海洋輸運過程ppt課件(參考版)
2025-05-02 02:55本頁面
【正文】 136 物質(zhì)輸運的若干問題 思考題 1. 物質(zhì)輸運用什么物理量來表達(dá)？ 2. 淡水輸運如何計算？ 3. 濃度為 C的物質(zhì)通量如何計算？ 4. 海洋動力沉積有幾種物質(zhì)輸送功能？ 5. 中尺度渦的輸運特點是什么？ 6. 什么是歐拉輸運，什么是拉格朗日輸運？ 7. 輸運、擴(kuò)散、分散、平流之間是什么關(guān)系？ 。 134 中尺度渦輸運 167。 132 淡水輸運 167。 第 13章內(nèi)容 167。在潮流比較強(qiáng)的海域，由于存在斯托克斯漂流，漂浮在海面上或融解于上層海水中的物質(zhì)往往不是歐拉輸運，而是拉格朗日輸運。為適應(yīng)實際情況用分散系數(shù)表達(dá)實際的輸運過程與擴(kuò)散過程的聯(lián)合作用。 輸運與分散的關(guān)系 在環(huán)境研究中，用擴(kuò)散過程的實際參數(shù)不足以描述物質(zhì)的擴(kuò)散速度，實際物質(zhì)擴(kuò)展到更大的空間主要是由于輸運，而不是擴(kuò)散。 在有些時候，有人將擴(kuò)散過程也看做是一種輸運過程，認(rèn)為擴(kuò)散過程也形成了物質(zhì)事實上的輸運。而擴(kuò)散改變物質(zhì)內(nèi)部的相對分布，不論這種物質(zhì)漂流到什么地方。流動帶動不均勻的物質(zhì)移動，改變了不均勻物質(zhì)的分布。因此，物質(zhì)輸運表達(dá)的是輸運量或輸運率，是平流的物理基礎(chǔ)，而平流表達(dá)的是輸運對濃度變化的影響。 然而，如果物質(zhì)是均勻的，即沒有濃度的梯度，則平流項為零，意味著平流項對物質(zhì)濃度的變化沒有貢獻(xiàn)。平流項表達(dá)的是平流對廣義濃度變化的貢獻(xiàn)。由于平流項首先與流動本身有關(guān)，是受流動影響的項。 136 物質(zhì)輸運的若干問題 ? 輸運與平流的關(guān)系 ? 輸運與擴(kuò)散的關(guān)系 ? 輸運與分散的關(guān)系 ? 歐拉輸運與拉格朗日輸運 輸運與平流的關(guān)系 對于融解物質(zhì)的輸運是以流動為基本載體的，以體積通量或質(zhì)量通量為參量。真正能減少污染物質(zhì)總量的是生物降解過程，可以將一些污染物還原成沒有毒性的化學(xué)元素或化合物。但是，這種沉積也是污染物質(zhì)轉(zhuǎn)移的一種方式，暫時地減少了海水中的污染物，一旦遇到強(qiáng)風(fēng)攪拌，沉積的污染物質(zhì)會發(fā)生再懸浮，成為海域的重要污染源。 ? 因此，輸運過程只是將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)移到其他地方，并不能減少海水中污染物質(zhì)的量。一個有較強(qiáng)凈輸出能力的海域?qū)盐廴疚镔|(zhì)很快輸送到海域之外，形成比較大的環(huán)境容量。 ? 決定海洋自凈能力的有兩個主要因素，一個是海域流動對污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)移能力，一個是生物過程對污染物質(zhì)的降解能力。污染物質(zhì)的濃度超過環(huán)境容量的限制就形成海洋污染。環(huán)境容量定義為：在充分利用海洋的自凈能力和不造成污染損害的前提下，某一特定海域所能容納的污染物質(zhì)的最大負(fù)荷量。海洋中有各種各樣的污染物質(zhì)，主要包括：可溶性污染物以化學(xué)需氧量 (COD)或生化需氧量 (BOD)，重金屬的污染物，輕質(zhì)污染物（如溢油等）。 ???? dVCM v渦旋引起的水體輸送 167。對于連續(xù)輸運的物質(zhì)采用通量描述，對于特定長度的時間可以得到輸運的總量，單位是 kg。 中尺度渦輸運的表達(dá)方式 ? 中尺度渦的輸運特性決定了這種輸運是間歇性的，如果只有一個渦到達(dá)，只能產(chǎn)生一次性的輸運。在有些海域存在中尺度渦輸運，有些海域沒有。 ? 但是，從海洋整體運動來看，中尺度渦的輸運作用極大地擴(kuò)大了不同水體相互聯(lián)系的尺度，相當(dāng)于形成了海水更大范圍的混合，因此，在理解上有人將中尺度渦輸運的結(jié)果認(rèn)為是大尺度混合的結(jié)果。 ? 中尺度渦對海洋中物質(zhì)的混合有重要貢獻(xiàn)。而發(fā)生在極區(qū)的渦旋由于海水的耗散很弱，中尺度渦的壽命很長，觀測到的最長壽命的渦大于半年。由于中尺度渦攜帶有大量動能，其消亡速度不會很快。有的中尺度渦在產(chǎn)生之后繼續(xù)從主流擷取能量，維持自身的發(fā)展；而從主流分離出去的中尺度渦失去能量的持續(xù)供給，會逐漸走向消亡。中尺度渦在運移過程中攜帶了大量水體，一個水平尺度為 50km，垂直尺度為 100m的中尺度渦可以攜帶 5 106m3的水體，形成了海水的大規(guī)模輸運。中尺度渦產(chǎn)生于流動的不穩(wěn)定，從流動中分離出來。中尺度渦的形態(tài)和產(chǎn)生機(jī)制在第 7章做了介紹。 各種沉積動力過程的差異 ? 河口附近的沉積 ? 陸架海域的沉積 ? 陸架海盆相互作用 ? 來自海洋表面的沉積 ? 海洋生物物質(zhì)的沉積 ? 沉積過程的度量 167。因此，我們對推移運動和密度流的了解很少。這兩種輸運方式還無法定量給出，因為缺乏有效的觀測手段和研究手段。然而，如果需要了解沉積速率，需要在海洋中布放帶有沉積物捕獲器的潛標(biāo)，直接采集下沉過程中的物質(zhì)，直接測量沉積率。垂向輸運通量表征了轉(zhuǎn)換效率。懸浮性顆粒物質(zhì)的輸運與溶解性物質(zhì)的輸運一樣，也需要知道其“濃度”，單位為kg/m3，然后計算質(zhì)量通量。海洋沉積過程導(dǎo)致動植物殘骸以顆粒有機(jī)碳的形式沉積到海底，長期埋藏起來，真正形成了海洋對大氣二氧化碳的吸收。浮游植物進(jìn)入海洋生物的食物網(wǎng)，形成的海洋生態(tài)系統(tǒng)具有特定的固碳能力。這些沉積物表征了不同種
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