Post on 05-Feb-2018
Uvod u fiziku moraUvod u fiziku mora(fizi(fiziččku oceanografiju)ku oceanografiju)
Ivica VilibićInstitut za oceanografiju i ribarstvo, Split
vilibic@izor.hr
Oceanography
• The study of the ocean, embracing and integrating all knowledge pertaining to the ocean's physical boundaries, the chemistry and physics of sea water, and marine biology. www.weather.com/glossary/o.html
• The scientific study and exploration of the oceans and seas in all their aspects, including all processes in the oceans and interactions and relations with Earth. www.reefed.edu.au/glossary/o.html
• Oceanography is the study of the deep sea and shallow coastal oceans: their biology, chemistry, geology and physics together make oceanography a richly interdisciplinary science.
Oceanographers and Oceans
• Oceanographers aim their work at both practical problems and basic scientific discovery
• Oceans :
– provide threats;– a bountiful diversity of food– are the reservoir of our water supply– most of the heat and carbon of the climate system– are the source of roughly ½ the respired oxygen of
the biosphere,– contain most of the remaining undiscovered natural
pharmaceuticals
A Young Science
• Although oceanography is a relatively young science
• It is the natural setting to ask fundamental questions about the development of life, and the behavior (or misbehavior) of global climate
Some Facts
• The oceans cover 7/10 of the Earth's surface.• Together with the atmosphere and the 'fresh-
water' sphere they make up 'fluid' Earth. • Much of the biomass...the mass of living plants
and animals...lives in the oceans, far more than on land!
• Very roughly ½ of the primary production of oxygen from photosynthesis, by all life on Earth, occurs in the sea. Roughly ½ of that occurs in the productive, shallow ocean near land.
Povijest oceanografije
Early Ocean Explorers• The ancient Greeks
began to explore outside the Mediterranean about 900-700 B.C.
• The Greek name for river, okeanos evolved into the word ocean, used today to describe the world seas
• James Cook created the early extensive maps during his voyages of the Pacific Ocean. He included: ocean depth, prevailing winds, surface currents, and water temperature
• Ben Franklin charted the Gulf Stream in 1769• Matthew Maury, “Father of Modern Oceanography”
published a book entitled “The Physical Geography of the Sea”. His knowledge reduced travel times by as much as a month
Hydrography
• Charles Darwin sailed on the HMS Beagle from 1831-1836
• He collected a variety of marine organisms• Edward Forbes, one of the leading marine
biologist of that time, believed the oceans could be divided vertically into zones. He suggested no life existed below 1800 feet
Challenger Expedition
• Voyage lasted from 1872-1876, 3 ½ years• Ocean depth measurements were taken at 361 locations• Maximum depth of 12,300 feet deep in the Mariana trench
was recorded• Water samples analyzed for temperature and chemistry• It was shown that relative abundance of major component
ions of seawater remains constant• 4,417 new species of marine of new organisms were
discovered• Deep currents were investigated• It took 20 years to catalogue the collected data
Fridijog Nansen: Led the Arctic voyage of the Norwegian ship Fram, 1893-96, which proved the non-existence of an Arctic continent; drifted in ice pack for 4 years
The Meteor Expedition (1925-1927)
• German scientists performed the real test of the dynamic method on the Meteor expedition in the Atlantic. This expedition was conceived of by a German naval officer, Captain Fritz Spiess to create an opportunity for a German navy vessel to visit foreign ports (prohibited by the treaty at the end of World War I) in the capacity of an ocean research vessel. Captain Spiess had served both prior to and during the war as a hydrographer in the German navy. He realized that to be successful he must find a recognized German scientist to be the “father” of the expedition.
Što proučavafizička oceanografija
Područje istraživanja fizičke oceanografije
Istraživanje svojstava morske vodea) Salinitet b) Temperatura c) Tlakd) Gustoća e) Razdijeljenost na vodene masef) Morske strujeg) Razina mora h) Optička svojstva mora
Istraživanje gibanja u moruFizikalne zakonitosti i jednadžbe
Praktična primjena znanja iz područja fizičke oceanografije
Ovladavanje i ublažavanje djelovanja prirodnih pojava (uspori, tsunamiji, klimatske promjene, ...)Iskorištavanje resursa mora - voda, sol, ribolov, marikultura - iskorištavanje energije morskih doba - plovidba - odlaganje otpada (za odabir najpovoljnije lokacije treba poznavati cirkulaciju i razdiobu fizikalnih svojstava)
Parametrifizičke oceanografije
Temperatura i salinitet
Temperatura je fizikalna veličina kojom se izražava toplinsko stanje neke tvari.
Salinitet je količina otopljene tvari u gramima koji se nalaze u kilogramu morske vode, kad su svi karbonati pretvoreni u
okside, brom i jod zamijenjeni klorom, te sva organska materija oksidirana.
Jadran
Morske struje Geostrofičke struje
Vjetrovne struje
Jadran
Razina mora Plimotvorna sila
Jadran
Plimni signal se moPlimni signal se možže prognozirati vrlo precizno!e prognozirati vrlo precizno!
SplitSplit
Uspori (“storm surge”)
seši
Površinski valovi
Mjerni instrumenti Razina mora
Mjerenja razine moraMjerenja razine mora
srednja razina morasrednja razina mora
apsolutni maksimum od 1955.apsolutni maksimum od 1955.
Morske struje
07-Mar-2008 00UTC
Površinski valovi
Termohalini parametri
Daljinska mjerenja –satelitska oceanografija
Jednadžbe gibanja
Rubni uvjeti
Numerički modeli
Neki procesi koje proučavafizička oceanografija
Tsunamiji
Tsunami (“tsun” – luka, “ami” – val) su valovi izrazito velike valne duljine i perioda, koji nastaju zbog naglih pomaka vodenih masa.
Za razliku od vjetrovnih valova, tsunamizahvaća cjelokupni morski stupac, te su mu stoga svojstva određena topografijom morskog dna – tzv. valovi plitkog mora.
Brzina širenja = (g*H)1/2, H – dubina mora » u oceanima brzina aviona (720 km/h na 4000 m dubine), na šelfuusporava (110 km/h na 100 m dubine).
Valna duljina tsunamija na otvorenom moru je cca 400-600 km, a period 0.5-1 h.
Santorin, Grčka, 1650 BC
Jadran
Unutarnji valovi – baroklina dinamika
Unutarnji plimni valovi
Posljedica: Posljedica: U jednom danu temperatura u U jednom danu temperatura u sloju sloju termoklinetermokline momožže oscilirati i do 8e oscilirati i do 8ooC.C.
Q:Q: Da li to mogu podnijeti Da li to mogu podnijeti bentoskebentoske biljke i biljke i žživotinje na lastovskim podmorskim liticama?ivotinje na lastovskim podmorskim liticama?
Mjerenja kod Čiova
Unutarnji Kelvinovi valovi
Rezonantni procesi
Meteorološki tsunamiji
tlak zraka
vjetar
3.95
3.60
3.85
4.42
4.63
4.95
5.50
Vrijeme (UTC) maksimumau tlaku zraka
meteotsunami, meteotsunami, BalearicBalearic IslandsIslands, 15 June 2006, 15 June 2006
Mezoskalni procesi
Vodene mase
Duboka konvekcija –nastajanje dubokih voda
Razina svjetskih mora, pa tako i Jadrana, je porasla oko 120 m nRazina svjetskih mora, pa tako i Jadrana, je porasla oko 120 m nakon zadnjeg akon zadnjeg ledenog doba.ledenog doba.
Posljedica Posljedica –– iskopine rimskih luka na Jadranu se nalaze 1iskopine rimskih luka na Jadranu se nalaze 1--3 m ispod mora3 m ispod moraProcjena porasta razine Jadrana u zadnjih 2000 godina = Procjena porasta razine Jadrana u zadnjih 2000 godina = 4 do 11 cm/100 god4 do 11 cm/100 god..
Razina svjetskih mora u zadnjih 100 godina je porasla Razina svjetskih mora u zadnjih 100 godina je porasla 1515--20 cm20 cm –– porast se porast se ubrzava zbog utjecaja ubrzava zbog utjecaja ččovjeka.ovjeka.
Klimatske promjene
Ubrzan rast razine mora u zadnjih petnaestak Ubrzan rast razine mora u zadnjih petnaestak godina, oko godina, oko 3030--35 cm/100 god35 cm/100 god..
ZaZaššto?to?
Prema izvjePrema izvješšćću IPCCu IPCC--a (2007), najvea (2007), najvećći i doprinos 1993doprinos 1993--2003 ima 2003 ima steristeriččkoko šširenje irenje oceana zbog zagrijavanja.oceana zbog zagrijavanja.No prema najnovijim istraNo prema najnovijim istražživanjima, ivanjima, otapanje ledenjaka otapanje ledenjaka ćće preuzeti e preuzeti dominantnu ulogu u porastu razine dominantnu ulogu u porastu razine mora.mora.
Ledenjak Ledenjak JacobshavenJacobshaven, , najvenajvećći ledenjak na i ledenjak na
GreenlanduGreenlandu
Klimatske projekcijeKlimatske projekcije
UsrednjeniUsrednjeni regionalni modeli daju porast temperature regionalni modeli daju porast temperature zraka oko 4zraka oko 4ooC zimi i 5C zimi i 5ooC ljeti, te pad oborina ljeti.C ljeti, te pad oborina ljeti.
GiorgiGiorgi et al., 2009et al., 2009
Klimatske projekcijeKlimatske projekcije
Globalna razina mora bi trebala porasti Globalna razina mora bi trebala porasti 3030--40 cm40 cm do do 2100 (IPC2100 (IPCC, C, 2007). M2007). Međutimeđutim, , najnovija opanajnovija opažžanja i istraanja i istražživanja topljenja ivanja topljenja ledenjaka bitno poveledenjaka bitno poveććavaju ove procjene, avaju ove procjene,
pa je neslupa je neslužžbena procjena porasta bena procjena porasta izreizreččena na konferenciji ena na konferenciji ““MOCA09 MOCA09 OurOur
changingchanging planetplanet”” oko 1 m ili vioko 1 m ili višše.e.
Klimatske projekcijeKlimatske projekcije
Primjeri primjene fizičke oceanografije
Poplavljivanje obalnih područja-“acqua alta”, “plimni val”, tsunamiji, uragani, porast razine mora, …
- gdje će štete biti najveće- da li je moguće ublažiti štete- cost/benefit analize
COASTAL STORM SURGE FLOODING OF 18 TO 22 FEET ABOVE NORMAL TIDE LEVELS...LOCALLY AS HIGH AS 28 FEET...ALONG WITH LARGE AND DANGEROUS BATTERING WAVES...CAN BE EXPECTED NEAR AND TO THE EAST OF WHERE THE CENTER MAKES LANDFALL. SOME LEVEES IN THE GREATER NEW ORLEANS AREA COULD BE OVERTOPPED. SIGNIFICANT STORM SURGE FLOODING WILL OCCUR ELSEWHERE ALONG THE CENTRAL AND NORTHEASTERN GULF OF MEXICO COAST.Hurricane Katrina advisory,18 h prije udara
ŠŠibenikibenik
TrogirTrogirVodiceVodice
ZadarZadar Stari Grad (Hvar)Stari Grad (Hvar)
ŠŠibenikibenik Božić, Nova godina 2010.
Promjena svojstava mora i utjecaj na živi svijet- migracije organizama, invazivne i tropske vrste, cvjetanje mora, anoksija-hipoksija, dostupnost i unos hranjivih soli, …
Havarije i akcidentne situacije na moru- predviđanje trajektorija, spašavanje na moru, širenje naftnih mrlja, sigurnost plovidbe, prognoza opasnih uvjeta na moru, …
And that’s all, folks!
AnyAny questionsquestions ??????