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Bewegung an den Küstenrändern

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An der Küste kann die Coriolis-Kraft zu einer Zirkulation führen, die nährstoffreiches Material an die Oberfläche zieht (Ekman-Transport).

>Modell

ID:(1578, 0)



Mechanismen

Iframe

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Code
Konzept

Mechanismen

ID:(15446, 0)



Ekman Transport

Konzept

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Cuando existen corrientes en dirección del ecuador en los lados oeste en bordes continentales, la ecuación de Coriolis para el plano con

$ a_{s,y} = - f v_x $



implica que existe una corriente que se aleja de la costa. Esto genera una corriente que lleva aguas frías ricas en nutrientes a la superficie:

Este transporte se denomina el transporte de Ekman.

ID:(11679, 0)



Charakterisierung der Ozeanschichten

Bild

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Durch Ekmans Transport verschieben sich die Grenzen zwischen den Oberflächenschichten und den tiefsten Schichten im Ozean. Diese sind durch plötzliche Änderungen der Parameter in Abhängigkeit von der Temperatur gekennzeichnet. Insbesondere gibt es Änderungen in:

Temperatur (Thermokline)
Salzgehalt (Halokline)
Dichte (Pyknokline)

ID:(11684, 0)



Invers Ekman Transport

Bild

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Si se invierte el sentido del viento para el transporte de Ekman se tiene el proceso inverso (si v_x es negativo a_{s,y} se vuelve positivo).

En este caso se tiene que con la velocidad hacia los polos resulta

$ a_{s,y} = - f v_x $



Esto implica que existe una corriente que va hacia la costa evitando que los nutrientes lleguen a la superficie:

ID:(11680, 0)



Aufwärtszonen (upwelling)

Bild

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Existen distintas zonas en el mundo en donde por vientos, ya sea en forma permanente o estacional, existe surgencia. Esto lleva a que en estos lugares las corrientes que van en dirección de la costa arrastran aguas frias ricas en vida en dirección de la superficie con lo que se favorece la vida en la superficie.

ID:(11700, 0)



Modell

Top

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Parameter

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$f$
f
Coriolis-Faktor
rad/s
$\rho$
rho
Dichte des Meerwassers
kg/m^3
$u_e$
u_e
Ekmans Geschwindigkeit
m/s
$\pi$
pi
Pi
rad
$C_D$
C_D
Widerstandsbeiwert
-
$A_z$
A_z
Wirbelviskosität zum vertikalen Mischen
m/s^2

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$Q$
Q
Ekman Transport
m^2/s
$D_E$
D_E
Ekmans Tiefe
m
$\rho_a$
rho_a
Luftdichte
kg/m^3
$\tau_w$
tau_w
Vom Wind erzeugte Spannung
Pa
$U$
U
Windgeschwindigkeit
m/s

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen: zu , dann die Variable auswählen: zu

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Variable Gegeben Berechnen Ziel : Gleichung Zu verwenden




Gleichungen

#
Gleichung

$ D_E =\sqrt{\displaystyle\frac{2 \pi A_z }{ f }}$

D_E =sqrt( 2 * pi * A_z / f )


$ Q = D_E u_e $

Q = D_E * u_e


$ \tau_w = \rho_a C_D U ^2$

tau_w = rho_a * C_D * U ^2


$ u_e =\displaystyle\frac{ \tau_w }{ f \rho_w D_E }$

u_e = tau_w /( f * rho_w * D_E )

ID:(15443, 0)



Vom Wind erzeugte Oberflächenspannung

Gleichung

>Top, >Modell


Die Energiedichte des Windes ist eine Funktion von die Luftdichte ($\rho_a$) und die Windgeschwindigkeit ($U$) in der Form

$\displaystyle\frac{1}{2}\rho_aU^2$



Wenn nur ein Teil der Energie übertragen wird, kann die Vom Wind erzeugte Spannung ($\tau_w$) als die Energiedichte multipliziert mit einem Faktor die Widerstandsbeiwert ($C_D$) modelliert werden:

$ \tau_w = \rho_a C_D U ^2$

$\rho_a$
Luftdichte
$kg/m^3$
8606
$\tau_w$
Vom Wind erzeugte Spannung
$Pa$
8603
$C_D$
Widerstandsbeiwert
$-$
8604
$U$
Windgeschwindigkeit
$m/s$
8609

ID:(11718, 0)



Ekmans Tiefe

Gleichung

>Top, >Modell


Die Spannung an der Meeresoberfläche, die durch den Wind erzeugt wird, wird durch Wirbel in die Tiefe übertragen, was dazu führt, dass die Wassermasse mitgezogen wird. Die Tiefe des Wassers, oder die Ekmans Tiefe ($D_E$), das mitgezogen werden kann, hängt davon ab, wie die Energie in tiefere Schichten diffundiert, was die Wirbelviskosität zum vertikalen Mischen ($A_z$) entspricht. Es ist, mit der Coriolis-Faktor ($f$), gleich:

$ D_E =\sqrt{\displaystyle\frac{2 \pi A_z }{ f }}$

$f$
Coriolis-Faktor
$rad/s$
8600
$D_E$
Ekmans Tiefe
$m$
8607
$\pi$
Pi
3.1415927
$rad$
5057
$A_z$
Wirbelviskosität zum vertikalen Mischen
$m^2/s$
8610

ID:(11670, 0)



Ekman Strömungsgeschwindigkeit

Gleichung

>Top, >Modell


Die durch den Wind erzeugte die Vom Wind erzeugte Spannung ($\tau_w$) führt zur Oberflächengeschwindigkeit des Ozeans oder die Ekmans Geschwindigkeit ($u_e$), die wiederum durch die Corioliskraft, dargestellt durch der Coriolis-Faktor ($f$), den Ekman-Transport erzeugt. Dies geschieht mit die Dichte des Meerwassers ($\rho$) und die Ekmans Tiefe ($D_E$):

$ u_e =\displaystyle\frac{ \tau_w }{ f \rho_w D_E }$

$f$
Coriolis-Faktor
$rad/s$
8600
$\rho_w$
Dichte des Meerwassers
$kg/m^3$
8605
$u_e$
Ekmans Geschwindigkeit
$m/s$
8608
$D_E$
Ekmans Tiefe
$m$
8607
$\tau_w$
Vom Wind erzeugte Spannung
$Pa$
8603

Mit die Vom Wind erzeugte Spannung ($\tau_w$) über der Oberfläche $S$ des Ozeans entsteht eine Kraft:

$F = \sigma_w S$



die auf die Masse $m$ wirkt, die aus die Dichte des Meerwassers ($\rho$), die Ekmans Tiefe ($D_E$) und der Oberfläche $S$ berechnet wird:

$m = \rho_w S D_E$



Da die Beschleunigung $a$ durch die Corioliskraft mit die Ekmans Geschwindigkeit ($u_e$) erzeugt wird:

$a = \displaystyle\frac{F}{m} =\displaystyle\frac{\sigma_w S}{\rho_w D_E S} = \displaystyle\frac{\sigma_w}{\rho_w D_E} = f u_e$



ergibt sich:

$ u_e =\displaystyle\frac{ \tau_w }{ f \rho_w D_E }$

ID:(11701, 0)



Ekman Transport

Gleichung

>Top, >Modell


Mit die Ekmans Geschwindigkeit ($u_e$) und die Ekmans Tiefe ($D_E$) kann das transportierte Volumen abgeschätzt werden, oder der Ekman Transport ($Q$):

$ Q = D_E u_e $

$Q$
Ekman Transport
$m^2/s$
8611
$u_e$
Ekmans Geschwindigkeit
$m/s$
8608
$D_E$
Ekmans Tiefe
$m$
8607

ID:(11702, 0)