4.19 Tông tin về đ‡ờng dẫn niệt trong ồ Baican đí đ‡ợc qua ns

D [K-1] Hệ số giãn nở nhiệt của n†ớc

h 4.19 Tông tin về đ‡ờng dẫn niệt trong ồ Baican đí đ‡ợc qua ns

Hìn át vμo ngμy 7 - 6 - 1993 phía

điều

Bai a bắc dọc theo bờ đông. Phía trên hình vẽ cho thấy đ‡ờng đẳng nhiệt (nhiệt độ

ộ

‡ờn

hồ

i tầng mật độ n‡ớc hồ sâu, các dòng cũng chảy do sự sâm nhập, tức lμ

bờ đông ở giữa l‡u vực gần Boldkova. Trong sự trồi lên n‡ớc gần bờ lμm ấm nhanh hơn n‡ớc ở phần

trung tâm hồ. Cơ chế lμm nóng khác nhau nμy vẫn ch‡a nắm bắt đ‡ợc hoμn toμn nh‡ng d‡ờng nh‡

đó ở phần nhỏ nhất của sự lμm ấm vì n‡ớc ấm t‡ơng đối từ sông Selenga, chủ yếu chảy vμo hồ

can; chảy tới phí

theo đ C) trong phần đông/tây vuông góc với bờ. ở bề mặt đ‡ờng dẫn nhiệt đ‡ợc quyết định bởi

nhiệt độ có mật độ lớn nhất (4oC), vμ xấp xỉ 1.5 km ngoμi khơi. Nh‡ cho biết ở trong hình phía d‡ới, đ- g đẳng độ muối thể hiện sự xáo trộn thẳng đứng trong vùng nμy.

ở mặt hồ gió lμ lực tác dụng chính cho các dòng, cái mμ chịu tác động cho vận tốc tr‡ợt vμ do đó cho sự khuếch tán mật độ. Ng‡ợc lại, trong tầng mật độ n‡ớc

sâu, các dòng cũng chảy do sự xâm nhập, tức lμ bằng áp lực mật độ. Ng‡ợc trong

bằng áp lực mật độ có đ‡ợc từ gradien ngang mật độ giữa cột n‡ớc gần kề vμ từ ên n‡ớc đi vμo, sự xâm nhập có thể có nguồn gốc riêng biệt (Hình 4.7) bao gồm các dòng chìm, nguồn d‡ới mặt, phần rút đi của n‡ớc d‡ới mặt, sự xáo trộn

hác nhau ở bề mặt trầm tích vμ ở đặc tính địa hình nh‡ lμ vỉa xâm nhập, khe ẹp, sự thay đổi độ sâu của mặt phân cách rối vì tính bất đồng nhất về không ian của ứng suất gió bề mặt vμ phạm vi biến động lớn giữa l‡u vực với đặc

nh sự xáo trộn khác nhau (Hình 4.22).

Trong lớp n‡ớc ở trên có nhiệt độ tăng, kết quả xâm nhập cũng từ sự lμm nóng hác nhau. Đặc biệt lμ trong các tầng n‡ớc nông của hồ. Vì giới hạn độ sâu, sự ay đổi hμng ngμy về nhiệt độ bề mặt n‡ớc lớn hơn trong phía n‡ớc nông ví dụ ong hồ mở.

Do hậu quả trong suốt thời kì lμm nóng bề mặt n‡ớc từ nhánh bên lμm lụt hồ ở (Patterson 1987). Ng‡ợc lại, trong suốt quá trình lμm lạnh, n‡ớc mặt chìm uống đáy của nhánh bên, sự tr‡ợt xuống s‡ờn dốc vμ xâm nhập vμo hồ Horsch μ Stefal (1988). Không có lí thuyết chung cho sự mô tả quá trình xáo trộn ẳng đứng. Vì dòng mật độ nằm ngang vμ sự xâm nhập, mặc dù ý nghĩa của chúng có thể trở nên biểu kiến hơn trong suốt vμi năm. Vì sự xâm nhập trực tiếp, một sơ đồ khuếch tán t‡ơng đối khó khăn để miêu tả chúng.

4.6.6.5ảnh h‡ởng của lớp n‡ớc phía trên có nhiệt độ tăng tới sự xáo trộnmật độ. mật độ.

Bề mặt mμ dọc trên nó n‡ớc chuyển động mμ không bị ảnh h‡ởng bởi một lực tái tạo đảy nổi đ‡ợc gọi lμ mặt trung lập (Mcdougall 1987). Mặt trung lập nμy gần giống nh‡ mặt đẳng mật độ. Nhiệt độ vμ độ muối thay đổi dọc theo mặt chung lập, đ‡ợc t‡ơng quan bởi DdT = Esds, ở đây T lμ nhiệt độ thế vị (ph‡ơng trình 39). Nếu n‡ớc di chuyển dọc theo mặt trung lập vμ xáo trộn với môi tr- ‡ờng n‡ớc xung quanh, n‡ớc với nhiệt độ vμ độ muối mới đựơc tạo ra. Vì ph‡ơng trình trangk tháI của n‡ớc lμ phi tuyến tính (ph‡ơng trình 29) nên l‡ơng n‡ớc mới tạo ra có tỷ trọng luôn lớn hơn tỷ trọng n‡ớc nằm trên mặt trung lập. Nh‡ đ‡ợc đề cập trong phần 4.1, hai sự đóng góp lớn nhất tới hiệu ứng không tuyến tính lμ nhiệt áp (gây ra bởi sự phụ thuộc của D vμo áp suất) vμ n‡ớc chìm (gây ra bởi sự phụ thuộc của D vμo nhiệt độ) (McDougall 1987a). Hiện t‡ợng “n‡ớc chìm” đ‡ợc nhận thấy khá phổ biết ở các hồ. Ví dụ khi cột n- ‡ớc cân bằng ở 3oC từ hồ mở vμ 5oC từ phần kết hợp gần bờ, n‡ớc xáo trộn ở 4oC nặng hơn vμ chìm xuống hiệu ứng nμy dẫn tới hiện t‡ợng dẫn nhiệt nổi bật. Hình 19 cho thấy một đ‡ờng dẫn nhiệt quan sát đ‡ợc trong hồ Baican vμo đầu mùa hè. Їờng đẳng mật độ không đổi cho thấy sự thay đổi thẳng đứng mạnh gần đ‡ờng dẫn nhiệt, xấp xỉ 1,5 km ngoμi khơi. Vì dạng hμm U(T) nh‡ lμ n‡ớc xáo trộn luôn luôn nặng hơn n‡ớc ban đầu, n‡ớc chìm không chỉ xảy ra ở nhiệt độ gần 4oC; mμ còn luôn gây ra n‡ớc chìm của chất lỏng chảy qua cân bằng bề mặt. Ng‡ợc lại, đ‡ờng nhiệt áp phụ thuộc vμo độ dốc của cân bằng bề mặt, có thể cho thấy một trong hai loại n‡ớc trồi hoặc n‡ớc chìm.

b k h g tí k th tr m x v th

4.7. Sự xáo trộn vμ những li đến sinh thái

4.7.1 Tỉ lệ thời gian của xáo trộn

Hiện t‡ợng xáo trộn trong hồ bao phủ trên một phạm vi rộng của thang giờ, từ hμng trăm tới hμng nghìn năm trong tr‡ờng hợp sự phân tầng vĩnh cửu với hai lại sóng bề mặt vμ xoáy rối (Bảng 4.13). Về một mặt, phạm vi lớn nμy phản ảnh hình ảnh lực mặt phát triển từ một mình gió thổi ra lμm khí hậu thay đổi, mặt khác khoảng thời gian cũng đ‡ợc quyết định bởi tính chất thay đổi hiện t‡ợng vật lý nơi mμ xảy ra ngay trong hồ, vấn đề nμy đ‡ợc thảo luận trong phần tiếp theo.

4.7.1.1 Giây vμ phút

Quá trình kết thúc của hệ thống xáo trộn, trong tr‡ờng hợp phạm vi ngắn vμ nhỏ, bỏ qua sự gián đoạn từ sự dao động nhẹ tới sự xáo trộn vμ do đó lμ nhân tố thiết yếu cho sự xáo trộn. ở đây, chúng ta thấy sóng bề mặt vμ sự đảo lộn rối

r‡ờng sóng ngầm, cái mμ quan trọng đối với sự ên quan của nó

đ‡ợc vẽ trong hình 4.11a. Nh‡ng vì tính chất nμy (Hình 4.11b) lμ nhỏ, chúng không tồn tại lâu, trừ phi chúng liên tục bị giảm theo năng l‡ợng từ quá trình quy mô lớn.

4.7.1.2. Giờ

Đây lμ thang giờ tiêu biểu nhất cho quá trình thuộc tầng n‡ớc nông mật độ nhỏ, măc dù sự phát triển của một vμi quá trình thuộc tầng n‡ớc sâu mật độ lớn, ví dụ , dòng xoáy gây ra bão vμ sóng ngầm đứng cũng sảy ra trong thang giờ nh‡ vậy. Trái ng‡ợc với t

xáo trộn tầng n‡ớc sâu mật độ lớn, năng l‡ợng đó thúc đẩy sự xáo trộn trong lớp n‡ớc ở trên có nhiệt độ tăng không rễ rμng chứa đ‡ợc trong đ‡ờng không xoáy. Sự phản ứng lại của lớp n‡ớc phía trên có nhiệt độ tăng tới ứng suất gió vμ thông l‡ợng nổi bề mặt khi đó lμ tức thì vμ nhanh. Thời gian phản ứng lại tiêu biểu của lớp n‡ớc phía trên có nhiệt độ tăng không phân tầng đ‡ợc cho bởi một vận tốc xoáy đặc tr‡ng uturb vμ độ sâu của lớp xáo trộn hmix

turb mix resp h h t (101)

Vận tốc xoáy đặc tr‡ng uturb đ‡ợc xác định nh‡ một hμm của vận tốc, u*= (

U W0

) /12

nếu gió thực sự xoáy trồi lên vμ khi đó ub=(h cho sự thúc đẩy

sự đối l‡u (Deardorff 1970). Thời gian trễ tiêu biểu nμy giữa sự sâm nhập của lực vμ thời gian khi rối trong lớp xáo trộn trở nên ổn định vμ sự xói mòn m phân cách rối bắt đầu. Ví dụ, số l‡ợng các g h n tốc gió w10 = 5m/s, vận tốc ma sát u*, do đó Uturb lμ khoảng 5.10-3 m/s thời l‡ợng

bề mặt, chúng ta có đ‡ợc một giá trị ub với đọ

một mạng l‡ới nhiệt giảm Hnet = -60 w m từ một khối n‡ớc ở 10 c.

mix. jb0)1/2

ặt iá trị tiêu biểu c o tresp: ứng với vậ

t | 0.5 giờ cho hmix =10 m/s. Trong tr‡ờng hợp thông l‡ợng nổi ở vị trí bề mặt gây ra c‡ờng độ do sự lμm lạnh

lớn sấp sỉ u* nếu Jbo = 10-8w/kg. Thông l‡ợng nổi nμy sẽ có kết quả, ví dụ từ

Bảng 4.13 Thang giờ đặc tr‡ng của quá trình xáo trộn trong hồ

ví dụ Thang giờ Quá trình

Giây vμ phút - Sóng bề mặt - Xoáy ng‡ợc tầng n‡ớc - Thorpe (1977) vμ Dillon (1982) - Leibovich(1983) - Sự dao động ổn định trong - Hoμn l‡u Langmuir Giờ Hình thμnh gió Sóng ngầm - Lớp xáo trộn Diurnal

- Biên của sự đối l‡u vì sự lμm nóng, lạnh khác nhau

- Sự rối loạn đối l‡u