Трассировщик потока
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( сентябрь 2018 г. ) |
Индикатор потока – это любое свойство жидкости, используемое для отслеживания скорости потока (т. е. потока величины и направления ) и характера циркуляции. Трассеры могут представлять собой химические свойства, такие как радиоактивный материал или химические соединения, физические свойства, такие как плотность, температура, соленость или красители, и могут быть естественными или искусственно вызванными. Индикаторы потока используются во многих областях, таких как физика, гидрология , лимнология , океанография , исследования окружающей среды и атмосферы.
Консервативные индикаторы остаются постоянными после частиц жидкости, тогда как реактивные индикаторы (например, соединения, вступающие во взаимную химическую реакцию) со временем растут или распадаются. Активные трассеры динамически изменяют поток жидкости, изменяя свойства жидкости, которые появляются в уравнении движения, такие как плотность или вязкость , тогда как пассивные трассеры не оказывают влияния на поток. [1]
Использование в океанографии
[ редактировать ]Океанские трассеры используются для определения мелкомасштабных моделей течения, крупномасштабной циркуляции океана , формирования и изменения водных масс, «датирования» водных масс, а также хранения и поглощения углекислого газа. [2] [3]
Температура, соленость, плотность и другие консервативные индикаторы часто используются для отслеживания течений, циркуляции и перемешивания водных масс. [4] Интересный пример: 28 000 пластиковых уток упали за борт с контейнеровоза посреди Тихого океана. В последующие двенадцать лет океанографы фиксировали места, где уток выбросило на берег, в нескольких тысячах миль от места разлива, и эти данные были использованы для калибровки и проверки моделей циркуляции Северо-Тихоокеанского круговорота . [5]
Временные индикаторы меняются со временем, такие как радиоактивные материалы ( тритий и цезий-137 ) и химические концентрации ( CFC и SF6 ), которые используются для датировки водных масс, а также могут отслеживать смешивание. В середине 1900-х годов в результате испытаний ядерного оружия и химического производства были выделены тонны соединений, которые в природе не встречаются в окружающей среде. [ нужна ссылка ] К большому сожалению, ученые смогли использовать концентрации антропогенных соединений и периоды полураспада радиоактивных материалов, чтобы определить возраст водоема. Ядерная катастрофа на Фукусиме была действительно хорошо изучена океанографами, которые отслеживали распространение радиоактивных материалов по всему Тихому океану и использовали это для лучшего понимания океанских течений и закономерностей перемешивания. [6] [7]
Биологические индикаторы также можно использовать для отслеживания водных масс в океане. Цветение фитопланктона можно увидеть со спутников, и оно движется вместе с меняющимися течениями. Их можно использовать как «контрольную точку», чтобы увидеть, насколько хорошо смешиваются водные массы. Субтропические воды часто теплые, что идеально подходит для фитопланктона, но бедны питательными веществами , что сдерживает их рост, тогда как приполярные воды холодны и богаты питательными веществами. Когда эти два типа водных масс смешиваются, как, например, в течении Куросио в северной части Тихого океана, это часто вызывает огромное цветение фитопланктона, потому что теперь им нужны условия для роста — теплая температура и высокое содержание питательных веществ. Вертикальное перемешивание и образование вихрей также могут вызывать цветение фитопланктона, и это цветение отслеживается спутниками для наблюдения за текущими закономерностями и перемешиванием. [8] [9] [10]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Заикание, Мичиган; Дикс, ЛК; Билле, МФ (2005). «Транспорт консервативных и реактивных индикаторов через лизиметр поля горных подзолов естественной структуры». Журнал гидрологии . 300 (1–4): 1–19. doi : 10.1016/j.jгидроl.2004.04.026 .
- ^ Бигг, Греция; Киллворт, П.Д. (1988). «Консервативные трассеры и циркуляция океана». Фил. Пер. Р. Сок. Лонд . 325 (1583): 177–189. Бибкод : 1988RSPTA.325..177B . дои : 10.1098/rsta.1988.0050 . S2CID 120551693 .
- ^ «Океанский след» . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . 13 мая 2014 г.
- ^ Холланд, Уильям Р. (1971). «Распределение океанических трассеров: Часть I. Предварительный численный эксперимент» . Теллус . 23 (4–5): 371–392. дои : 10.3402/tellusa.v23i4-5.10517 . ISSN 0040-2826 .
- ^ Эббсмейер, Кертис. «Наука о расчесывании пляжей от игрушек для ванны» . Предупреждение Бичкомберс .
- ^ Беренс, Э; Шварцкопф, ФУ; Люббеке, Дж. Ф.; Бонинг, CW (2012). «Модельное моделирование долгосрочного рассеяния 137Cs, выброшенного в Тихий океан у Фукусимы» . Письма об экологических исследованиях . 7 (3): 034004. Бибкод : 2012ERL.....7c4004B . дои : 10.1088/1748-9326/7/3/034004 .
- ^ Дженкинс, У.Дж.; Шварцкопф (2006). «Трассы смешения океанов». Океаны и морская геохимия . 6 (223).
- ^ Клейтон, С; Лин, Ю.К.; Следует, MJ; Уорден, Аризона (2017). «Сосуществование различных экотипов Ostreococcus на океаническом фронте» . Лимнология и океанография . 62 (1): 75–88. Бибкод : 2017LimOc..62...75C . дои : 10.1002/lno.10373 . hdl : 1721.1/118641 .
- ^ Махадеван, А (2016). «Влияние субмезомасштабной физики на первичную продуктивность планктона». Ежегодный обзор морской науки . 8 : 161–184. Бибкод : 2016ARMS....8..161M . doi : 10.1146/annurev-marine-010814-015912 . ПМИД 26394203 .
- ^ «Весеннее цветение планктона уносится в морские глубины по океанским водоворотам» . Национальный научный фонд . Март 2015.
- Р.Э. Дэвис (1991). «Лагранжевы исследования океана». Ежегодный обзор механики жидкости . 23 : 43–64. Бибкод : 1991АнРФМ..23...43Д . дои : 10.1146/annurev.fl.23.010191.000355 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- ctraj Библиотека кодов адвекции, включая моделирование пассивных трассеров.