Xáo trộn đối l‡u

D [K-1] Hệ số giãn nở nhiệt của n†ớc

4.6.2.2 Xáo trộn đối l‡u

Nguyên nhân khác nữa của TKE cho sự xáo trộn trong lớp giới hạn bề mặt lμ thông l‡ợng nổi bề mặt d‡ơng J0

b. Nh‡ mô tả trong phần 4.5.2, J0

b kết quả có thể từ sự lμm lạnh (hay nhiệt l‡ợng ứng vớiD<0), từ tăng độ muối do sự bốc hơi 0 n‡ớc, hay từ sự kết hợp của cả hai quá trình. Nh‡ tổng kết trong bảng 5, Jb cho 2 quá trình nμy đ‡ợc xác định bởi:

J0 b = DU cp g + U EsS g mE (68)

Hai số hạng bên vế phải t‡ơng ứng thể hiện sự ảnh h‡ởng của tiêu hao nhiệt (Hnet <0) vμ sự bốc hơi (mE 0). Trong n‡ớc ngọt (s=0) sự bốc hơi ngoμi mức độ nổi. Bởi vì hệ số giãn nở nhiệt D lμ không d‡ới T = 40C, nếu n‡ớc trải qua lμm nóng (Hnet >0) thì J0

b cũng không âm. Khoảng nhiệt độ v‡ợt qua mμ D <0 tồn tại chỉ đối với độ muối s nhỏ hơn gần 24,70/00 (xem phần 4.4.1).

Ng‡ời ta th‡ờng cho rằng quá trình đối l‡u ban đầu do sự chìm của phần n‡ớc nặng từ bề mặt xuống sau khi v‡ợt quá một chút nhiệt độ bất ổn định. Bởi vì sự liên tục của khối chất lỏng, sự chìm nhẹ nμy bao hμm ý sự có mặt đồng thời của sự bốc hơi nhẹ (Hinh 4.7) vμ do đó lớp bề mặt lệ thuộc tới c‡ờng độ xáo trộn. Lý do nμy có vẻ trực quan cái mμ thông số thích hợp miêu tả TKE t‡ơng ứng lμ thông l‡ợng nổi bề mặt J0

b. Khi đó năng l‡ợng tiêu hao H th‡ờng đ‡ợc tỷ lệ với thông l‡ợng nổi bề mặt j0

b khi mμ điều kiện không đổi đạt đ‡ợc: H = a J0

b (69)

T‡ơng đối ít các cuộc thí nghiệm nghiên cứu về sự đối l‡u trong lớp xáo trộn cho thấy sự giảm dần của a = H (z)/ J0

b theo độ sâu (Lombardo vμ Gregg 1989) cho thấy qua sự bất đồng nhất lμm mất năng l‡ợng của sự chìm nhẹ. Ng‡ời ta l‡u ý rằng nhân tố thứ nhất, nếu biểu đồ nh‡ lμ một hμm của đồ thị độ sâu z/D (D độ sâu của lớp xáo trộn ), nghĩa lμ a = a(z/D), theo toμn bộ đ‡ờng cong của khí quyển vμ cho chế độ khác nhau của đại d‡ơng (Shay vμ Gregg 1986).

Nh‡ng phạm vi chảy rối chỉ ra rằng H(z)/ J0

b cũng phụ thuộc vμo trạng thái đối l‡u, nghĩa lμ trên J0

b vμ độ xâu của lơpớ rối loạn ở trong điều kiện không đổi hay biến đổi (xem phần 4.7.1).

Cấu trúc chi tiết về sự đối l‡u ở lớp bề mặt lμ khó phân tích, đặc biệt lμ theo ph‡ơng ngang. Gần đây những phép đo bởi Soloview 1990 chỉ ra rằng sự hạ xuống vμ dâng lên đ‡ợc biểu diễn d‡ới dạng cấu tạo hình lông chim t‡ơng tự an, trật tự cấu trúc (trên phạm vi 10m) khi quan sát nh‡ liên kết không gi

trong khí quyển, nh‡ng không lớn hơn khoảng cách nhìn thấu qua nó. Mặc dù sự thiếu hụt nμy lμ khá đủ cho mục đích thực tế, vì cách thức biểu hiện bằng tham số cũng tồn tại, nghĩa lμ H= 0,5 J0

b.