Hải dương học đại cương - Chương 4 pptx

Khác vӟi quá trình khuӃch tán phân tӱ, trong xáo trӝn rӕi tham gia vào chuyӇn ÿӝng ngүu nhiên không phҧi các phân tӱ riêng lҿ, mà là nhӳng thӇ tích chҩt lӓng lӟn hѫn, do ÿó cѭӡng ÿӝ xáo

nhӳng vùng ven bӡ nhiӋt ÿӟi, tiӃng ӗn kƭ thuұt chӍ hay gһp ӣ các cҧng và gҫn

các tuyӃn hàng hҧi, còn tiӃng ӗn dѭӟi băng chӍ có ӣ các vùng cӵc ChӍ có

tiӃng ӗn ÿӝng lӵc quan sát ÿѭӧc ӣ khҳp nѫi và trong mӑi ÿiӅu kiӋn khí tѭӧng

thӫy văn

Mӝt trong nhӳng biӇu lӝ lý thú cӫa tiӃng ӗn ÿӝng lӵc là hiӋn tѭӧng

ÿѭӧc gӑi là gi͕ng bi͋n Ĉó là tiӃng ӗn vӟi tҫn sӕ tӯ 5 ÿӃn 12 Hz xuҩt hiӋn ӣ

vùng hoҥt ÿӝng bão Ngѭӡi ta cho rҵng tiӃng ӗn loҥi này phát sinh trong

nhӳng ÿiӅu kiӋn nhҩt ÿӏnh khi các dòng không khí chuyӇn ÿӝng bên trên

sóngÿҥi dѭѫng Xuҩt hiӋn ӣ vùng bão, “giӑng biӇn” truyӅn ÿi trong không

khí và trong nѭӟc vӟi tӕc ÿӝ âm, vѭӧt trѭӟc sӵ di chuyӇn cӫa thành tҥo khí

áp Rҩt có thӇ rҵng chính nhӳng tín hiӋu này ÿã ÿѭӧc nhiӅu loài ÿӝng vұt

biӇn (thí dө các loài sӭa) lӧi dөng ÿӇ kӏp thӡi tránh nhӳng nѫi nguy hiӇm ÿӕi

vӟi chúng

Ch ѭѫng 4

Sӵ xáo trӝn nѭӟc trong ÿҥi dѭѫng

4.1 Khái ni Ӌm vӅ xáo trӝn

ChӍ có chҩt lӓng lí tѭӣng ӣ trҥng bҩt ÿӝng hoàn toàn mӟi không có xáo

trӝn Trong nѭӟc biӇn thӵc tӃ luôn diӉn ra sӵ xáo trӝn, vì có nhӳng quá trình

liên tөc tác ÿӝng làm biӃn ÿәi sӵ phân bӕ các ÿһc trѭng lý - hóa cӫa nѭӟc

trong phѭѫng thҷng ÿӭng và phѭѫng ngang Ĉó là các quá trình hҩp thө và

bӭc xҥ nhiӋt, bӕc hѫi, giáng thӫy, dòng nѭӟc lөc ÿӏa, ÿóng và tan băng, sóng

gió v.v

Rõ ràng cѭӡng ÿӝ cӫa các quá trình này không giӕng nhau ӣ các vùng

ÿҥi dѭѫng và tҥi các ÿӝ sâu khác nhau ĈiӅu ÿó gây nên sӵ bҩt ÿӗng ÿӅutrong phân bӕ các ÿһc trѭng vұt lý và do ÿó xuҩt hiӋn các graÿien theo phѭѫng ngang và phѭѫng thҷng ÿӭng Ĉӗng thӡi vӟi các graÿien xuҩt hiӋn, lҥi có nhӳng quá trình khác có xu hѭӟng san bҵng các ÿһc trѭng vұt lý và

ÿѭӧc gӑi là sӵ xáo trӝn.

Trong trѭӡng hӧp tәng quát ngѭӡi ta phân biӋt ba dҥng xáo trӝn: phân

tӱ, rӕi và ÿӕi lѭu, mһc dù giӳa hai dҥng cuӕi sӵ khác biӋt ӣ mӝt mӭc ÿӝ nhҩtÿӏnh chӍ có tính chҩt qui ѭӟc

Xáo trӝn phân tӱ là do chuyӇn ÿӝng nhiӋt ngүu nhiên cӫa các phân tӱgây nên, nhӳng phân tӱ xâm nhұp tӯ lӟp này sang lӟp khác và san bҵng các tính chҩt vұt lý trên tҩt cҧ các hѭӟng Xáo trӝn phân tӱ mang ÿһc ÿiӇm vi mô cӫa chuyӇn ÿӝng Braonѫ hay chuyӇn ÿӝng phân lӟp cӫa chҩt lӓng Do khӕilѭӧng các phân tӱ rҩt nhӓ và quãng ÿѭӡng chuyӇn ÿӝng tӵ do cӫa chúng

ngҳn, nên trong ÿҥi dѭѫng xáo trӝn phân tӱ hoàn toàn không ÿáng kӇ so vӟinhӳng dҥng xáo trӝn khác

Xáo trӝn rӕi ÿѭӧc hiӇu là mӝt quá trình vұt lý xuҩt hiӋn trong chuyӇnÿӝng hӛn loҥn cӫa chҩt lӓng và kèm theo các thăng giáng ngүu nhiên cӫa các trѭӡng thӫy ÿӝng lӵc (vұn tӕc, áp suҩt, nhiӋt ÿӝ v.v ) Khác vӟi quá trình khuӃch tán phân tӱ, trong xáo trӝn rӕi tham gia vào chuyӇn ÿӝng ngүu nhiên không phҧi các phân tӱ riêng lҿ, mà là nhӳng thӇ tích chҩt lӓng lӟn hѫn, do

ÿó cѭӡng ÿӝ xáo trӝn tăng lên rҩt nhiӅu

Ĉӕi vӟi chҩt lӓng ÿӗng nhҩt, chuyӇn ÿӝng phân lӟp sӁ chuyӇn sang chuyӇn ÿӝng rӕi khi sӕ Reinolds Re ÿҥt giá trӏ tӟi hҥn

P

U

lV cr

V m/s Vì tӕc ÿӝ các dòng chҧy thӵc trong ÿҥi dѭѫng và các biӇn

cao hѫn nhiӅu so vӟi nhӳng giá trӏ vӯa nêu, nên trong tӵ nhiên chuyӇn ÿӝng

hҫu nhѭ luôn luôn có ÿһc ÿiӇm rӕi chӭ không phҧi là phân lӟp

10

3˜

V

Xáo trӝn rӕi có thӇ diӉn ra trên hѭӟng thҷng ÿӭng và hѭӟng ngang Và

ӣ ÿây ÿiӅu kiӋn cҫn cho nó là phҧi tӗn tҥi các graÿien tӕc ÿӝ trên các hѭӟng

ÿó

Xáo trӝn rӕi dүn ÿӃn san bҵng nhӳng bҩt ÿӗng nhҩt cӫa các trѭӡng hҧi

dѭѫng hӑc Tuy nhiên, sӵ san bҵng diӉn ra không nhѭ nhau ÿӕi vӟi mӑi tính

chҩt Thұt vұy, dүn nhiӋt rӕi xҧy ra nhanh hѫn so vӟi khuӃch tán muӕi Vì

vұy, cùng là nhӳng bҩt ÿӗng nhҩt nhѭ nhau nhѭng trong trѭӡng nhiӋt ÿӝ thì

sӁ bӏ san bҵng và biӃn mҩt nhanh hѫn so vӟi trong trѭӡng ÿӝ muӕi, ӣ ÿây

nhӳng dҩu vӃt rӕi có thӇ ÿѭӧc bҧo tӗn trong khoҧng thӡi gian dài hѫn

Nhӳng dҩu vӃt này ÿã ÿѭӧc Nasmith gӑi mӝt cách hình tѭӧng là rӕi “hóa

thҥch” hay rӕi “tàn dѭ”

Xáo tr ͡n ÿ͙i l˱u (t͹ do) - ÿó là sӵ xáo trӝn trên phѭѫng thҷng ÿӭng do

mұt ÿӝ nѭӟc giҧm theo ÿӝ sâu và không phө thuӝc các lӟp xáo trӝn có ӣ

trong trҥng thái chuyӇn ÿӝng hay không Nguyên nhân chính hình thành ÿӕi

lѭu là mұt ÿӝ lӟp mһt tăng lên do ҧnh hѭӣng cӫa quá trình nguӝi lҥnh hoһc

mһn hóa

Trong sӕ các dҥng xáo trӝn trên ÿây thì xáo trӝn rӕi có ý nghƭa lӟn nhҩt

trong ÿiӅu kiӋn tӵ nhiên, nó phә biӃn toàn cҫu do hӋ quҧ tác ÿӝng không

ngӯng cӫa gió lên mһt ÿҥi dѭѫng Xáo trӝn ÿӕi lѭu chӍ có thӇ phát triӇn mҥnh

mӁ trong thӡi kì nguӝi lҥnh thu ÿông ӣ nhӳng vùng vƭ ÿӝ trung bình và vƭ ÿӝ

cao Xáo trӝn phân tӱ, nhѭ ÿã nhұn xét ӣ trên, không ÿáng kӇ và ngѭӡi ta chӍ

tính ÿӃn nó khi xem xét cҩu trúc tinh cӫa ÿҥi dѭѫng, nghiên cӭu lӟp màng bӅ

mһt hay mӝt sӕ quá trình thӫy sinh

4.2 Phân tҫng mұt ÿӝ và ÿӝ әn ÿӏnh thҷng ÿӭng

Ta xét mӝt phҫn tӱ nhӓ cӫa nѭӟc biӇn có thӇ tích ÿѫn vӏ vӟi mұt ÿӝ U,

bӏ bӭt ra khӓi trҥng thái cân bҵng thҷng ÿӭng, tӭc do mӝt xung nào ÿó bӏ di chuyӇn trên phѭѫng thҷng ÿӭng lên trên hoһc xuӕng dѭӟi mӝt khoҧng cách

z

' Trong ÿҥi dѭѫng chӏu nén và bҩt ÿӗng nhҩt vӅ mұt ÿӝ, phҫn tӱ này rѫivào mӝt môi trѭӡng vӟi mұt ÿӝ Uc Ur'U lӟn hѫn hoһc nhӓ hѫn và nó bҳtÿҫu chӏu tác ÿӝng cӫa lӵc Acsimet (lӵc ÿӝ nәi) bҵng

UU

Uc rg'

g

F ( ) (4.1) DiӉn biӃn tiӃp theo cӫa phҫn tӱ ÿang xét dѭӟi ҧnh hѭӣng cӫa lӵcAcsimet sӁ phө thuӝc vào kiӇu phân tҫng mұt ÿӝ, tӭc sӵ phân bӕ các lӟpnѭӟc trên phѭѫng thҷng ÿӭng qui ÿӏnh ÿiӅu kiӋn cân bҵng trong biӇn Phân tҫng có thӇ là dѭѫng (әn ÿӏnh), âm (bҩt әn ÿӏnh), cân bҵng (phiӃm ÿӏnh) Phân tҫng mұt ÿӝ có thӇ gӗm hai hӧp phҫn: hӧp phҫn nhi͏t và hӧp phҫn ÿ͡

mu ͙i Phân tҫng nhiӋt và phân tҫng ÿӝ muӕi ÿѭӧc xác ÿӏnh bӣi các graÿien thҷng ÿӭng cӫa nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕi

Phân tҫng ÿѭӧc gӑi là dѭѫng nӃu mұt ÿӝ tăng theo ÿӝ sâu ('U!0), là

âm nӃu mұt ÿӝ giҧm theo ÿӝ sâu ('U0), và là cân bҵng phiӃm ÿӏnh nӃumұt ÿӝ không biӃn ÿәi theo ÿӝ sâu ('U 0)

Trong phân tҫng dѭѫng, phҫn tӱ bӏ di chuyӇn lên trên hoһc xuӕng dѭӟi

sӁ hѭӟng tӟi trӣ vӅ vӏ trí ban ÿҫu; trong phân tҫng âm - phҫn tӱ càng ÿi xa khӓi mӵc ban ÿҫu, còn trong phân tҫng cân bҵng phiӃm ÿӏnh - phҫn tӱ sӁdӯng tҥi nѫi mà nó bӏ mang ÿӃn

Gia tӕc chuyӇn ÿӝng thҷng ÿӭng cӫa phҫn tӱ có thӇ ÿѭӧc biӇu diӉnbҵng

U

U

'

rg m

F dt

z d

2

2

, (4.2) trong ÿó m kh ӕi lѭӧng cӫa phҫn tӱ

Ӭng vӟi mӝt ÿѫn vӏ khoҧng cách thҷng ÿӭng, gia tӕc này bҵng

g gE

z z

UU

UU

1lim

'o ' (4.4)

là ÿӝ әn ÿӏnh thҷng ÿӭng toàn phҫn cӫa nѭӟc ÿҥi dѭѫng Nhѭ vұy, ÿӝ әn

ÿӏnh là gia tӕc cӫa phҫn tӱ bӏ di chuyӇn khӓi trҥng thái ban ÿҫu cӫa nó; gia

tӕc này ÿѭӧc ÿem chia cho khoҧng cách

Graÿien mұt ÿӝ trong công thӭc (4.4) ÿѭӧc viӃt theo tӍ lӋ vӟi ÿӝ sâu Rõ

ràng tӯ quan ÿiӇm vұt lý nӃu tính tӟi ÿӝ nén cӫa nѭӟc biӇn thì sӱ dөng

graÿien mұt ÿӝ theo áp suҩt sӁ chính xác hѫn

dS T

dz

d

E D (T' A)E  (4.8)

Ӣ ÿây T  nhiӋt ÿӝ thӃ vӏ, hiӋu chӍnh ÿoҥn nhiӋt Tӯ (4.8) ta trӯ ÿi

phҫn ÿӝ әn ÿӏnh ӭng vӟi ÿҥi dѭѫng ÿӗng nhҩt khi

'T A

d

E D T E (4.9) BiӇu thӭc này có thӇ ÿѭӧc gӑi là ÿӝ әn ÿӏnh nhiӋt muӕi Vì , tӯ (4.9) ta có

A T

T'

T

dz

dS dz

dT dz

phҫn này, nó phө thuӝc vào phân bӕ nhiӋt ÿӝ thӃ vӏ và ÿӝ muӕi theo phѭѫng

C dP

d

U (4.11)

Tӯ ÿây thҩy rҵng ÿӝ әn ÿӏnh thҷng ÿӭng tăng phi tuyӃn khi tӕc ÿӝ âm

tăng và ngѭӧc lҥi Tѭѫng quan này cho phép loҥi trӯ hiӋu ӭng nén ÿoҥn nhiӋt

dT T dz

dS S

w

w

w

w

w

, (4.12) công thӭc này ÿѭӧc dùng rӝng rãi trong tính toán thӵc tӃ và ÿѭӧc gӑi là chӍtiêu әn ÿӏnh cӫa Hesselberg-Sverdrup

Nhѭ ta thҩy tӯ (4.12) sӕ hҥng thӭ nhҩt ӣ vӃ phҧi biӇu diӉn vai trò cӫa

ÿӝ muӕi trong ÿӝ әn ÿӏnh (ÿӝ әn ÿӏnh ÿӝ muӕi), hai sӕ hҥng khác cho biӃtphҫn ÿóng góp cӫa nhiӋt ÿӝ (ÿӝ әn ÿӏnh nhiӋt), tӭc E E SE T

Sӵ phân chia nhѭ vұy cho phép tìm hiӇu ҧnh hѭӣng tѭѫng ÿӕi cӫa ÿӝmuӕi và cӫa nhiӋt ÿӝ tӟi sӵ hình thành ÿӝ әn ÿӏnh nhiӋt muӕi tәng cӝng

Bây giӡ, ta chú ý tӟi hình 4.1, ӣ ÿó thӇ hiӋn phân bӕ ÿӝ әn ÿӏnh nhiӋt

ÿӝ và ÿӝ әn ÿӏnh ÿӝ muӕi trên mһt cҳt dӑc kinh tuyӃn 30 oW ӣ Ĉҥi Tây

Dѭѫng DӉ dàng thҩy rҵng vӅ toàn cөc thì ÿӝ әn ÿӏnh nhiӋt ÿӝ áp ÿҧo, song ӣ

vùng phân bӕ khӕi nѭӟc trung gian cұn cӵc bҳc phҫn ÿӝ әn ÿӏnh ÿӝ muӕi

vѭӧt trӝi so vӟi ÿӝ әn ÿӏnh nhiӋt ÿӝ, tӭc E S !E T

Hình 4.1 Tѭѫng quan giӳa ÿӝ әn ÿӏnh nhiӋt ÿӝ và ÿӝ әn ÿӏnh ÿӝ muӕi

Hình 4.2 Phân bӕ ÿӝ әn ÿӏnh thҷng

ÿӭng ÿiӇn hình ӣ lӟp trên cӫa biӇn

(theo V.T Timopheev và V.V Panov)

Ĉӝ әn ÿӏnh thҷng ÿӭng, ÿһc biӋt trong các lӟp trên cӫa biӇn có thӇ biӃnÿәi rҩt mҥnh tӯ mùa này tӟi mùa khác Trên hình 4.2 dүn phân bӕ ÿiӇn hình cӫa ÿӝ әn ÿӏnh trong lӟp trên cӫa biӇn Baren VӅ mùa hè, ÿӝ әn ÿӏnh cӫa các lӟp dѭѫng và giҧm theo ÿӝ sâu Lӟp trên ÿѭӧc sѭӣi ҩm và xáo trӝn mҥnh do gió bӏ tách biӋt vӟi bӅ dày còn lҥi bҵng mӝt lӟp biӃn ÿәi mұt ÿӝ ÿӝt ngӝt -nhҧy vӑt, tѭѫng ӭng vӟi cӵc ÿҥi ÿӝ әn ÿӏnh VӅ mùa ÿông (xem hình 4.2) ÿӝ

әn ÿӏnh âm tӯ mһt tӟi ÿӝ sâu 50 m phҧn ánh sӵ xáo trӝn ÿӕi lѭu trong lӟpnày diӉn ra bӣi quá trình tăng mұt ÿӝ lӟp mһt khi nó bӏ nguӝi lҥnh

Ta nhұn thҩy rҵng công thӭc (4.2) ÿӗng nhҩt vӟi phѭѫng trình dao ÿӝng ÿiӅu hòa ÿѫn giҧn

02 2

2

[

N dt

d

, (4.13) trong ÿó [ là li ÿӝ trong phѭѫng thҷng ÿӭng cӫa phҫn tӱ so vӟi vӏ trí cân bҵng cӫa nó, NghiӋm cӫa phѭѫng trình này có thӇ biӇu diӉn dѭӟidҥng

gE

N2

)(

[ A N t , (4.14) vӟi A biên ÿӝ, M pha ban ÿҫu, N tҫn sӕ dao ÿӝng ÿѭӧc gӑi là tҫn sӕBrent-Vaisial (theo tên cӫa các tác giҧ ÿã khҧo sát nhӳng chuyӇn ÿӝng dao ÿӝng trong khí quyӇn) ChӍ tiêu này ÿһc trѭng cho tҫn sӕ cӫa các dao ÿӝng thҷng ÿӭng trong ÿҥi dѭѫng phân tҫng Ĉӝ әn ÿӏnh càng cao thì nhӳng dao ÿӝng này càng nhanh: trong khӕi nѭӟc phân tҫng yӃu nhӳng dao ÿӝng này rҩt chұm

Phân bӕ tҫn sӕ Brent-Vaisial trong nhӳng vùng sâu cӫa Ĉҥi dѭѫng ThӃgiӟi rҩt giӕng nhau Ӣ phía dѭӟi lӟp nêm nhiӋt chính có thӇ xҩp xӍ phân bӕnày bҵng mӕi phө thuӝc:

N

310

| B|1,3km Trên hình 4.3 dүn phân bӕ thҷng ÿӭng cӫa

tҫn sӕ Brent-Vaisial ÿiӇn hình cho các vùng khѫi ÿҥi dѭѫng, tӯ ÿây suy ra

rҵng cӵc ÿҥi cӫa N xҧy ra tҥi ÿӝ sâu 500 m và sâu hѫn 2 000 m nó hҫu nhѭ

không ÿәi

Hình 4.3 Phân bӕ thҷng ÿӭng

ÿiӇn hình cӫa tҫn sӕ Brent-Vaisial

ӣ các vùng khѫi ÿҥi dѭѫng

4.3 Nhӳng dүn liӋu tәng quát vӅ xáo trӝn ÿӕi lѭu

Theo nghƭa rӝng, thuұt ngӳ ÿӕi lѭu thѭӡng ÿѭӧc hiӇu là sӵ vұn chuyӇn

khӕi lѭӧng và năng lѭӧng trong chҩt lӓng chuyӇn ÿӝng hoһc xáo trӝn Trong

trѭӡng hӧp tәng quát, ÿӕi lѭu ÿѭӧc chia thành hai dҥng: ÿӕi lѭu cѭӥng bӭc

vàÿӕi lѭu tӵ do Ĉӕi lѭu cѭӥng bӭc ÿѭӧc gây nên bӣi tác ÿӝng cӫa các ngoҥi

lӵc ma sát biên và ma sát trong Các dòng chҧy và rӕi ÿӝng lӵc thuӝc loҥi ÿó

Ĉӕi lѭu cѭӥng bӭc phát triӇn chӫ yӃu theo phѭѫng ngang, có thӇ mӝt phҫn

theo phѭѫng thҷng ÿӭng

Ĉ͙i l˱u t͹ do (t͹ nhiên) ÿѭӧc gây bӣi tác ÿӝng cӫa các ngoҥi lӵc trong

khi tӗn tҥi bҩt ÿӗng nhҩt mұt ÿӝ tҥi các ÿiӇm không gian Nhѭ vұy ÿӕi lѭu tӵ

do thӇ hiӋn chӫ yӃu trong chuyӇn ÿӝng cӫa các khӕi nѭӟc trong phѭѫng

thҷng ÿӭng

Vì các hҧi lѭu và rӕi ÿѭӧc xét trong hҧi dѭѫng hӑc dѭӟi dҥng các mөc

ÿӝc lұp, nên theo nghƭa hҽp ngѭӡi ta hiӇu ÿӕi lѭu chӍ là ÿӕi lѭu tӵ do Tӯ ÿây

vӅ sau chúng ta cNJng tuân theo ÿӏnh nghƭa này

ViӋc nghiên cӭu ÿӕi lѭu tӵ do vӟi các qui mô và hình thӭc khác nhau rҩt quan trӑng ÿӇ hiӇu và giҧi thích nhiӅu quá trình thӫy nhiӋt ÿӝng lӵc diӉn

ra trongĈҥi dѭѫng ThӃ giӟi Xáo trӝn ÿӕi lѭu có vai trò ÿáng kӇ trong chӃ

ÿӝ thӫy văn các biӇn và ÿҥi dѭѫng, tác ÿӝng trӵc tiӃp tӟi trҥng thái không nhӳng cӫa các lӟp nѭӟc mһt mà cҧ ӣ dѭӟi sâu Trѭӟc hӃt ÿiӅu này thӇ hiӋntrong ÿӕi lѭu thu ÿông, dҥng ÿӕi lѭu này phә biӃn rӝng khҳp tҥi các vƭ ÿӝtrung bình và vƭ ÿӝ cao trong cҧ hai bán cҫu Ngoài ra, ÿӕi lѭu ҧnh hѭӣng tӟicác quá trình, thí dө nhѭ tҥo băng, ÿiӅu kiӋn truyӅn các dao ÿӝng ÿàn hӗitrong nѭӟc, sӵ phân bӕ các vùng vӟi sҧn lѭӧng sinh hӑc khác nhau

Sӵ hình thành lӟp mһt ÿӗng nhҩt, ÿӝ dày và phân bӕ không gian cӫa nó phө thuӝc vào cѭӡng ÿӝ xáo trӝn ÿӕi lѭu, ÿһc biӋt tҥi nhӳng vùng mà dҥng xáo trӝn này diӉn ra trong thӡi gian dài KӃt quҧ nghiên cӭu cho thҩy ÿӕi lѭuxâm nhұp tӟi ÿӝ sâu lӟn ӣ các vùng tây bҳc và bҳc cӫa Ĉҥi Tây Dѭѫng Thí

dө, ÿӝ sâu ÿӕi lѭu ӣ các ÿӟi front cӫa thӫy vӵc Labraÿo ÿҥt tӟi 2 000-3 000

m, trong khi ӣ các vùng khѫi ÿҥi dѭѫng trên cùng nhӳng vƭ ÿӝ thì ÿӝ sâu ÿӕi

lѭu thѭӡng nhӓ hѫn mӝt bұc Thӵc tӃ ÿӕi lѭu thu ÿông phát triӇn tӟi ÿáy tҥinhiӅu biӇn bao quanh bӡ châu Nam Cӵc Thí dө nhѭ ӣ biӇn Weddell, nѭӟccác lӟp mһt lҥnh và mһn trѭӡn theo sѭӡn hҿm sâu xuӕng tӟi ÿáy và sau ÿótheo hӋ thӕng hoàn lѭu tҫng sâu chҧy lan rҩt xa lên phía bҳc cӫa Ĉҥi Tây Dѭѫng, cҳt ÿѭӡng xích ÿҥo Theo nhӳng ѭӟc lѭӧng hiӋn ÿҥi nhұn ÿѭӧc trên

cѫ sӣ mô hình hóa hoàn lѭu chung ÿҥi dѭѫng, hàng năm trong Ĉҥi dѭѫngThӃ giӟi hình thành 6

10)5,11(  ˜ km3 nѭӟc tҫng sâu

Ĉӕi lѭu có thӇ là thuӝc loҥi ÿ͙i l˱u g̯n m̿t và ÿ͙i l˱u n͡i t̩i lͣp.

Nguyên nhân xuҩt hiӋn ÿӕi lѭu loҥi thӭ nhҩt là sӵ nguӝi lҥnh và mһn hóa lӟp

nѭӟc gҫn mһt ÿҥi dѭѫng do các quá trình trao ÿәi nhiӋt và ҭm vӟi khí quyӇn

Sӵ hình thành ÿӕi lѭu nӝi tҥi lӟp liên quan tӟi sӵ phát triӇn cӫa quá trình dүnnhiӋt phân tӱ và khuӃch tán muӕi cNJng nhѭ sӵ bҩt ÿӗng nhҩt phѭѫng ngang

cӫa trѭӡng nhiӋt muӕi, tình huӕng này có thӇ do bình lѭu nhiӋt và muӕi bӣicác dòng chҧy Thí dө, dѭӟi tác ÿӝng cӫa vұn chuyӇn bình lѭu có thӇ hình thành cái gӑi là ÿӕi lѭu ngang, ÿó là chuyӇn ÿӝng không cùng hѭӟng cӫa các

lӟp nѭӟc mӓng kӃ cұn nhau Dҥng ÿӕi lѭu ngang sӁ tӓ ra có ý nghƭa trong

tình huӕng có hai cӝt nѭӟc әn ÿӏnh thӫy tƭnh, nhѭng phân tҫng theo kiӇu

khác nhau do kӃt quҧ quá trình vұn chuyӇn bình lѭu sӁ di chuyӇn tӟi gҫn

nhau Trong trѭӡng hӧp này chênh lӋch mұt ÿӝ và áp suҩt sӁ tҥo thuұn lӧi

cho sӵ phát triӇn nhӳng chuyӇn ÿӝng ÿӏa phѭѫng hѭӟng tӟi tҥo thành mӝt

cҩu trúc thҷng ÿӭng әn ÿӏnh duy nhҩt thay vì hai cҩu trúc ban ÿҫu

Thѭӡng ngѭӡi ta phân biӋt hai dҥng chuyӇn ÿӝng ÿӕi lѭu chính: ÿ͙i l˱u

d̩ng nhân và ÿӕi lѭu dѭӟi dҥng các nguyên t͙ ÿ͙i l˱u Ĉӕi lѭu nhân ÿѭӧc

nghiên cӭu kƭ nhҩt Benar lҫn ÿҫu tiên năm 1901 ÿã có mô tҧ kinh ÿiӇn vӅ sӵ

phát triӇn ÿӕi lѭu nhân trong ÿiӅu kiӋn phòng thí nghiӋm Trong mӝt lӟp chҩt

lӓng mӓng ÿѭӧc nung nóng ÿӅu tӯ phía dѭӟi, các phҫn tӱ cӫa nó lúc ÿҫu bҳt

ÿҫu ÿҧo lӝn mӝt cách hӛn loҥn Sau mӝt khoҧng thӡi gian cӥ vài giây hoһc

vài phút tùy thuӝc ÿӝ nhӟt cӫa chҩt lӓng, sӁ hình thành mӝt trҥng thái trong

ÿó các dòng thҷng ÿӭng tҥo thành nhӳng hình lөc giác TӍ sӕ giӳa chiӅu dài

cҥnh cӫa nhӳng lөc giác này và chiӅu cao cӫa nhân bҵng khoҧng 2 : 1 Chҩt

lӓng nâng lên ӣ tâm cӫa các hình lөc giác, phân kǤ tҥi mһt và hҥ chìm xuӕng

dӑc theo các mһt, ngoài ra chuyӇn ÿӝng giáng cӵc ÿҥi sӁ quan sát thҩy ӣ các

biên bên cӫa nhân

Sӵ hình thành cӫa các nguyên tӕ ÿӕi lѭu có thӇ liên quan tӟi ÿӝ әn ÿӏnh

tѭѫng ÿӕi cӫa các lӟp nѭӟc Trѭӡng hӧp này gһp thҩy khi hai chҩt lӓng khác

nhau có chung mһt phân cách phҷng chӏu tác ÿӝng cӫa mӝt gia tӕc trên

hѭӟng vuông góc vӟi mһt chung cӫa chúng Khi gia tӕc hѭӟng tӯ môi trѭӡng

ítÿұm ÿһc hѫn tӟi môi trѭӡng ÿұm ÿһc hѫn thì mһt phân cách trӣ nên không

әn ÿӏnh Trong khi phát triӇn tính bҩt әn ÿӏnh, chҩt lӓng ÿұm ÿһc hѫn sӁ phát

ra nhӳng luӗng dài vào phía chҩt lӓng ít ÿұm ÿһc

ChӍ tiêu xuҩt hiӋn và phát triӇn cҧ hai dҥng ÿӕi lѭu tӵ do là sӕ Rayleigh,

sӕ này có thӇ ÿѭӧc viӃt dѭӟi dҥng:

g '

,trong ÿóD hӋ sӕ dãn nӣ nhiӋt cӫa nѭӟc biӇn;X hӋ sӕ nhӟt phân tӱ ÿӝng

hӑc; k hӋ sӕ dүn nhiӋt ÿӝ phân tӱ; h ÿӝ dày lӟp ÿang xét; 'T  hiӋucác nhiӋt ÿӝ tҥi các biên trên và dѭӟi cӫa lӟp

Nhӳng sӕ Rayleigh dѭѫng tѭѫng ӭng vӟi phân tҫng bҩt әn ÿӏnh (tăngnhiӋt ÿӝ - giҧm mұt ÿӝ theo ÿӝ sâu) Trong lӟp ÿӕi lѭu thì sӵ phân tҫng bҩt

әn ÿӏnh là ÿiӅu kiӋn cҫn không chӍ ÿӇ xuҩt hiӋn, mà ÿӇ phát triӇn các chuyӇnÿӝng thҷng ÿӭng có trұt tӵ và vô trұt tӵ

Nhӳng sӕ Rayleigh âm tѭѫng ӭng vӟi phân tҫng әn ÿӏnh (giҧm nhiӋt ÿӝ

- tăng mұt ÿӝ theo ÿӝ sâu) ĈiӅu này có nghƭa rҵng nhӳng nhiӉu ÿӝng ngүunhiên cӫa mұt ÿӝ, nhiӋt ÿӝ, ÿӝ muӕi trong lӟp vӟi ÿӝ әn ÿӏnh dѭѫng bӏ tàn lөidҫn do ҧnh hѭӣng ÿӗng thӡi cӫa ÿӝ nhӟt và tính dүn nhiӋt Ĉӝ әn ÿӏnh dѭѫng

cҧn trӣ sӵ phát triӇn cӫa nhӳng chuyӇn ÿӝng có trұt tӵ Ĉӕi lѭu tӵ do trong trѭӡng hӧp này là bҩt әn ÿӏnh và phát triӇn theo kiӇu xáo trӝn xâm nhұp.Trong khi hình thành sӵ bҩt әn ÿӏnh ӣ lӟp nѭӟc mһt, ÿӕi lѭu tӵ do xuҩthiӋn ӣ mӝt lӟp ban ÿҫu nào ÿó và trong quá trình phát triӇn nó sӁ xâm nhұpsâu vào môi trѭӡng nѭӟc có ÿӝ әn ÿӏnh dѭѫng Toàn bӝ lӟp nѭӟc trong ÿóphát triӇn ÿӕi lѭu nhiӋt muӕi sӁ cҩu tҥo tӯ hai phҫn: phҫn biên bên trên vӟi

ÿӝ әn ÿӏnh âm và phҫn dѭӟi vӟi ÿӝ әn ÿӏnh dѭѫng Ĉӕi vӟi phҫn bên trên cӫalӟp ÿӕi lѭu sӁ thӓa mãn tѭѫng quan Trong phҥm vi ÿӟi này sӁhình thành nhӳng nhiӉu ÿӝng ÿӕi lѭu; tӯ ÿó chúng xâm nhұp sâu vào môi trѭӡng có phân tҫng әn ÿӏnh, dҫn dҫn suy yӃu và triӋt tiêu Trong phҥm vi phҫn dѭӟi cӫa lӟp ÿӕi lѭu sӁ thӓa mãn ÿiӅu kiӋn ,ÿiӅu kiӋn này ÿѭӧc tuân thӫ cҧ vӟi ÿӝ әn ÿӏnh dѭѫng cNJng nhѭ ÿӝ әn ÿӏnh âm yӃu Trӏ sӕtӟi hҥn cӫa sӕ Rayleigh thѭӡng bҵng Ra

cr

Ra

,657

bӕ không gian cӫa ÿӝ sâu xáo trӝn ÿӕi lѭu trung bình tháng 3 ӣ vùng ÿông

bҳc Ĉҥi Tây Dѭѫng DӉ dàng thҩy rҵng cӵc ÿҥi ÿӝ dày lӟp ÿӕi lѭu quan sát thҩy ӣ khoҧng giӳa Aixѫlen và nѭӟc Anh, trong vӏnh Biskay gҫn bӡ bán ÿҧoPirênê,ӣ ÿây ÿӝ dày này ÿҥt tӟi 900 m Ӣ phҫn trung tâm ÿҥi dѭѫng, ÿӝ dày

lӟp ÿӕi lѭu giҧm ÿi hѫn hai lҫn Ӣ phía bên kia cӫa bán ÿҧo Pirênê, tҥi vùng

eo biӇn Ghibralta, ÿӝ dày lӟp trӣ thành gҫn bҵng 100 m, tӭc giҧm ÿi khoҧng

10 lҫn.

Hình 4.4 Phân bӕ không gian cӫa ÿӝ sâu xáo trӝn ÿӕi lѭu (m) ӣ vùng ÿông bҳc

Ĉҥi Tây Dѭѫng vào tháng 3 theo sӕ liӋu quan trҳc nhiӋt áp kӃ

Tuy nhiên, vùng trung tâm cӫa biӇn Grinlan ÿѭӧc xem là nѫi chӫ yӃu

hình thành các khӕi nѭӟc tҫng sâu và nѭӟc ÿáy ӣ bҳc bán cҫu Sӵ tѭѫng tác

cӫa các dòng hҧi lѭu ҩm và lҥnh trên nӅn ÿӏa hình ÿáy phӭc tҥp cӫa thӫy vӵc

Grinlan ÿã dүn tӟi hình thành mӝt hoàn lѭu xoáy thuұn kín, ÿiӅu này cùng

vӟi sӵ mҩt nhiӋt mҥnh mӁ và tính phân tҫng thҷng ÿӭng yӃu tҥo nên trong

mùa ÿông nhӳng tiӅn ÿӅ thuұn lӧi cho sӵ phát triӇn ÿӕi lѭu sâu

Thӵc chҩt cӫa cѫ chӃ phát triӇn ÿӕi lѭu Grinlan do các nhà nghiên cӭungѭӡi Nga G.A Alekseev, V.V Ivanov và nnk ÿӅ xuҩt nhѭ sau Mӝt lӟpnѭӟc mһt bҩt әn ÿӏnh thӫy tƭnh ÿѭӧc hình thành do sӵ mһn hóa ban ÿҫu là nguӗn gӕc cӫa nhӳng nguyên tӕ vӟi ÿӝ nәi mang dҩu âm cҩu tҥo tӯ nѭӟcÿұm ÿһc hѫn và có qui mô phѭѫng ngang tӯ mӝt sӕ mét tӟi vài chөc mét (các tác giҧ gӑi là nguyên tӕ nhiӋt hay nguyên tӕ nәi) Trong quá trình chìm xuӕng, kích thѭӟc ÿһc trѭng cӫa các nguyên tӕ nәi tăng dҫn, nhѭng lѭӧng

hөt ÿӝ nәi giҧm mӝt sӕ lҫn do hӋ quҧ xáo trӝn và thu nҥp nѭӟc xung quanh

Ĉӝ sâu thâm nhұp cӫa nguyên tӕ nәi phө thuӝc vào lѭӧng hөt ÿӝ nәi ban ÿҫu

và sӵ phân tҫng cӫa môi trѭӡng bao quanh Trong khi giӳ không ÿәi nhӳngÿiӅu kiӋn bên ngoài, mӛi nguyên tӕ nәi hình thành tiӃp sau sӁ thâm nhұp sâu hѫn nguyên tӕ trѭӟc do cӝt nѭӟc dҫn dҫn bӏ ÿӗng nhҩt hóa Sӵ hòa hӧp mӝt

sӕ nguyên tӕ nәi riêng biӋt dүn tӟi hình thành nhӳng ÿӟi ÿӕi lѭu tѭѫng ÿӕi

rӝng (vӟi qui mô mӝt sӕ kilômét) ÿҥt tӟi ranh giӟi trên cӫa nѭӟc tҫng sâu Nhѭ vұy, sӵ phát triӇn ÿӕi lѭu ÿѭӧc thӵc hiӋn tӯ qui mô nhӓ tӟi qui mô lӟn.Ĉӕi lѭu có thâm nhұp tiӃp nӳa xuӕng tӟi lӟp ÿáy hay không là do cѭӡng ÿӝtraoÿәi năng lѭӧng vӟi khí quyӇn quyӃt ÿӏnh và phө thuӝc vào ÿӝ muӕi cӫalӟp mһt ÿҥi dѭѫng Khi ÿӕi lѭu có thӇ lan tӟi ÿáy, còn khi ÿӝmuӕi nhӓ hѫn, ÿӕi lѭu chӍ giӟi hҥn tӟi lӟp nѭӟc tҫng sâu

o

S!34,82%

Theo qui mô không gian - thӡi gian, ÿӕi lѭu có thӇ ÿѭӧc phân chia thành ba kiӇu: kiӇu qui mô lӟn, kiӇu qui mô trung bình và kiӇu qui mô nhӓ.Ĉӕi lѭu qui mô lӟn trѭӟc hӃt là ÿӕi lѭu tӵ do trong thӡi kì nguӝi lҥnh thu ÿông, có qui mô không gian - thӡi gian ÿáng kӇ: trong phѭѫng thҷng ÿӭng - hàng trăm và hàng nghìn mét, phѭѫng ngang - hàng nghìn kilômét, qui mô thӡi gian - mӝt sӕ tháng Thí dө vӅ ÿӕi lѭu qui mô vӯa có thӇ là nhӳng quá trình liên quan tӟi biӃn trình ngày ÿêm cӫa các yӃu tӕ khí tѭӧng thӫy văn.Thұt vұy, vào ban ÿêm mùa hҥ ӣ các vƭ ÿӝ trung bình, lӟp mһt ÿҥi dѭѫng bӏlҥnh mҥnh mӁ do sӵ phát xҥ hiӋu dөng, trao ÿәi rӕi và bӕc hѫi và mһn hóa do bӕc hѫi KӃt quҧ là xuҩt ÿӕi lѭu tӵ do vӟi qui mô thҷng ÿӭng ÿһc trѭng tӯmӝt sӕ mét ÿӃn vài chөc mét

Ĉӕi lѭu qui mô nhӓ bao gӗm nhӳng yӃu tӕ vi cҩu trúc ÿҥi dѭѫng có ÿһc

trѭng bҩt ÿӗng nhҩt nhiӋt muӕi vӟi qui mô theo phѭѫng thҷng ÿӭng 1 cm  1

m, phѭѫng ngang 1 m  1 km và thӡi gian 1 s  1 ngày ÿêm Mӝt trong

nhӳng cѫ chӃ hình thành cӫa nó là sӵ ÿӕi lѭu khuӃch tán phân hóa, biӇu hiӋn

hoһc dѭӟi dҥng các chùm lѭӥi muӕi (salt fingers), hoһc dѭӟi dҥng ÿӕi lѭu

theo lӟp Mӝt sӕ qui luұt hình thành vi cҩu trúc sӁ ÿѭӧc xét dѭӟi ÿây

4.4 Ĉӕi lѭu nhiӋt muӕi thҷng ÿӭng và phѭѫng pháp tính

toán cӫa N.N Zubov

Nhѭ ÿã nhұn xét ӣ trên, ÿӕi lѭu tӵ do chӫ yӃu phát triӇn vào thӡi kì

nguӝi lҥnh thu ÿông ӣ các vƭ ÿӝ trung bình và cao Trong ÿó sӵ tăng mұt ÿӝ

lӟp nѭӟc mһt ÿҥi dѭѫng là do giҧm nhiӋt ÿӝ hoһc tăng ÿӝ muӕi, hoһc biӃn

thiên ÿӗng thӡi cӫa hai tham sӕ ÿó Trong trѭӡng hӧp thӭ nhҩt gӑi là ÿ͙i l˱u

nhi͏t, trѭӡng hӧp thӭ hai - ÿ͙i l˱u ÿ͡ mu͙i và trѭӡng hӧp thӭ ba - ÿ͙i l˱u

nhi͏t mu͙i Giҧm nhiӋt ÿӝ mһt ÿҥi dѭѫng diӉn ra chӫ yӃu do sӵ phát xҥ sóng

dài vào khí quyӇn, bӕc hѫi và mҩt nhiӋt rӕi, còn tăng ÿӝ muӕi - do mһn hóa

các lӟp nѭӟc mһt khi bӕc hѫi và tҥo băng Sӵ kӃt hӧp các nhân tӕ này có thӇ

gây nên ÿӕi lѭu vӟi cѭӡng ÿӝ và qui mô khác nhau

Phҧi lѭu ý rҵng ÿһc ÿiӇm cӫa ÿӕi lѭu nhiӋt biӇu lӝ không nhѭ nhau

trong các vùng nѭӟc biӇn và nѭӟc lӧ (S24,7%o) Vӟi nѭӟc biӇn, sau khi

ÿҥt nhiӋt ÿӝ ÿông băng, sӵ tăng mұt ÿӝ tiӃp theo diӉn ra do sӵ tăng ÿӝ muӕi

trong khi tҥo băng Trong trѭӡng hӧp này ÿӕi lѭu nhiӋt chuyӇn thành ÿӕi lѭu

nhiӋt muӕi, hѫn nӳa giai ÿoҥn ÿӕi lѭu ÿӝ muӕi có vai trò ÿáng kӇ hѫn so vӟi

ÿӕi lѭu nhiӋt

Trong thӫy vӵc nѭӟc lӧ, quá trình ÿӕi lѭu nhiӋt kӃt thúc khi ÿҥt tӟi

nhiӋt ÿӝ mұt ÿӝ cӵc ÿҥi, nhiӋt ÿӝ này cao hѫn nhiӋt ÿӝ ÿông băng, vì khi

nhiӋt ÿӝ tiӃp tөc giҧm thì phân tҫng әn ÿӏnh xuҩt hiӋn Muӕn cho ÿӕi lѭu tiӃp

diӉn, tӭc giai ÿoҥn ÿӕi lѭu ÿӝ muӕi, thì cҫn có nhӳng ÿiӅu kiӋn ÿһc biӋt

ĈӇ ѭӟc lѭӧng vӅ sӵ xáo trӝn ÿӕi lѭu cӫa nѭӟc biӇn trong thӡi kì nguӝi

lҥnh thu ÿông không tính ÿӃn quá trình xáo trӝn rӕi và nhӳng nhân tӕ phӭc

tҥp hóa khác, có thӇ sӱ dөng phѭѫng pháp do N.N Zubov ÿӅ xuҩt năm 1929 Trong phѭѫng pháp này cho rҵng các giai ÿoҥn ÿӕi lѭu nhiӋt và ÿӕi lѭu ÿӝmuӕi thӵc tӃ bӏ quyӃt ÿӏnh hoàn toàn bӣi sӵ trao ÿәi nhiӋt qua mһt ÿҥi dѭѫng.NhiӋm vө tính toán chính là tìm mӕi liên hӋ giӳa ÿӝ sâu thâm nhұp xáo trӝnÿӕi lѭu và lѭӧng mҩt nhiӋt qua mһt biӇn

Sѫ ÿӗ tәng quát giҧi bài toán có thӇ diӉn ÿҥt nhѭ sau (hình 4.5) Cho rҵng quá trình ÿӕi lѭu gӗm hai giai ÿoҥn: giai ÿoҥn thӭ nhҩt, khi chӍ có ÿӕilѭu nhiӋt ( ), không có ÿӕi lѭu ÿӝ muӕi ( ) Giai ÿoҥn này tѭѫng ӭngvӟi quá trình ÿӕi lѭu trѭӟc khi tҥo băng Giai ÿoҥn hai, khi có thêm ÿӕi lѭu

ÿӝ muӕi và quá trình tăng trѭӣng băng diӉn ra

Hình 4.5 Sѫ ÿӗ tәng quát cӫa quá trình ÿӕi lѭu trѭӟc tҥo băng

Ĉҫu tiên ta xét quá trình xáo trӝn nhiӋt ÿӝ bên trong lӟp thӭ nhҩt( ) Trong trѭӡng hӧp này, ÿӕi lѭu ÿѭӧc duy trì chӍ bӣi mҩt nhiӋt qua mһt, vì vұy có thӇ bӓ qua nhӳng biӃn ÿәi ÿӝ muӕi do bӕc hѫi và giáng thӫy

Rõ ràng, ÿӇ xáo trӝn hoàn toàn lӟp thӭ nhҩt phҧi làm sao cho thӇ tích riêng

1 0

z

'

cӫa lӟp vào lúc xáo trӝn xong ( ) trӣ thành bҵng thӇ tích riêng tҥi biên

dѭӟi cӫa lӟp trѭӟc khi xáo trӝn ( ) Lѭӧng biӃn ÿәi thӇ tích riêng này

ÿҥt ÿѭӧc do nhiӋt ÿӝ trung bình cӫa lӟp giҧm tӯ giá trӏ khӣi ÿҫu xuӕng

tӟi nhiӋt ÿӝ lúc xáo trӝn xong mӝt lѭӧng Ĉӝ muӕi sau khi xáo

trӝn nhұn giá trӏ trung bình trong lӟp Các giá trӏ trung bình trong

lӟp cӫa các ÿһc trѭng ÿѭӧc xác ÿӏnh nhѭ là nhӳng trӏ sӕ trung bình sӕ hӑc

trên các tҫng quan trҳc:

1 , 0

v

M 1 0

v

M 1 , 0

S

1

v

M 1 , 0

D 1 , 0

T

D 1 , 0

S

2

(S0  )2

D 1 , 0

S T

,)

1 0

S

1 ,

T

(4.15) Nhѭ vұy, sau khi xáo trӝn chúng ta có các ѭӟc lѭӧng ÿҥi lѭӧng và

Mӝt giá trӏ duy nhҩt cӫa nhiӋt ÿӝ ӭng vӟi cһp giá trӏ và

này có thӇ xác ÿӏnh mӝt cách thuұn tiӋn, thí dө, theo biӇu ÿӗ

M 1 , 0 0

S

v

M 1 , 0 M

T  Lѭӧng giҧm nhiӋt ÿӝ trung bình cӫa lӟp thӭ nhҩt cҫn ÿӇ nó ÿѭӧc xáo

trӝn hoàn toàn ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng

D 1 0

T

D 1 0

T

M 1

T

G

0

trong ÿó M  khӕi lѭӧng cӝt nѭӟc ÿѫn vӏ trong lӟp , nhiӋt

dung NӃu gҫn ÿúng chҩp nhұn J/(kg.oC), kg/m3 và biӇu

diӉn bӅ dày lӟp nѭӟc bҵng mét, thì lѭӧng mҩt nhiӋt (J/m2) có thӇ ѭӟc lѭӧng

theo công thӭc

1 , 0

T

G1

, 0

q (4.16) Bây giӡ ta tính toán sӵ xáo trӝn cӫa các lӟp thӭ nhҩt và thӭ hai NӃu lұp

luұn ÿúng nhѭ khi tính xáo trӝn hai lӟp do hӋ quҧ mҩt nhiӋt, thì lӟp ÿӗng

nhҩt bӅ dày ÿѭӧc tҥo thành sӁ có thӇ tích riêng , còn ÿӝmuӕi ÿѭӧc xác ÿӏnh theo công thӭc cӫa hӛn hӧp

2 , 0

z

2 , 0

2 1 D 2 , 1 1 0 D 1 0 M 2 , 0

)(

z

z S z S S

'

'

'

, (4.17)

ӣ ÿây các trӏ sӕ trung bình trong lӟp ÿѭӧc tính theo nhӳng công thӭctѭѫng tӵ (4.15) Giá trӏ tѭѫng ӭng vӟi các trӏ sӕ và có thӇÿѭӧc tìm theo biӇu ÿӗ

D 2 , 1

S

M 2 0

T S

M 2 , 0

v S0M ,2

T  Lѭӧng giҧm nhiӋt ÿӝ cӫa lӟp xáo trӝn ÿѭӧctính bҵng

D 2 , 0 M 2 0 2

ÿӝ ÿông băng Tӯ thӡi ÿiӇm ÿó, nhiӋt ÿӝ cӫa các lӟp xáo trӝn giӳ không ÿәi, bҵng nhiӋt ÿӝ ÿông băng Mҩt nhiӋt tiӃp tөc sӁ gây nên quá trình tҥobăng, làm tăng ÿӝ muӕi và tăng mұt ÿӝ nѭӟc dѭӟi băng, vì vұy ÿӕi lѭu tiӃpdiӉn là ÿӕi lѭu ÿӝ muӕi và ÿӕi lѭu nhiӋt

2 , 0

z

'

3 , 2

z

'

, 1

z

'

1 , 0

z

'

2

Tb

Ĉӝ sâu mà giai ÿoҥn ÿӕi lѭu nhiӋt phát triӇn tӟi ÿó có tên gӑi là ÿ͡

sâu tͣi h̩n, còn lѭӧng nhiӋt mà 1 m2 mһt biӇn mҩt vào khí quyӇn ÿӇ ÿӕi lѭu

ÿҥt tӟi ÿӝ sâu tӟi hҥn ÿѭӧc N.N Zubov gӑi là ch͑ s͙ ÿông băng.

n

z

Trѭӟc khi bҳt ÿҫu tính giai ÿoҥn ÿӕi lѭu ÿӝ muӕi, cҫn phҧi rút ra biӇuthӭc liên hӋ ÿӝ mһn hóa cӫa lӟp vӟi bӅ dày cӫa băng ÿang gia tăng Giҧ sӱtrên mһt lӟp ÿӗng nhҩt bӅ dày z' tҥi nhiӋt ÿӝ ÿông băng Tb và ÿӝ muӕi Sw

tҥo thành lӟp băng ÿӝ dày và ÿӝ muӕi rҩt nhӓ so vӟi Lӟp nѭӟc

tӯ ÿó băng ÿѭӧc tҥo ra tѭѫng ÿѭѫng vӟi lӟp băng Ĉӝ muӕi trung bình

' sau khi tҥo thành băng tăng lên mӝt lѭӧng SG Theo ÿӏnh luұt

bҧo toàn khӕi lѭӧng khi tҥo ra băng vӟi mұt ÿӝ tӯ nѭӟc vӟi mұt ÿӝ

ta có:

bU

bU

G



wU

b

b

9h

() Sw

)

S

,0

h| (4.18) Theoÿӏnh luұt bҧo toàn lѭӧng muӕi có thӇ viӃt

S h

(4.19)

Vì thông thѭӡng và , nên bӓ qua các sӕ hҥng bé và

lѭu ý biӇu thӭc (4.18), ta có các công thӭc gҫn ÿúng:

w b

M 1 ,

0n

b

h

M , 0

0n D 1



n

v

(4.20)

Bây giӡ có thӇ bҳt ÿҫu tính giai ÿoҥn ÿӕi lѭu ÿӝ muӕi Giҧ sӱ nhiӋt ÿӝ

ÿông băng ÿҥt ÿѭӧc sau khi xáo trӝn nhiӋt thâm nhұp xuӕng tӟi tҫng sâu

,

0n T n ,

Sau khi xáo trӝn lӟp này vӟi lӟp tiӃp theo do hӋ quҧ mһn hóa

trong khi tҥo băng, lӟp ' z sӁ có các ÿһc trѭng

M 1 , 0 M

1 ,

0n

S

M 1 ,

0n

cácÿҥi lѭӧng v nD1 và Tb Bây giӡ có thӇ tìm ÿӝ mһn hóa cӫa lӟp

D 1 0 M 1 0 1 ,

1 0 1 0 b

1,1

S

S z

(4.21)

KӃt cөc, lѭӧng mҩt nhiӋt sӁ là tәng cӫa hai hӧp phҫn Mӝt trong sӕ ÿó

là ÿѭӧc xác ÿӏnh theo hiӋu nhiӋt ÿӝ ÿông băng cӫa lӟp ÿã xáo trӝn và nhiӋt ÿӝ trung bình cӫa nó trѭӟc xáo trӝn theo công thӭc tѭѫng tӵ nhѭ (4.21):

t

1 0 1 , 0 6 1

, 0

hay, nӃu chú ý rҵng kg/mUb 0,9˜103 3 và biӇu diӉn hb bҵng mét:

b 6 1

, 0