Nehir ağzı su sirkülasyonu - Estuarine water circulation

Nehir ağzı su sirkülasyonu girişi tarafından kontrol edilir nehirler, gelgit, yağış ve buharlaşma, rüzgar ve diğer okyanus olayları gibi yükselen, bir girdap, ve fırtınalar. Nehir ağzı su sirkülasyon düzenleri dikey karışımdan etkilenir ve tabakalaşma ve ikamet süresini ve maruz kalma süresini etkileyebilir.

Kalış süresi

Haliç Modeli

kalış süresi nın-nin Su sağlığını belirleyen önemli bir değişkendir Haliç özellikle insan kaynaklı streslerden. Hızlı yıkama, yıkama için yeterli zaman olmamasını sağlar. tortu birikim veya Çözünmüş oksijen haliçte tükenme; bu nedenle, iyi yıkanmış bir haliç, doğası gereği, zayıf bir şekilde yıkanmış bir haliçten daha sağlamdır.[1] İkamet süresi, aşağıdaki gibi diğer parametreleri de etkiler: ağır metaller, çözüldü besinler askıda katı maddeler, ve alg haliçlerin sağlığını etkileyebilecek çiçek açar.[2]

Kalma süresini hesaplamanın basit bir yolu, bir halicin kavramsal bir anlayışını elde etmek için yararlı olabilecek, ancak zaman ve mekan açısından kaba olan basit bir klasik haliç modeli kullanmaktır. Klasik bir haliç aşağıdaki bileşenlere sahiptir: 1) temiz su deşarj ile giriş Qf ve bir tuzluluk Sf (genellikle Sf = 0); 2) deşarjlı okyanus girişi Qiçinde ve tuzluluk S0; ve 3) bir deşarj ile okyanusa Qdışarı ve bir tuzluluk S1. Suyun içeri ve dışarı akışı eşittir çünkü kütle korunur. Tuz aynı zamanda korunmuştur, bu nedenle, tuzluluğun içeri ve dışarı akış akışları da eşittir. Eğer yeraltı suyu girdiler ve buharlaşma göz ardı edilir, süreklilik denklemi:

Qiçinde S0 + Qf Sf = Qdışarı S1

İkamet süresi T Haliç (Hacim) içindeki su hacminin nehrin akış hızına bölümüdür:[1]

T = (Hacim / Qf )(1 - S1/ S0 - Sf / S0)

Maruziyet süresi

Kalma süresi, su parçacıklarının haliçten ayrılması için geçen süreyi dikkate alır, ancak bir süre boyunca haliçten çıkan bazı su zerrecikleri gelgit su baskını sırasında sisteme yeniden girebilir. Bir su parçacığının, bir daha geri dönene kadar haliçte geçirdiği süreye denir. maruziyet süresi. Su parçacıkları gelgitler ile ayrılıyor ve yükselen gelgitle geri dönüyorsa, maruz kalma süresi kalma süresinden çok daha büyük olabilir. Haliç'e dönen su partiküllerinin sayısı ile çıkan su partiküllerinin sayısı arasındaki oran, dönüş katsayısı, r.

Maruz kalma süresini ölçmek için, haliç dışındaki su sirkülasyonu belirlenmelidir. Bununla birlikte, nehir ağzı ve okyanus suları arasında meydana gelen gelgit karışma süreçleri nedeniyle haliç ağzının yakınındaki sirkülasyon karmaşıktır. Kıyı burnu ile engebeli ise, aşağıdakilerden oluşan karmaşık akış alanları mozaiği girdaplar, jetler ve durgunluk bölgeleri oluşacak ve haliç dışındaki dolaşım modellerini daha da karmaşık hale getirecektir.[1]

İçeren durumlarda deltalar veya Missionary Bay gibi birçok gelgit deresine akan sulak alanlar, Avustralya Gelgit sırasında bir dereden çıkan su, sel gelgiti sırasında başka bir haliciye girebilir.[3] Bir dizi haliç dahil olduğunda, sel gelgiti sırasında bir haliçten gelen gelgit akışı farklı bir haliçlere girerse, büyük bir maruz kalma süresi (tek tek haliçlerden daha büyük) meydana gelecektir. Engebeli sahil şeridi buralarda ise, haliç ve okyanus sularının karışımı yoğun olabilir. Haliç suyu haliçten çıktığında kıyı sularına akıtılır, bu nedenle maruz kalma süresi ve kalma süresi birbirine yakındır.[4]

Bazı durumlarda, bir haliç ağzı boyunca hacim, tuz ve sıcaklık akışlarını ölçmek mümkündür. gelgit döngüsü. Bu verileri kullanarak, (1-r) hesaplanabilir (r dönüş katsayısı): su hacminin fraksiyonuna eşittir VTP (ortalama gelgit prizma hacmi) sisteme yeniden girmeden önce kıyı sularıyla değiştirilen gelgit sırasında haliçten ayrılıyor. Ne zaman r = 1aynı su haliç yeniden giriyor ve eğer r = 0Gelgit sırasında haliçten çıkan nehir ağzı suyu, yükselen gelgit sırasında haliçlere giren kıyı suları ile değiştirilmiştir.[1] Maruz kalma süresi τ ' şu şekilde tahmin edilmektedir:

τ ' = VHaliç Tgelgit / (1-r) VTP

VHaliç ortalama nehir ağzı hacmi olarak tanımlanır ve Tgelgit gelgit dönemidir.[5]

Toplam akıları acı su gelgit olayları sırasında nehir ağzı yoluyla, nehir ağzından gelen hacim akışından çok daha yüksektir (genellikle 10 ila 100 kat). Bu nedenle, ölçümler kesin değilse, net akının tahmini güvenilir olmayacaktır. Dönüş katsayısının doğrudan ölçümleri, yukarı yükselme, girdap geçişi veya fırtınalar gibi dengesiz okyanus olayları nedeniyle genellikle karmaşıktır, bu nedenle dönüş katsayısının doğru bir doğrudan ölçümünün başarısı nadirdir.[1]

Dikey karıştırma ve tabakalaşma

Tuz Kama Haliç
Kısmen Karışık Haliç
Dikey Olarak Homojen Haliç
Fiyort

Bir haliçteki suyun kalış süresi, tuzluluk ve sıcaklıktaki değişikliklerden kaynaklanan yoğunluk farklılıklarından kaynaklanan haliç içindeki dolaşıma bağlıdır. Daha az yoğun tatlı su, tuzlu su üzerinde yüzer ve daha sıcak su, daha soğuk suyun üzerinde yüzer (4 ° C'den yüksek sıcaklıklar). Sonuç olarak, yüzeye yakın ve dibe yakın suların farklı yörüngeleri olabilir ve bu da farklı ikamet sürelerine neden olur.

Dikey karıştırma ne kadar olduğunu belirler tuzluluk ve sıcaklık yukarıdan aşağıya doğru değişecek ve su sirkülasyonunu derinden etkileyecektir. Dikey karışma üç seviyede meydana gelir: yüzeyden aşağıya rüzgar kuvvetleri tarafından, alttan yukarıya doğru yaratılan sınır türbülansı (nehir ağzı ve okyanus sınırı karışımı) ve içten gelgitler, rüzgar ve su akıntılarının neden olduğu türbülanslı karışım ile. nehir girişi.[1]

Dikey karıştırmadan farklı nehir ağzı sirkülasyonu türleri oluşur:

Tuz kama haliç

Bu haliçler, üst katman arasında keskin bir yoğunluk arayüzü ile karakterize edilir. temiz su ve alt katmanı Tuzlu su. Bu sistemde nehir suyu hakimdir ve gelgit etkilerinin dolaşım modellerinde küçük bir rolü vardır. Tatlı su, deniz suyunun üzerinde yüzer ve denize doğru hareket ettikçe yavaş yavaş incelir. Daha yoğun olan deniz suyu, kama şeklinde bir tabaka oluşturarak haliç boyunca aşağıdan yukarıya doğru hareket eder ve karaya doğru hareket ettikçe incelir. Olarak hız iki katman arasında fark oluşur, kesme kuvvetleri oluşturur iç dalgalar arayüzde, deniz suyunu tatlı su ile yukarı doğru karıştırın.[6] Bir örnek, Mississippi Haliç.

Kısmen katmanlı haliç

Gelgit zorlaması arttıkça, nehir akışının haliçteki dolaşım düzeni üzerindeki kontrolü daha az baskın hale gelir. Çalkantılı Akımın neden olduğu karıştırma, orta derecede tabakalı bir durum yaratır. Çalkantılı girdaplar su sütununu karıştırarak tatlı su ve tatlı su kütlesinin aktarılmasını sağlar. deniz suyu yoğunluk sınırı boyunca her iki yönde. Bu nedenle, üst ve alt su kütlelerini ayıran arayüz, yüzeyden dibe tuzlulukta kademeli bir artış olan bir su sütunu ile değiştirilir. Bununla birlikte, orta derinlikte maksimum tuzluluk gradyanı ile iki katmanlı bir akış hala mevcuttur. Kısmen tabakalı haliçler tipik olarak sığ ve geniştir ve genişliğin derinlik oranına tuz kama haliçlerinden daha büyüktür.[6] Bir örnek, Thames.

Dikey olarak homojen haliç

Bu haliçlerde, gelgit akışı nehir deşarjına göre daha büyüktür, bu da iyi karışmış bir su kolonuna ve dikey tuzluluk gradyanının kaybolmasına neden olur. Tatlı su-deniz suyu sınırı, yoğun türbülanslı karışım ve girdap etkileri nedeniyle ortadan kalkar. Dikey olarak homojen haliçlerin genişlik-derinlik oranı büyüktür ve sınırlı derinlik, su sütununu tamamen karıştırmak için deniz tabanında yeterli dikey kesme yaratır. Haliç ağzındaki gelgit akıntıları türbülanslı bir karışım oluşturacak kadar güçlüyse, genellikle dikey olarak homojen koşullar gelişir.[6]

Fiyortlar

Fiyortlar çok katmanlı haliçlere örnektir; eşikleri olan havzalardır ve buharlaşmayı büyük ölçüde aşan tatlı su girişine sahiptirler. Okyanus suyu bir ara katmanda ithal edilir ve tatlı su ile karışır. Elde edilen acı su daha sonra yüzey katmanına aktarılır. Yavaş bir deniz suyu ithalatı eşiğin üzerinden akabilir ve fiyordun dibine (derin katman) batabilir, burada ara sıra bir fırtına tarafından yıkanıncaya kadar su durgun kalır.[1]

Ters haliç

Ters haliçler kuru iklimler buharlaşmanın tatlı su girişini büyük ölçüde aştığı yer. Bir maksimum tuzluluk bölgesi oluşur ve hem nehir hem de okyanus suyu yüzeye yakın bu bölgeye doğru akar.[7] Bu su aşağıya doğru itilir ve hem deniz hem de kara yönünde dip boyunca yayılır. Maksimum tuzluluk çok yüksek değerlere ulaşabilir ve kalma süresi birkaç ay olabilir. Bu sistemlerde, maksimum tuzluluk bölgesi tıpa gibi davranarak nehir ağzı ve okyanus sularının karışmasını engeller, böylece tatlı su okyanusa ulaşmaz. Yüksek tuzlu su, denize doğru batar ve haliçten çıkar.[8][9]

Referanslar

  1. ^ a b c d e f g Wolanski, E. (2007) "Nehir Ağzı Ekohidrolojisi." Amsterdam, Hollanda: Elsevier. ISBN  978-0-444-53066-0
  2. ^ Toplar, B.W. (1994) "Dokuz İskoç Doğu Kıyısı Nehrinden haliçlere besin girdileri: nehir ağzı süreçlerinin Kuzey Denizi girdileri üzerindeki etkisi." Nehir Ağzı, Kıyı ve Raf Bilimi, 39, 329-352.
  3. ^ Wolanski, E., Jones, M., Bunt, J.S. (1980). "Bir gelgit dere-mangrov bataklık sisteminin hidrodinamiği," Australian Journal Marine Freshwater Research 31, 431-450.
  4. ^ Wolanski, E. Ridd, P. (1990). "Tropikal Avustralya'da kıyı tuzağı ve karma". s. 165-183, Cheng, R.T. (ed.), Haliçlerde ve kıyı denizlerinde uzun vadeli akıntılar ve artık dolaşım. Springer-Verlag, New York.
  5. ^ MacDonald, D.G. (2006). "Mt. Hope Körfezi'ne uygulama ile sınır verilerinden nehir ağzı karışım ve değişim oranını tahmin etmek." Nehir Ağzı, Kıyı ve Raf Bilimi 70, 326-322.
  6. ^ a b c Kennish, M.J. (1986) "Haliçlerin Ekolojisi. Cilt I: Fiziksel ve Kimyasal Yönler." Boca Raton, FL: CRC Press, Inc. ISBN  0-8493-5892-2
  7. ^ Wolanski, E. (1986). "Avustralya tropik haliçlerinde buharlaşmaya dayalı maksimum tuzluluk bölgesi" Nehir Ağzı, Kıyı ve Raf Bilimi 22, 415-424.
  8. ^ Nunes, R.A., Lennon, G.W. (1986)> "Güney Avustralya, Spencer Körfezi'nde fiziksel mülk dağılımları ve mevsimsel eğilimler: ters bir haliç". Avustralya Deniz ve Tatlı Su Araştırmaları Dergisi 37, 39-53.
  9. ^ deCastro, M., Gomez-Gesteira, M., Alvarez, I., Prego, R. (2004). "Ria of Pontevedra'da negatif nehir ağzı dolaşımı". Nehir Ağzı, Kıyı ve Raf Bilimi 60, 301-312.