Upload
callia
View
125
Download
10
Embed Size (px)
DESCRIPTION
YFO0010 Sissejuhatus okeanograafiasse ja limnoloogiasse 1. Vee ja ainete ringkäik looduses viibeaeg. Veevahetus ja viibeaeg: “vanni” näide. sissevool Q in. ühik: ruumala/aeg (m 3 /s). statsionaarne olek V = const Q in = Q out. Viibeaeg T r = V/ Q in. ruumala V. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
YFO0010 Sissejuhatus okeanograafiasse ja limnoloogiasse
1. Vee ja ainete ringkäik loodusesviibeaeg
Veevahetus ja viibeaeg: “vanni” näide
sissevool Qin
väljavool Qout
ruumala V ViibeaegTr = V/ Qin
statsionaarne olekV = const Qin= Qout
ühik: ruumala/aeg (m3/s)
outin QQdtdV
Atmosfääri vesi 0.001%V=14·103 km3 T=10 päeva
Polaarjää 1.65%V=24·106 km3
T=10 000 aastat
Maismaa vesiV=88·106 km3
Jõed 0.0001%V=1200 km3 T=12 päeva
Järved 0.016%V=230·103 km3 T=10 aastat
Pinnase niiskus 0.005%75·103 km3 T=2-50 nädalat
Bioloogiline vesiV=10 km3
Põhjavesi 4.39%V=64·106 km3
T=10 000 aastat
Põhjavesi aktiivses kihisV=4·106 km3 T=300 aastat
Maailmameri 93.93%V=1370·106 km3
T=2600 aastat
Globaalne veeringe
Veeaur atmosfääris
sr e
eH 100
se
e
suhteline niiskus
Veeauru hulka õhus saab määratleda veeaurutihedusega V (absoluutne niiskus) või veeaururõhuga e (nn puhta auru rõhk eeldusel, et muidgaase ei arvestata) mis on omavahel seotud gaasiolekuvõrrandi kaudu
TRe VV
kus aV RR 609.1 on veeauru erikonstant jaaR 287.05 J·kg-1·K-1 on kuiva õhu erikonstant.
Iga temperatuuri jaoks leidub maksimaalne, ainulttemperatuurist sõltuv nn. küllastav aururõhk semille korral aur hakkab kondenseeruma.
adiabaatiline temperatuuri gradient(adiabatic lapse rate)
dpcg
zdTd
= 9.8 K km-1
tõustes õhk jahtub rõhu kahanemise tõttu...
Tõusvaid õhuvoolusid ning sademeid tekitavad:1) maapinna reljeef (mäed)2) konvektsioon (tiheduslik tõusmine) erineva soojenemise tõttu3) tuulte konvergents (horisontaalne kokkuvoolamine)4) frondid
Sademete moodustumine
Keskmine aastane sademete hulk (cm)
Aurumine
walawam qqUcE 10
veekogu kohal kg m-2 s-1
10U - tuule kiirus 10 m kõrgusel
Vq - eriniiskus, veeauru suhteline kontsentratsioon ,
kus V on veeauru tihedus on niiske õhu (veeaur + kuiv õhk) tihedus15.1lawc - empiiriline nn Daltoni koefitsient
a - õhu tihedus
Vabast veest toimuvat aurumist nimetataksepotentsiaalseks aurumiseks Ep, midamõõdetakse meteojaamade aurumistankides.
Võrreldes vaba veepinnaga on maismaaltaurumine väiksem.
Parasvöötme metsades moodustabaurumine E kuivadel aastatel 25%potentsiaalsest aurumisest Epning märgadel aastatel 35%.
Aurumist mõjutab tugevalt põllumajandusning muu maakasutus. Põldudel ja rohumaadelon aurumine väiksem kui metsas, seetõttumetsastumine suurendab aurumist ningvähendab äravoolu.
ühik: ruumala/pindala/aeg = pikkus/aeg
Sademete ja aurumise vahe P-E
ühik: ruumala/pindala/aeg = pikkus/aeg
Käivitajaks on sademete ja aurumise
vahe P-E
Äravoolu moodustumine valgalas
ühik: ruumala/aeg
valgala veehulga
muutus dtdV
sademed Pq aurumine Eq
äravool Q
äravool põhjavette Qg
gqq QQEPdtdV
APPq AEEq
Ühesuguse P-E korral on äravool võrdeline valgala pindalaga A
Peipsi järve valgala
väljavool Narva jõest
vee viibeaeg 2-3 aastat
Ainevahetus ja viibeaeg: “vanni” näidesissevool Qin (m3/s)
kontsentratsioon Cin (kg/m3)
sisendvoog Fin = Cin Qin (kg/s) või ainevoog ilma vooluta
aine mass M = C V
ViibeaegTr = M/ Fin
statsionaarne olekM = const Fin= Fout
väljavool Qout (m3/s)
kontsentratsioon Cout (kg/m3)
väljundvoog Fout = Cout Qout (kg/s) või ainevoog ilma vooluta
allikas
neel
ainevoog ilma vooluta: näiteks atmosfäärist, settesse
outin FFdt
dM
Mere veevahetus, Knudseni bilanss
Tiheduse sõltuvus temperatuurist erinevate soolsuste korral
995
1000
1005
1010
1015
1020
0 5 10 15 20 25Temperatuur
Tihe
dus
S=0
S=5
S=10
S=15
S=20
S=25
Tiheduse sõltuvus soolsusest erinevate temperatuuride korral
995
1000
1005
1010
1015
1020
0 5 10 15 20 25Soolsus
Tihe
dus T=0
T=5
T=10
T=15
T=20
T=25
pST ,,
Puhta (mageda) vee suurim tihedus 1 g/cm3 = 1000 kg/m3 on normaalrõhu ( p760 mm Hg = 1013.25 mb =1013.25 hPa) korral temperatuuril 4oC (joonis 1.4). Läänemere mõõdukalt soolasel veel 75S PSU ( promilli)on maksimaalne tihedus temperatuuril 2-2.50C. Soolase vee jäätumistemperatuur on väiksem kui magedal veel.Ookeanis soolsusel 35 PSU võib vesi olla vedelas olekus temperatuuridel –1.50C.
Merevee tihedus
…liikumiste ajamastaap > tundvertikaalne rõhugradiendi jõud = raskusjõud ruumiühiku kohta
gdzdp
Rõhkude vahe sügavuste 2z ja 1z vahel, const
1212
2
1
zzgzpzpdzdzdpz
z
Rõhk sügavusel h ( hz 1 ),veetaseme hälve 02z
hgpp 0
kus 0p - atmosfäärirõhk
Tiheduse vahemik 1000-1025 kg m-3
1 m sügavust 1 dbar rõhu järgi
Hüdrostaatiline tasakaal
Hüdrostaatiline stabiilsus
kontsentratsioonibasseinid:aurumine domineerib
lahejenemisbasseinid:magevee voog domineerib
nagu Vahemeri nagu Läänemeri
Läänemere Läänemere
kontseptsioonid:kontseptsioonid:
• tohutu estuaarsuuremastaabilised protsessidvahetus basseinide vahel• suur järvtuuletsirkulatsioonpinna- ja siselainedtermokliini evolutsioon• väike ookeanfrondidmesomastaapsed keerisedtermohaliinsed efektid ja peenstruktuur
tüüpiline soolsuse lõige
Süsteem meri-atmosfäär-maismaa
E,P - aurumine ja sademed mere ja maismaa kohal,W - mere kohal mõjuv tuulepinge,H - soojusvahetus mere ja maismaa kohal, kaasaarvatud kiirgus,R - mageda vee juurdevool maismaalt jõgede kaudu,L - atmosfääri külgvahetus kaugemate piirkondadega,Qout - merevee väljavool ookeani,Qin - ookeani vee juurdevool,Qup - soolasema kihi vertikaalne tõus ookeani vee
juurdevoolu tõttu,Qent - magedama kihi kaasahaare soolasemasse kihti
(entrainment) halokliini sügavuse tasakaalustamiseks,M - vertikaalne difusioonilaadne segunemine
soolasema ja magedama kihi vahel.
Euroopa merede valgalad
Eutrofeerumise efektid:• massilised vetikate vohamised• hapnikupuudus• elustiku degradeerumine
Toitainete liigne koormus eutrofeerumine
Lämmastiku koormus Fosfori koormus
Fütoplanktoni kasv on limiteeritud kas N või P poolt
Sinivetikad võivad fikseerida N õhust, kasv on limiteeritud P poolt mis võib pärineda setetest kui hapnikutingimused on halvad
Talvised toitainete kontsentratsioonid pinnakihid
näitavad toitainete varu järgmiseks produktiivseks sesooniks
EEA, 1999
Väetiste kasutaminevs talvised toitained
P
NNehring et al
Keskkonnakaitse: eutrofeerumine ja planktoni vohamine
august 1999
Sinivetikate vohamine 1982-1993
M. Kahru et al., 1994. Ambio
Päevased sinivetikate kogumid2002
2003
Sinivetikate vohamine viimastel aastatel (nt suvi 2002) on tingitud
tugeva stratifikatsiooni korral tekib merepõhja lähedal hapnikudefitsiit
selle tagajärjel vabaneb settest fosforit koguses, mis võib ületada maismaalt pärineva koguse sinivetikad fikserivad lämmastikku õhust, seega vohamist piirab fosfori kättesaadavus
sinivetikate vohamiseks on vajalik kõrge merevee temperatuur
tuulevaiksed ilmad soodustavad pinnakogumite teket
Põhjalähedased hapnikutingimused
Compiled by SMHI
2002
Laevaliiklus
Kalandus
Trendid:
Merendus Eestis:
101 sadamat, incl 31 kaubaveoks
68% reisijateveost
sadamad ja nende kliendid annavad 15-20 % of SKT-st
tööstusturg
uuringute turg
Õlitransport sadamates
NAO indeks:Islandil ja Gibraltaris mõõdetud õhurõhkude vahe
NAO : Põhja-Atlandi võnkumine
Kliimamuutused
Rekonstruktsioon Prognoos
Data from IOC-WMO 2001
Läänemere regioonis prognoositakse sademete ja jõgede vooluhulga kasvu…..
Kas soolsus kahaneb niivõrd, et Läänemeri muutub magedaks järveks?