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Échange de moments

Storyboard

L'échange de moment entre l'atmosphère et l'océan fait référence au processus par lequel l'atmosphère entraîne l'océan, générant les courants océaniques correspondants.

Ocean-Atmosphere Interactions of Gases and Particles, Peter S. Liss, Martin T. Johnson (eds.). Springer, 2014

Chapter: Transfer Across the Air-Sea Interface

>Modèle

ID:(1631, 0)



Échange de moments

Storyboard

L'échange de moment entre l'atmosphère et l'océan fait référence au processus par lequel l'atmosphère entraîne l'océan, générant les courants océaniques correspondants. Ocean-Atmosphere Interactions of Gases and Particles, Peter S. Liss, Martin T. Johnson (eds.). Springer, 2014 Chapter: Transfer Across the Air-Sea Interface

Variables

Symbole
Texte
Variable
Valeur
Unités
Calculer
Valor MKS
Unités MKS
$C_D$
C_D
Coefficient de traînée
-
$\rho_a$
rho_a
Densité de l'air
kg/m^3
$Sc$
Sc
Numéro de Schmidt
-
$k_w$
k_w
Taux de transfert de gaz dans l'eau
m/s

Calculs


D'abord, sélectionnez l'équation:   à ,  puis, sélectionnez la variable:   à 

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Calculs

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Équation
Résolu
Traduit

 Variable   Donnée   Calculer   Cible :   Équation   À utiliser



Équations


Exemples


mechanisms

Le vent sur la surface de l\'oc an est compos d\'un grand nombre de mol cules qui heurtent p riodiquement les mol cules d\'eau la surface.

Ainsi, une partie de l\' nergie cin tique des mol cules d\'air est transf r e aux mol cules d\'eau, ce qui peut tre repr sent comme une tension exerc e par l\'air sur l\'eau.

image

L\'effet r sultant est la cr ation de tourbillons superficiels qui, leur tour, affectent les couches plus profondes, transf rant la vitesse du vent une couche superficielle de l\'oc an. Cela permet l\' nergie du vent d\' tre transf r e une couche proche de la surface de l\'oc an, augmentant ainsi la vitesse de l\'eau dans cette zone.

En g n ral, lors de l'observation de l'oc an, divers m canismes de g n ration de tourbillons et de turbulences sont vidents, contribuant aux processus de m lange.

Au sein de la couche superficielle, les caract ristiques notables incluent :

• Les vagues de surface g n r es par les vents.
• La circulation de Langmuir, qui forme des rang es visibles depuis les airs.
• La rupture des vagues de surface.

Pendant ce temps, entre la limite inf rieure de la couche de m lange et la thermocline, les facteurs importants incluent :

• Les turbulences dues au cisaillement la limite sup rieure.
• Les ondes internes se brisant la limite inf rieure.
• La convection.
• Les instabilit s verticales.

Ces ph nom nes sont repr sent s dans le diagramme suivant :

image

L'un des ph nom nes qui se produit en raison des courants de surface induits par le vent est appel la circulation de Langmuir :

image

Celle-ci se forme de mani re similaire au transport d'Ekman, o en raison de la force de Coriolis, des zones d'enfoncement se cr ent, g n rant des bulles en plongeant. La circulation se ferme, cr ant ainsi une zone de remont e :

image

Dans l'article cit dans l'image suivante, il est conclu qu'il existe des conditions pour la formation de la circulation de Langmuir, qui d pendent des conditions et de l'oscillation elle-m me.


model

La force ERROR:9433 exerc e sur la surface peut tre mod lis e selon la th orie de la similitude de Monin-Obukhov (MOST) comme le transfert d' nergie cin tique de l'air la couche sup rieure de l'oc an.

Pour ce faire, on suppose que ERROR:9433 est proportionnelle ERROR:9418 et la diff rence au carr entre ERROR:9408 et ERROR:9437. Cette proportionnalit est prise en compte par l'introduction de ERROR:9419, ce qui conduit la conclusion suivante :

kyon

Le mod le de la Th orie de la Similarit de Monin-Obukhov (MOST) mod lise la tension superficielle proportionnelle au carr de ERROR:9408 la surface et a densité de l'air ($\rho_a$).

Dans ce cas, la fraction superficielle est estim e partir de la densit d' nergie cin tique, qui est corr l e la tension superficielle.

Ainsi, on estime que ERROR:9408 est

kyon

Le terme ERROR:9417 inclut ERROR:9433, ERROR:9434 et ERROR:9435. Ainsi, il peut tre exprim comme suit :

kyon

Si nous supposons qu'il y a une transition continue dans la densit d' nergie l'interface entre l'air et l'eau, et consid rons que cette nergie est de nature cin tique, alors avec a densité de l'air ($\rho_a$), ERROR:9408 et ERROR:9438, ERROR:9437, nous pouvons tablir la relation suivante :

$\rho_a u_a^2=\rho_w u_w^2$



Ainsi, nous pouvons tablir la relation :

kyon

De plus, nous pouvons consid rer que la densit d' nergie a la m me unit que la tension superficielle, ce qui explique l' galit en fonction du fait que dans un syst me en quilibre, les tensions doivent tre gales.

La relation entre ERROR:9408 et ERROR:9437 est tudi e par ERROR:9439. Par cons quent, le nombre de Langmuir peut tre d fini comme le rapport de la racine carr e des deux vitesses :

kyon

Le param tre du gaz a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$) est d crit en fonction de ERROR:9437, ERROR:9408, le numéro de Schmidt ($Sc$), ERROR:9409 et ERROR:9926 comme suit :

kyon


>Modèle

ID:(1631, 0)



Mécanismes

Définition


ID:(15638, 0)



Tension superficielle

Image

Le vent sur la surface de l\'océan est composé d\'un grand nombre de molécules qui heurtent périodiquement les molécules d\'eau à la surface.

Ainsi, une partie de l\'énergie cinétique des molécules d\'air est transférée aux molécules d\'eau, ce qui peut être représenté comme une tension exercée par l\'air sur l\'eau.

L\'effet résultant est la création de tourbillons superficiels qui, à leur tour, affectent les couches plus profondes, transférant la vitesse du vent à une couche superficielle de l\'océan. Cela permet à l\'énergie du vent d\'être transférée à une couche proche de la surface de l\'océan, augmentant ainsi la vitesse de l\'eau dans cette zone.

ID:(12303, 0)



Schéma général des types de perturbations

Noter

En général, lors de l'observation de l'océan, divers mécanismes de génération de tourbillons et de turbulences sont évidents, contribuant aux processus de mélange.

Au sein de la couche superficielle, les caractéristiques notables incluent :

• Les vagues de surface générées par les vents.
• La circulation de Langmuir, qui forme des rangées visibles depuis les airs.
• La rupture des vagues de surface.

Pendant ce temps, entre la limite inférieure de la couche de mélange et la thermocline, les facteurs importants incluent :

• Les turbulences dues au cisaillement à la limite supérieure.
• Les ondes internes se brisant à la limite inférieure.
• La convection.
• Les instabilités verticales.

Ces phénomènes sont représentés dans le diagramme suivant :

ID:(12180, 0)



Ondes stables de Langmuir

Citation

L'un des phénomènes qui se produit en raison des courants de surface induits par le vent est appelé la circulation de Langmuir :



Celle-ci se forme de manière similaire au transport d'Ekman, où en raison de la force de Coriolis, des zones d'enfoncement se créent, générant des bulles en plongeant. La circulation se ferme, créant ainsi une zone de remontée :

Dans l'article cité dans l'image suivante, il est conclu qu'il existe des conditions pour la formation de la circulation de Langmuir, qui dépendent des conditions et de l'oscillation elle-même.

ID:(12221, 0)



Modèle

Exercer


ID:(15643, 0)