe conceptele lucrrii lui Wyrtki din anul 1961, (una din operele clasice ale oceanografiei), van Aken defineste pas cu pas componentele circulatiei termohaline care formeaz circuitul complet al rsturnrii apelor oceanice de adncime: 1: nlturarea flotabilitatii apei de mare prin interactiunea apa-aer; 2: coborrea la adncime; 3: rspndirea cvasi-orizontala pornind din regiunea-sursa, concomitent cu diluarea in apa nconjurtoare si procesul de imbatranire bio-chimica; 4: transferul spre straturile superioare ale oceanului prin procesul de ridicare si 5: ntoarcerea la sursa prin coborrea apei dense de suprafata, care ncheie astfel circuitul.

TEXT INTEGRALCurgerea apei de mare acoper o gama larga de magnitudini, de la turbulente, trecnd printr-o varietate de valuri energice de dimensiuni mijlocii si ajungnd la circulatia oceanica la scara larga. Mareele si valurile, de suprafata sau interne, strnesc si ele interesul. Niciunul dintre aceste fenomene nu este cu adevrat independent de celelalte, deoarece energia trece de la o magnitudine la alta, desi adesea, oceanografii se concentreaz pe un element specific al miscarii apelor oceanice. O componenta care este in mod traditional studiata de ctre oceanografi este circulatia oceanica la scara larga. Aceasta scara poate fi considerata scara girusurilor, cum ar fi girusurile subtropicale, sau componentele acestora care apar sub forma curentilor de limita (boundary currents) estici sau vestici, iar la scara oceanului planetar, se acorda o mare atentie ctre ceea ce se numeste circulatia termohalina, care reprezint subiectul acestei carti.

Circulatia la scara oceanului este rezultatul fortelor exercitate de ctre vnt asupra suprafetei apei si a fluxurilor de flotabilitate (cldura si apa dulce) care au loc intre ocean si atmosfera, si intr-o anumita msura, este si rezultatul fluxurilor geotermale de cldura care se petrec pe fundul marii sau in zona izvoarelor termale subacvatice din preajma dorsalelor oceanice. Desi vntul joaca un rol important in stabilirea magnitudinii fluxurilor ocean-atmosfera, oceanografii disting in cadrul circulatiei oceanice intre circulatia indusa de vnt si cea termohalina. Un articol scris de Wunsch in 2002 prezint cel putin 7 definitii diferite si incomplete ale circulatiei termohaline. Concentrndu-se pe fluxul de masa, Wunsch continua si afirma ca fluxul de masa al oceanelor este sustinut in principal de vnt si, in plan secund, de fortele mareice. Desi separarea circulatiei oceanice intr-una determinata de vnt si alta de natura termohalina este artificiala si probabil ndoielnica, ea prezint anumite avantaje, deoarece circulatia termohalina cuprinde stratificarea apelor oceanelor dar si distributia si raspandirea maselor de apa. In vreme ce circulatia indusa de vnt creeaz zone de ridicare si coborre ale apelor, asa cum sunt ele determinate de transportul Ekman, acestea sunt mai degrab superficiale, adnci de doar cteva sute de metri, in vreme ce circulatia termohalina este asociata cu rsturnarea apelor profunde, pana la fundul oceanului, implicnd ntregul volum de apa in sistemul climatic al Pamantului prin stocarea la adncime a cldurii si a CO2, dar si prin alte proprietati ale apei srate.

In ultimul timp, circulatia termohalina a primit noi denumiri cum ar fi aceea de banda transportoare (sau chiar ,,marea banda transportoare oceanica) sau circulatia meridionala de rasturnare (meridional overturning circulation MOC). Acesti termeni se refera in general la acel circuit global asociat cu scufundarea apelor dense in nordul Oceanului Atlantic (apa densa din Atlanticul de Nord NADW), dar un al doilea circuit global de rsturnare a apelor, cu un flux similar, porneste de la marginile Antarcticii si este asociat cu formarea apei antarctice de fund (AABW). Exista de asemenea si celule de circulatie si rsturnare a apelor determinate de scurgerile de apa srata din Marea Mediterana si Marea Rosie, ambele fiind mari tropicale, dar si circulatia tropicala superficiala de rsturnare care leag girusul subtropical de circulatia ecuatoriala, desi aceasta din urma poate fi considerata mai degrab ca fcnd parte din circulatia indusa de vnt. O simulare corecta a circulatii termohaline, inclusiv a modelului distributiei temperaturilor si salinitatii la nivel global, este esentiala pentru a obtine o modelare corecta a climei. Acest lucru nu este usor, deoarece apa densa care coboar este adesea asociata cu caracteristici spatiale si temporale la scara mica (subgrid), cum ar fi convectia si curentii gravitationali (Legg et al. 2008).

In cartea sa, Hendrik van Aken ofera o descriere a circulatiei termohaline (bazata pe observatii) si a aspectelor esentiale ale conectarii acestei circulatii la atmosfera si dinamica sa. Bazndu-se pe lucrarea lui Wyrtki din 1961, (una din operele clasice ale oceanografiei), van Aken defineste pas cu pas componentele circulatiei termohaline care formeaz circuitul complet al rsturnrii apelor oceanice de adncime: 1: nlturarea flotabilitatii apei de mare prin interactiunea apa-aer; 2: coborrea la adncime; 3: rspndirea cvasi-orizontala pornind din regiunea-sursa, concomitent cu diluarea in apa nconjurtoare si procesul de imbatranire bio-chimica; 4: transferul spre straturile superioare ale oceanului prin procesul de ridicare si 5: ntoarcerea la sursa prin coborrea apei dense de suprafata, care ncheie astfel circuitul. Daca nu ar fi existat fluxul lent si descendent al flotabilitatii generat de turbulene, MOC ar fi ncetat (intr-un sistem climatic stabil), deoarece apa densa de la fundul oceanului nu ar fi putut sa fie nlocuita de apa la fel de densa formata la suprafata. Dar, respectnd vechea zicala ceea ce urca trebuie sa si coboare, pe msura ce apa de adncime devine din ce in ce mai flotanta in urma procesului de amestec vertical, indus de disipare, forte mareice si energia vntului, aceasta urca spre suprafata pentru a-si ncepe calatoria spre regiunea-sursa pentru apa densa de suprafata.

Pentru a putea vizualiza mai bine circulatia termohalina, van Aken isi ncepe prezentarea cu morfologia fundului oceanic si configuratia oceanelor si continentelor, care delimiteaz si canalizeaz circulatia termohalina de-a lungul oceanelor si intre ele. El prezint in mod succint aspectele esentiale ale proprietatilor apei srate, stratificarea oceanului si fortele care ii determina miscarea, nainte de a trece la aspecte de oceanografie regionala care sunt asociate cu circulatia termohalina la scara mare. O sectiune care sa trateze elementele esentiale ale schimburilor aer-mare, adesea mentionate in carte, ar fi fost binevenita, desi termodinamica globala este discutata intr-un capitol ulterior. Capitolele de oceanografie regionala, intre care se afla si o introducere in nomenclatura maselor de apa in functie de modificrile de temperatura ori salinitate reprezint texte clasice ale oceanografiei. Van Aken discuta si informatiile oferite de analizarea urmelor de nutrienti, carbon radioactiv si cloro-fluoro-carbon in scopul definirii suplimentare a aspectelor temporale legate de circulatia termohalina. Pentru mai multe informatii despre bazinele oceanice si circulatia termohalina, puteti studia de exemplu articolele scrise de Reid in 2003 si 2005.

Sectiunea care detaliaz dinamica MOC este construita in jurul teoriei lui Stommel si Arons despre circulatia abisala, conservarea caracterului vortexurilor si rolul amestecului vertical in definirea profilului termohalin si a profilului densitatii. Modelele fizice, simple dar pline de informatii, intre care si modelul-cutie al lui Stommel si modelul eficace al cutiei interhemisferice al lui Claes Ross, sunt prezentate alturi de suficiente notiuni de matematica. Cartea se ncheie cu o discutie despre circulatia termohalina in diferite climate, asa cum reiese aceasta din modele si cercetri paleo-climatice.

Am apreciat cunostintele si respectul lui van Aken fata de istoria profunda a literaturii oceanografice, ceva ce se poate pierde in epoca motoarelor de cutare on-line. Lucrarea sa aseaza cu succes in contextul ntregului concept al circulatiei termohaline, privit dintr-o perspectiva istorica. Pentru o excelenta lucrare apruta ulterior cartii lui van Aken, recomand articolul din 2008 al lui Richardson.

Circulatia Termohalina Oceanica O Introducere poate fi utilizata in cursurile universitare de oceanografie, mai ales pentru a oferi inspiratie celor care se ocupa de modelarea numerica, si care adesea au nevoie sa cunoasc mai multe despre ocean.