تطور الهياكل الدرج في الحمل الحراري انتشارية

المزدوج الحراري انتشارية (DDC) واحدة من أهم العمليات خلط الرأسي. يحدث عندما تسيطر التدرجات مكونات مفردة اثنين أو أكثر من اتجاهين متعاكسين، التي يكون فيها المكونات اختلافاً ديفوسيفيتيس الجزيئية¹توزيع الكثافة العمودية لعمود المياه الطبقية. فإنه يحدث على نطاق واسع في علوم المحيطات²الغلاف الجوي³، الجيولوجيا⁴، والفيزياء الفلكية⁵، علم المواد⁶، والمعادن⁷، و الهندسة المعمارية⁸. DDC موجود في ما يقرب من نصف المحيط العالمي، ولها آثار هامة على المحيطات مقياس متعدد العمليات والتغيرات المناخية حتى⁹.

هناك وضعان الأولية ل DDC: الملح الإصبع (SF) وانتشارية الحراري (DC). سادس يحدث عندما الماء الحار والمالح الخازنة الجماهيري المياه الأكثر برودة، وأعذب في بيئة طبقية. عند المياه الحارة والمالحة تقع تحت الماء البارد والطازج، وستشكل وحدة تحكم المجال DC. ميزة رائعة من وحدة تحكم المجال DC أن درجة الحرارة والملوحة والكثافة من رأسية مثل الدرج، تتألف من التيرنانت متجانسة كونفيكتينج الطبقات والواجهات رقيقة، وطبقية بشدة. العاصمة يحدث أساسا في خطوط العرض المرتفعة المحيطات وبعض البحيرات المالحة الداخلية، مثل القطب الشمالي والقطب الجنوبي المحيطات، بحر أوخوتسك، والبحر الأحمر وبحيرة كيفو الأفريقية¹⁰. في المحيط المتجمد الشمالي، وتوجد سلالم DC على نطاق الحوض والمستمرة في^11،العلوي وأعماق المحيطات¹². له تأثير هام على ديابيكنال الاختلاط في المحيط العلوي، وقد تؤثر تأثيراً كبيرا الجليد الذوبان، الذي يثير مؤخرا مصالح أكثر وأكثر في المجتمع علوم البحار¹³.

كان أول من اكتشف هيكل الدرج DC في المحيط المتجمد الشمالي في عام 1969¹⁴. وبعد ذلك، بادمان & ديلون¹⁵، تيمرمانز وآخرون. ¹¹، سيريفاج & Fer¹⁶، تشو & لو¹²، غوثري وآخرون. بيبيفا & تيمرمانز¹⁸، ¹⁷وشبلي وآخرون. ¹⁹ تقاس سلالم DC في أحواض مختلفة من المحيط المتجمد الشمالي، بما في ذلك الرأسي وجداول أفقية لطبقة كونفيكتينج وواجهة، وعمق وسمك إجمالي من الدرج، نقل، عمليات DC في الحرارة العمودي الدوامة المتوسطة المدى والتغيرات الزمنية والمكانية لهياكل الدرج. شميد وآخرون. ²⁰ وسومر et al. ولاحظ ²¹ سلالم DC باستخدام التعريف المجهرية في بحيرة كيفو. أنها أفادت بميزات الهيكل الرئيسي وتدفقات الحرارة من العاصمة ومقارنة تدفقات الحرارة المقاسة مع الصيغة حدودي الموجودة. مع تجهيز تحسين سرعة الكمبيوتر، المحاكاة العددية للعاصمة وقد أجريت مؤخرا، على سبيل المثال، دراسة الواجهة الهيكل وعدم الاستقرار، ونقل الحرارة من خلال واجهة، طبقة الحدث المندمجة، وذلك على^{22، 23 , 24}.

وعززت المراقبة الميدانية إلى حد كبير فهم المحيطات DC لعلماء المحيطات، ولكن القياس بقوة محدودة من بيئات غير محدد التدفق المحيطي والصكوك. على سبيل المثال، واجهة العاصمة مقياس عمودي صغير للغاية، أرق من 0.1 متر في بعض البحيرات والمحيطات²⁵، وهناك حاجة إلى بعض الصكوك ذات الدقة العالية الخاصة. وتبين التجربة المعملية مزاياه الفريدة في استكشاف القوانين الدينامية والدينامية الحرارية الأساسية للعاصمة. مع تجربة مختبرية، أحد مراقبة تطور الدرج DC، وقياس درجة الحرارة والملوحة، وتقترح بعض تيقنها لل^26،التطبيقات المحيطية²⁷. وعلاوة على ذلك، في تجربة مختبرية، المعلمات التي تسيطر عليها والشروط هي سهولة تعديلها كما هو مطلوب. على سبيل المثال، أولاً تيرنر محاكاة الدرج DC في المختبر في عام 1965، واقترحت تحديد المعايير والثوابت نقل حرارة عبر واجهة انتشارية، التي تم تحديثها بشكل متكرر وتستخدم على نطاق واسع في الملاحظات المحيطية في الموقع ²⁸ .

في هذه الورقة، بروتوكول تجريبي مفصلة وصف لمحاكاة عملية تطور من الدرج العاصمة، بما في ذلك توليد وتطوير والاختفاء، في المياه المالحة طبقية ساخنة من أسفل. يتم قياس درجة الحرارة والملوحة بصك الحجم الصغير، فضلا عن سلالم DC التي يجري رصدها مع تقنية شادووجراف. ويرد في الإعداد التجريبية، عملية تطور، وتحليل البيانات، ومناقشة النتائج بالتفصيل. بتغيير الأولى وشروط الحدود، يمكن استخدام هذا الإعداد التجريبية وطريقة لمحاكاة الظواهر المحيطية الأخرى، مثل الحراري الأفقي المحيطية، الانفجارات الحرارية المائية في أعماق البحار، وتعميق الطبقة السطحية المختلطة، أثر الغواصة الطاقة الحرارية الأرضية في الدوران المحيطي، وهلم جرا.