b) loại xâm nhập (do bình lưu đẳng mật độ)
5.1. Đặc trưng chung các quá trình tương tác của đại dương và khí quyển
1. Bất ổn định và đổ vỡ sóng gió trên mặt đại dương, gây nên bởi tác động động lực của khí quyển. Rõ ràng đây là cơ chế mạnh mẽ nhất phát sinh rối ở lớp trên của đại dương, vì sóng gió diễn ra khắp nơi trong đại dương.
2. Bất ổn định građien thẳng đứng của tốc độ trong các dòng chảy trôi do gió tác động trực tiếp trên mặt gây nên và bao trùm lớp trên của đại dương. Bất ổn định động lực được qui định bởi chỉ tiêu Reinolds ,
trong đó . cr Re Re 000 2 Recr
3. Bất ổn định của sóng nội và sự đổ vỡ của nó - diễn ra khắp nơi và có lẽ là cơ chế chủ yếu phát sinh rối quy mô nhỏ bên trong bề dày của đại dương.
4. Bất ổn định thủy động lực của các dòng chảy phương ngang không dừng qui mô vừa, chủ yếu do các dao động triều và quán tính (với qui mô hàng chục km) gây nên.
5. Bất ổn định građien thẳng đứng của vận tốc trong các dòng chảy đại dương qui mô lớn phân tầng. Chỉ biểu lộ ở một số vùng, vì vậy chủ yếu mang tính khu vực.
6. Đối lưu trong các lớp phân tầng mật độ không ổn định gây bởi sự
nguội lạnh mặt đại dương trong mùa lạnh và trong tăng độ muối ở lớp mặt trong thời kì bốc hơi mạnh.
một số trường hợp - do 7. Bất ổn định građien thẳng đứng của vận tốc dòng chảy ở lớp biên sát đáy. Vai trò của nguồn phát sinh rối này tương đối nhỏ, đặc biệt so với lớp trên của đại dương.
Dưới góc độ phát sinh rối, đại dương được phân chia thành ba lớp: a) lớp xáo trộn bên trên, nơi đây quá trình đổ nhào sóng mặt giữ vai trò chính phát sinh rối; b) Bề dày chính của đại dương, ở đây sự bất ổn định của sóng nội góp phần chính; c) Lớp biên sát đáy, trong đó phần đóng góp cho rối chủ yếu từ sự bất ổn định của các sóng triều và các dòng chảy đại dương.
Chương 5
Trao đổi nhiệt và nước trong hệ thống đại
dương - khí quyển
5.1. Đặc trưng chung các quá trình tương tác của đại dương và khí quyển dương và khí quyển
Tương tác của đại dương và khí quyển - đó là một quá trình rất phức tạp, là biểu hiện của nhiều cơ chế qui mô khác nhau phân bố lại nhiệt, hơi nước, động năng, các chất khí và muối, kết quả làm cho các đặc trưng lý - hóa của đại dương thích nghi (phù hợp) với nhau.
Sự tương tác của đại dương và khí quyển được quyết định không phải chỉ là do diện tích bề mặt tiếp xúc trực tiếp to lớn giữa đại dương và khí quyển, mà còn do những đặc điểm cấu tạo của chúng (cấu tạo nhiệt, mật độ, động học, hóa học v.v...) tạo ra những građien lớn tại biên phân cách hai môi
trườ
các khối không khí. Dưới đây sẽ xem xét tỉ
hệ thống phân chia ba dải không gian - thời gian được sử dụng
mô vừa); ng.
Trên cơ sở những điều vừa nói có thể phân chia những dạng (kiểu) tương tác sau đây: tương tác nhiệt (năng lượng), tương tác thủy văn (nước và hơi nước), động lực, muối và khí. Mỗi dạng tương tác có những qui luật đặc thù của mình, song tất cả chúng liên quan với nhau và hình thành một hệ thống thống nhất các vòng tuần hoàn (chu trình) hành tinh: chu trình nhiệt, nước và các tính chất khác. Các chu trình hành tinh của nhiệt và nước đặc biệt liên hệ mật thiết với nhau. Vấn đề là ở chỗ sự bốc hơi không chỉ qui định lượng nước tham gia vào chu trình hành tinh, mà còn quyết định sự chi phí phần chủ yếu năng lượng mặt trời do mặt Đại dương Thế giới hấp thụ được. Đồng thời sự tỏa nhiệt trong khí quyển trong khi ngưng tụ ẩm là một nhân tố năng lượng quan trọng của hoàn lưu
mỉ hơn về từng dạng tương tác.
Các quá trình tương tác của đại dương và khí quyển có dải phổ không gian - thời gian liên tục: tại vùng tần thấp của phổ này người ta nhận thấy có những quá trình bao trùm toàn Đại dương Thế giới và kéo dài nhiều thập niên và nhiều thế kỉ, còn tại vùng tần cao - những quá trình chỉ được đo bằng phần của xăngtimét và tồn tại vài phần giây. Vì lí do đó cần phải phân loại các quá trình tương tác đại dương và khí quyển theo qui mô không gian - thời gian. Hiện nay,
rộng rãi nhất:
a) Tương tác qui mô nhỏ (vi mô, địa phương); b) Tương tác qui mô trung bình (qui
c) Tương tác qui mô lớn (toàn cầu).
Tương tác qui mô nhỏ bao gồm những quá trình với chu kì 10-1 - 103 s và qui mô không gian 10-2 - 103 m, trong đó do tính chất bất đẳng hướng (bất đồng nhất) qui mô thẳng đứng đặc trưng bằng 10-2 - 101 m, còn qui mô phương ngang 100 - 103 m. Trong tương tác qui mô nhỏ diễn ra quá trình trao đổi trực tiếp nhiệt, nước, động lượng qua biên phân cách đại dương - khí quyển và hình thành tính chất chuyển tiếp rõ rệt trong các lớp biên của hai
môi trường tương tác. Ngoài ra, nhờ kết quả của sự tương tác này hình thành các sóng mặt và sóng nội, rối và một số quá trình khác làm biến đổi lớp biên khí quyển sát mặt nước.
Tương tác qui mô vừa đặc trưng bằng những quá trình phát triển trong các lớp biên của đại dương và khí quyển, chúng có kích thước phương ngang từ vài trăm mét đến hàng trăm kilômét và qui mô thời gian từ một số giờ đến vài tháng. Loại tương tác này gồm các quá trình sóng trong các lớp biên có nguồn gốc triều và quán tính, xáo trộn đối lưu và xáo trộn rối, những dao động nhiệt độ gây bởi biến thiên ngày đêm của bức xạ mặt trời (thí dụ, hoàn lưu gió đất, gió biển trong khí quyển trên vùng bờ biển).
Biến động synop nằm ở cận trên của phổ các quá trình qui mô vừa, nó bao gồm một dải rất rộng các qui mô: từ những chi tiết cấu trúc của các thành tạo khí quyển và các front đại dương (104 m) đến các kích thước của chính những thành tạo đó (106 m) và từ thời gian kéo dài của các front khí quyển (104 s) đến các chu kì tương tác của những thành tạo áp suất hoặc của các kiểu hoàn lưu khí quyển với đại dương. Cuối cùng, biến động qui mô vừa còn là đặc trưng của tất cả các dòng nhiệt, ẩm và các tính chất khác giữa đại dương và khí quyển.
Tương tác qui mô lớn bao gồm những quá trình với qui mô không gian từ vài nghìn kilômét cho đến kích thước của toàn Đại dương Thế giới và thời gian kéo dài cỡ mùa và từ năm này tới năm khác. Trong đại dương, các quá trình tương tác qui mô lớn gồm: những dao động chu kì dài của nhiệt độ nước và độ muối, sự hình thành nêm nhiệt chính, biến động của các dòng chảy đại dương chính, các hiện tượng tự dao động của hệ thống đại dương - khí quyển, sự hình thành và biến động của các cánh đồng băng ở các vùng cực v.v... Sự biến động qui mô lớn còn đặc trưng cho các dòng nhiệt, ẩm và các tính chất khác, những dòng này không chỉ có chịu sự biến thiên theo mùa rõ rệt mà cả dao động nhiều năm.
Như vậy là đối với tất cả các dải không gian - thời gian của sự tương tác, thì sự trao đổi nhiệt, ẩm và động lượng tỏ ra là một quá trình vật lý duy nhất biểu lộ ở mọi tần số. Điều này chứng tỏ rằng nó có vai trò đặc biệt lớn
trong sự hì