Коэффициент плотности

Коэффициент плотности столба морской воды является мерой относительного вклада температуры и солености в определение градиента плотности . Говорят, что при соотношении плотностей, равном 1, температура и соленость компенсируются : их характеристики плотности нейтрализуются, оставляя градиент плотности равным нулю. Формула коэффициента плотности, $R_{\rho }$, является:

$R_{\rho }={\frac {\alpha d\theta /dz}{\beta dS/dz}}$

где

• θ - потенциальная температура
• S - соленость
• z — вертикальная координата (с индексом, обозначающим дифференцирование по z)
• ρ — плотность
• α = −ρ ⁻¹ ∂ρ/∂θ — коэффициент теплового расширения.
• б = п ⁻¹ ∂ρ/∂S — коэффициент халинного сжатия.

Когда столб воды «вдвойне стабильен» - и температура, и соленость способствуют стабильному градиенту плотности - коэффициент плотности отрицательный (вдвойне нестабильный столб воды также будет иметь отрицательный коэффициент плотности, но это обычно не происходит). Когда стратификация, вызванная температурой или соленостью, статически нестабильна, а общая плотность стратификации статически стабильна, в толще воды существует двойная диффузионная неустойчивость. Двойную диффузионную неустойчивость можно разделить на два различных режима статически стабильной стратификации плотности: режим соленых пальцев (теплый соленый, перекрывающий прохладный свежий), когда коэффициент плотности больше 1, и режим диффузионной конвекции (прохладный свежий поверх теплого соленого), когда коэффициент плотности находится между 0 и 1.

Отношение плотности также может использоваться для описания термохалинной изменчивости в невертикальном пространственном интервале, например, поперек фронта в перемешанном слое .

Коэффициент диффузионной плотности

Вместо коэффициента плотности иногда используется диффузионный коэффициент плотности. $R_{\rho }^{*}$ используется, что определяется как

$R_{\rho }^{*}={\frac {1}{R_{\rho }}}={\frac {\alpha dS/dz}{\beta d\theta /dz}}$

Угол Тернера

Если знаки числителя и знаменателя поменять местами, соотношение плотностей останется неизменным. Связанная величина, которая позволяет избежать этой двусмысленности, а также возможных бесконечных значений, когда знаменатель обращается в нуль, - это угол Тернера: $Tu$, который был представлен Барри Раддиком и назван в честь Стюарта Тернера . Это определяется

$Tu={\frac {3\pi }{4}}-\mathrm {arg} \left(\beta {\frac {dS}{dz}}+i\alpha {\frac {d\theta }{dz}}\right).$

Угол Тернера связан с коэффициентом плотности соотношением

$R_{\rho }=-\tan \left(Tu+{\frac {\pi }{4}}\right).$

См. также

• Спайс (океанография)
• Двойная диффузионная конвекция