터너 각도

Turner angle
이 스케치는 해당 밀도 비율 값이 표시된 터너 각도 Tu(도)의 정의를 보여 줍니다.이중 확산은 낮은 조건, 중간 조건 [1]및 강한 조건에서 스케일링됩니다.

Ruddick(1983)에 의해 도입되고 J. Stewart Turner의 이름을 딴 Turner angle Tu는 이중 확산 대류를 겪을 때 비점성 물기둥의 국소 안정성을 설명하는 데 사용되는 매개변수이다.일반적으로 물의 밀도를 결정하는 온도와 염도 속성은 모두 물의 수직 구조에 반응한다.이 두 변수를 직교 좌표에 배치함으로써 축과의 각도가 안정성에 있어 두 변수의 중요성을 나타낼 수 있습니다.터너 각도는 다음과 [1]같이 정의됩니다.

여기서−1 tan은 4 사분원 아크탄젠트, α는 열팽창 계수, β는 염분 첨가에 대한 등가 계수, β는 염분 수축 계수, β는 잠재적 온도, S는 염분이다.Tu와 안정성의 관계는 다음과 같습니다.

  • -45° < Tu < 45°일 경우 칼럼은 정적으로 안정되어 있습니다.
  • -90° < Tu < -45°일 경우 확산대류에 불안정하다.
  • 45° < Tu < 90°일 경우, 염분 핑거링에 불안정합니다.
  • -90° > Tu 또는 Tu > 90°일 경우 칼럼은 Rayleigh-Taylor 불안정성에 대해 정적으로 불안정합니다.

밀도비와의 관계

터너 각도는 수학적으로 다음과 같은 방식으로 밀도 비율과 관련됩니다.

한편, 터너 각도는 다음과 [2]같은 측면에서 밀도비보다 더 많은 이점을 가지고 있습니다.

  • R의 무한ρ 스케일은 +θ에서 -θ까지 실행되는 유한 스케일로 대체됩니다.
  • 강한 운지법(1 < Rρ < 2)과 약한 운지법(2 < Rρ < 2)은 Tu 음계에서 거의 같은 공간을 차지한다.
  • δS =z 0일 때 얻을 수 있는 불확정 값은 Tu의 관점에서 잘 정의된다.
  • 각 제도와 그에 대응하는 각도는 기억하기 쉽고 Tu가 R에 해당하면ρ -Tu가 R에ρ−1 해당한다는 점에서 대칭적이다.이는 손가락의 강도와 확산감각 대류의 강도와 거의 동일한 링크입니다.

그럼에도 불구하고, 터너 각도는 열과 할로겐 층화의 다른 속성을 평가할 때 밀도비만큼 직접적으로 명확하지 않다.그 강점은 주로 분류에 있다.

물리적인 설명

해양 열과 할로겐 성층 스케치. 각각 "이중 안정", "확산" 및 "소금 핑거링"을 나타냅니다.

터너 각도는 해양 성층화와 이중 확산을 연구할 때 주로 논의된다.

터너 각도는 수직 안정성을 평가하여 물기둥의 밀도가 깊이에 따라 변함을 나타냅니다.밀도는 일반적으로 잠재적 온도 및 염분 프로파일과 관련이 있습니다. 즉, 물이 차갑고 소금기가 많을수록 밀도가 높아집니다.옅은 물이 촘촘한 물 위에 겹쳐지기 때문에 물기둥은 안정된 성층화라고 불립니다.부력은 안정적인 성층화를 유지합니다.안정성의 특징 중 하나는 Brunt-Vaisala 주파수2 N>0으로 이중안정, 열확산 및 염핑거의 3가지 상황을 포함한다.온도와 염분 양쪽에 기인하는 밀도를 고려할 때 깊이(θ//zz>0)에 따라 온도가 감소하고 깊이(sS/zz<0)에 따라 염도가 증가하는 '이중 안정' 상태가 가장 이상적이며, 따라서 물기둥은 and과 S에 대해 안정적으로 성층되어 있다.

하나의 속성이 일치하지 않더라도 물기둥은 안정성을 유지할 수 있습니다.열확산우성일 경우 염도구조가 안정되고 온도구조가 불안정할 때(θ//zz<0, sS/zz<0) 확산이 가능하다.또, 비교적 따뜻하고 염분이 많은 물이 비교적 차갑고 신선한 물(θ//zz>0, sS/zz>0) 위에 놓여 있을 때 염분 핑거링을 기대할 수 있다.이 두 경우 모두 물기둥의 수직 구조에서 난류와 혼합으로 이어진다.

터너 각도는 물기둥의 열 및 할로겐 특성을 나타낼 수 있기 때문에 수열 및 할로겐 구조를 논의하는 데 사용되며 아북극 전선의 경계를 [4]국지화하는 이점을 입증했다.

특성.

해수면(왼쪽 패널) 및 300m 깊이(오른쪽 패널)에서의 자오선 터너 각도 Tu의 글로벌 분포.a: 7~9월, b: 1~3월, Gall-Peters [5]투영.

Tippins, Duncan & Tomczak, Matthias(2003)[5]는 지표면 및 300m 깊이의 전지구적 터너 각도 분포를 조사하며, 이는 장기간에 걸쳐 바다의 전반적인 안정성을 나타낸다.300m 깊이는 대부분의 아열대에 걸쳐 사계절 내내 혼합층 아래에 있을 정도로 깊지만, 열대지방에서도 영구 열전선에 완전히 위치할 만큼 충분히 얕다는 것을 주목할 필요가 있다.

표면에서는 아극성 전선에서 아극성 전선을 향해 온도와 염도가 증가함에 따라 터너 각도는 양의 값이지만 아열대 표면 염도 최대치의 적도 측에서 자오선 염도 구배가 역전되어 음의 값이 된다.Tu는 적도 근처의 태평양과 대서양에서 다시 양성으로 변한다.남태평양의 음의 Tu 띠는 칠레 남부 해안의 많은 강우량 때문에 염도가 낮은 45°S를 따라 서쪽으로 뻗어 있다.

300m 깊이는 음의 터너 각도의 좁은 띠만 제외하고 거의 모든 곳에서 양의 Tu가 지배하고 있다.이는 해양 회오리 중심에서 가장 깊은 곳까지 가라앉았다가 적도를 향해 다시 상승하는 영구 열전선의 형태를 반영하며, 깊이와 함께 온도와 염도의 수직 구조를 나타낸다.

유용성

Turner 각도의 기능은 다음과 같습니다.

Python의 경우 GSW Oceanographic Toolbox에 gsw_ 함수로 게시됩니다.Turner_Rsubrho.

R에 대해서는 홈페이지/CRAN/gsw/gsw_Turner_Rsubrho 페이지를 참조하십시오. 터너 각도 및 밀도비.

MATLAB의 경우 GSW-Matlab/gsw_Turner_Rsubrho.m 페이지를 참조하십시오.

레퍼런스

  1. ^ a b You, Yuzhu (November 2002). "A global ocean climatological atlas of the Turner angle: implications for double-diffusion and water-mass structure". Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 49 (11): 2075–2093. doi:10.1016/S0967-0637(02)00099-7.
  2. ^ a b Ruddick, Barry (October 1983). "A practical indicator of the stability of the water column to double-diffusive activity". Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 30 (10): 1105–1107. doi:10.1016/0198-0149(83)90063-8.
  3. ^ "Turner angle - Glossary of Meteorology".{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  4. ^ Vanin, N. S. (October 2013). "An experience of using the turner angle for differentiating water structures in the Northwest Pacific". Russian Meteorology and Hydrology. 38 (10): 688–693. doi:10.3103/S1068373913100063. ISSN 1068-3739. S2CID 140608455.
  5. ^ a b Tippins, Duncan; Tomczak, Matthias (2003-11-01). "Meridional Turner angles and density compensation in the upper ocean". Ocean Dynamics. 53 (4): 332–342. doi:10.1007/s10236-003-0056-5. ISSN 1616-7341. S2CID 128706996.

외부 링크