Powierzchniowa Cyrkulacja Oceanina

F.Nansen – uwięziony na „Framie” w lodach Arktyki dryfował przez ponad rok. Zauważył, że ruch lody nie jest II do kierunku wiatru – jest odchylony od niego o 20-40 stopnie w prawo.

Prozes został wyjaśniony przez fizyka Walfrida Ekmana.

Zał. Teorii prądów wiatrowych EKmana

…

Wiatr wiejący 12h z v=1 m/s -> prąd płynący z v=0,02 m/s (ok.2% v wiatru)

Odchylenie wywołane siłą Coriolisa rośnie, gdy v przepływu maleje

Siły Tarcia działające przy górnej i dolnej powierzchacih warstw powodują, że v przeływpu maleje, a odchylenie rośnie.

Spirala Ekmana

Wypadkowy transport Ekmana odchylony o 90 stopni od kier wiatru

Grubość warstwy Ekmana: 100-200m

Teoria Ekmana, a rzeczywisty ocean:

Głębokość –płytkie wody przeciwdziałają rozwojowi pełnej spirali Ekmana

Gęstość – nie jest stałą, jej różnice wywołują cyrkulację głębokowodną. Prądy głębibnowe płynące w różnych kier oddziałują na cyrkluację pow.

Przyczyny powst gradientu ciś:

-wychylenie pow wody

- poziomoe zróżnicowanie gęstości wód

- współdziałanie powyższych czynników

Prąd geostroficzny – prąd, w którym przepływ wymuszony jest poziomym gradientem ciś i odchylany przrz siłę Coriolisa. W yk ladzie, w którym te 2 siły sięrównoważą prąd geostroficzny płynie II do linii gradientu

Płytkie wody i tarcie – powstaje denna odwrócona spirala Ekmana przeciwdziałająca rozwojowi spirali pow -> prąd płynący w przynliżeniu zgodnie z gradientem ciś, tzw. Prąd gradientowy

Strefa konwergencji ocean. – napływ wody - prądt zstępujące (downwelling oceaniczny)

Strefa dywergencji ocean – odpływ wody – prądt wstępujące (Upwelling oceaniczny)

Upwellingi w przybrzeżach i na otwartym oceanie

Upwelling przybrzeżny:

- częstszy tam gdzie wąskie szelfy

0 zwykle przy W krawędział kontynrntów

- okresowo wzmacniany/ osłabiany

Zachodnie prądy geostroficzne – ciepłe (np. Prąd zatkowy)

- wąskie, szero <100km

-głębokie do 2km

-ostra granica z systemem cyrkulacji przybrzeżnej

-przeciwdziałają upwellingowi przybrzeżnemu

- szybkie: v = setki ma/dzień

-w wody z niskich sszer geograf, zubożone w nutrienty, nieproduktywne

Wschodnie prądy geostroficzne – zimne (np. Prąd Kalifornijski)

-szerokie – 1000km

0 płytkie < 500m

- wolne: v = dziesiąki km/dzień

- częsty upwelling przybrzeżny

-niewyraźna granica z systemami cyrkulacji przybrzeżnej

- wody ze średnich szer geograf.

Głębinowa cyrkulacja oceaniczna

Generowana:

-cyrkluacją powierzchniową

- zmianami gęstości wód ocean.

Zmiana gęstości wód wynika z:

- zmian temp -> cyrkuylacja termohalinowa

- zmian zasolenia ->A

- zmian koncentracji zawiesiny

Prądy konturowe – głębokomorskie prądy termohalinowe płynące w przybliżeniu równolegle do konturów batymetrycznych, w miarę stałe

Procesy Eoliczne

1. Małe wartości tau0 pourszającego się powietrza -> rozmiary ziaren transportowanych po powierzchni są mniejsze

2. Małe wartości siły wyporności działającej w powietrzu na ziarno kwarcu powodują, że v opadania ziaren w powietrzu >> v opadania ziaren w wodzie.

Sprawia, że:

- transport piasku i żwiru przez turbulencję jest utrudniony

- transport w obciążeniu dennym jest zdominowany przez efekty kolizji!

Dominuje trans1port: saltacja i pełznięcie powierzchniowe

3. Warstwa materiału transport w obciążeniu dennym w powietrzu jest grubsza niż w wodzie

4. Powietrznba warstwa przyścienna jest nieporównywalnie grubsza (10 do 2 – 1- do 4m) w stos do warstw przyściennych najgłębszych rzek.

5. Efekt kolizji ziaren powodują o wiele szybszą abrazję i obtoaczanie ziaren

Erozja Eoliczna:

Deflacja – usuwanie luźnego materiału (zairen) z podłoża przez wiatr -> bruki deflacyjne

Korazja – niszczenie i polerowanie powierzchni skały ziarnami niesionymi przez wiatr

Mechanizmy transportu eolicznego:

1. unoszenie w zawiesinie

- konwekcja termiczna (obszary suche i półsuche) – ziarna frakcji pyłowej przenoszone na znacznych wysokościach na odległość setek i tysięcy km

Np. burze pyłowe

- chwilowe unioszenie w zawiesinie w wyniku oderwania strumienia wiatrowo-piasczystego od grzbietu wydmy – w ten sposób mogą być transportowane ziarna frakcji piasku

2. Saltazja

Dominujący rodzaj transportu eolicznego.

Zapoczątkowanie wymaga większej prędkości wiatru niż jej podtrzymanie. (do sił kohezji dochodzą siły elektrostatycznego przyciągania)

Długość skoków saltacyjnych zależy od uziarnienia materiału podłoża.

3. pełznięcie powierzchniowe

W ten sposób transportowane są głównie ziarna grubego piasku i żwiru, czyli te, które są za ciężkie do transportu saltacyjnego.

Ważne:

- spowodowane saltacją

- ziarno saltujące padając na podłoże jest w stanie przesunąć ziarno o 6x większej średnicy i 200x większej masie niż średnica imasa własna ziarna saltującego.

Udział tego r. transportu w transporcie eolicznym szacuje się na 20-25%

F. akumulacji

1. Riplemarki piasczyste

- asymetryczne

- proste grzbiuety, częsta bifurkacja

- śred ziaen: 0,15 – 1mm

- H: 0,5 – 1 cm

Rozstęp uwarunkowany głównie uziarnieniem, przy wzroście prędkości wiatru rozstęp się nie zwiększa, ale riplemarki się spłaszczają. Przy v = 11m/s riple się rozwiewane

Migracja eolicznych riplemarków piaszczystych -> laminacja pozioma (często niewidoczna w dobrze wysortowanym piasku!)

2. Riplemarki żwirowe

Char

-symetryczne

- grzbiety nieregulrane, często barchaniodalne

- frakcja 1-4mm

L: do 20 m

H 2,5-60cm

Strukt wewn:

-dobrze rozwinieta laminacja przekątna (szczególnie w grn. Cz. Ripla)

-kierunki zapadania lamin mogąbyć różne (wynik zmiany kier wiatru)

-najgrubsze, najcięższe ziarna skoncentrowane w grzbiecie

3. Wydmy

Typ wydmy determinowany przez:

- dostępność piasku

Obfita dotawa: seifry, wydmy poprzeczne

Mała: barchany

- pr i stałość kier wiatru

Zmienny kier: wydmy gwiaździste

-Szatę roślinną

Stabilizacjia osadów przez rośliny: Wydmy paraboliczne

Char:

Frakcja: 0,2-1mm

L: 25-250m

H: < 150m

Strukt wewn:

- dobrze rozwinieta laminacja przekątna

- warstwowania przekątne w dużej skali: miąższość zestawów często osiąga 30m

- wysoki kąt zpadania lamin przekątnych 20-35 stopni

- dominuje laminacja przekątna tangencjalna

- zazębianie się zestawów o przeicywnym kier zapadania lamin przekątnych (zig-zag structure)

- liczne pow reaktywacji

- częste struktury deformacyjne (drobne fałdki, uskoki)

Barchany to jedyne wydmy identyfikowane w zapisach kopalnych

4. Draa

Char:

-frakcja o,2-0,6 mm

-L < 4 km

-H do 400m

-identyfikowane podst zdjęść lotniczych i satelitarnych

- pokryte drugorzędnymi formami: wydmami i riplmarkami

-współcześnie ywstępują tylka na pustyniach, gdzie miąższość pokrywy piaskujest rzędu setek m, np. Shara, PŁw. Arabski

5. Riplemarki adhezyjne

Adhezja -= przyleganie, przyczepność

-Powstają w wyniku nawiewania ziaren piasku na wilgotne podłoże, na którym zostają unieruchomione

-ziarna piasku, które opadły zostają zwilżone wskutek wzniosu kapiralnego i tym sposobem przechwytują kolejne ziarna

- zmienny kierunek wiatru -> riplemarki ahezyjne przekształcone w brodawki adhezyjne

Char:

-grzbiety silnie asymetryczne: stok dowietrzny b. stromy niż zawietrzny

-grzbiety nadbudowywane przeciwnie od kierunku wiania wiatru

-bgzbiety nieregulaene, ale ustawione prostopadle do kierunku wiatru

-L = 1-20mm i więcej

-H= kilka mm – kilka cm