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Oceanografia, parte tre, Dispensa di Navigazione

In questa dispensa di Navigazione a cura del professore G. Trossarelli si parla di oceanografia. Nel particolare vengono trattati i seguenti punti:
- Lo studio delle correnti (di gradiente, di deriva, di upwelling e downwelling, la loro misura);
- La circolazione superficiale e oceanica;
- Masse d'acqua e variabilità oceanografica (bilancio termico, evaporazione, temperatura superficiale,... Vedi di più

Esame di Navigazione docente Prof. G. Trossarelli

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ESTRATTO DOCUMENTO

Temperatura superficiale - Medie

Ts media Pacifico: 19°C

Ts media Atlantico e Indiano: 11 °C

Ts media emisfero nord: 19°C

Ts media emisfero sud: 16°C

Ai tropici: Ts > 25°C

Temperatura superficiale Escursioni annue

-

A titolo di esempio si indicano i valori medi

delle escursioni termiche superficiali annue in

alcuni mari:

15°C le acque costiere del Giappone e del New

England

7°C le acque costiere della California e del

Nord Europa

10÷12°C Canale della Manica e Mar Tirreno

settentrionale

24°C le acque del Mar Nero

2014 Oceanografia per PAS 70

Temperatura superficiale

Escursione media annua

Temperatura superficiale Utilizzate per

evidenziare

correnti calde

o fredde e

fenomeni di

risorgenza

Isoanomale di temperatura: scarto

rispetto alle isoterme medie Temperatura

prevista domani nel

Mediterraneo

Temperatura nel

Mediterraneo, ultimi 8 giorni

circa

2014 Oceanografia per PAS 73

Temperatura in profondità

2014 Oceanografia per PAS 74

Temperatura in profondità – Modello globale

Vento più Vento meno Vento più

intenso intenso intenso

Acque profonde

Profon-

dità

(piedi) Latitudine

Temperatura in profondità – Variabilità stagionale

strato mescolato 5° 10° 15° 20° 25°

primavera

inverno autunno estate

100

200

profondità

300

(piedi)

400 termoclina stagionale

Struttura termica acque superficiali

(variabile con le stagioni alle medie-basse latitudini)

Temperatura in profondità – Effetto soglia

SOGLIA

Livello medio del mare

Profondità media della soglia Temperatura

costante

Acque profonde

dell'oceano

Effetto soglia

Temperatura in profondità D<

D<0

0 bilancio negativo

negativo;;

D>0 bilancio positivo;

positivo

; l'apporto l'apporto fluviale e le

fluviale e le precipitazioni sono precipitazioni sono minori

maggiori dell'evaporazione;

dell'evaporazione ; si crea un dell'evaporazione;;

dell'evaporazione si crea un

surplus di acqua nel bacino (esempio deficit di acqua nel bacino

del Mar Nero nei confronti del Mar di (esempio del Mar Mediterraneo

Marmara--

Marmara Mar Mediterraneo)

Mediterraneo).. nei confronti dell'Atlantico)

dell'Atlantico)..

Temperatura in profondità

Fattori che influenzano il profilo verticale della temperatura

t Effetto giornaliero di moto ondoso e

Acque mescolate superficiali

Acque di Qs, Qb, Q , Qe

H

superficiali Effetto di correnti superficiali, moto ondoso

Termoclina stagionale e variazioni stagionali di Qs, Qb, Q , Qe

H

Termoclina permanente

Acque Diminuzione di temperatura tra acque

intermedie superficiali più calde ed acque profonde

più fredde di origine polare. Nei mari

mediterranei (effetto soglia) è assente.

oppure poco pronunciata

Omotermia o leggerissimo

Acque gradiente negativo Acque fredde di origine polare ed

profonde effetto delle correnti di densità.

z

2014 Oceanografia per PAS 79

Misura della temperatura

La temperatura viene misurata, per convenzione internazionale,

in gradi centigradi.

A causa della (relativamente) recente entrata in vigore di questa

convenzione è possibile avere a che fare con dati di temperatura

espressi in Fahrenheit

(negli U.S.A. è ancora utilizzato il °F !!!).

Per la misura della temperatura si utilizzano vari fenomeni fisici tra i

quali:

- variazione del volume occupato da particolari liquidi (ad esempio il

mercurio)

- variazione della resistenza elettrica di un conduttore (metallo o

semiconduttore)

- variazione della radiazione infrarossa

2014 Oceanografia per PAS 80

Misura della temperatura

La misura della temperatura superficiale può essere effettuata con:

- Metodo del “secchio tuffato” e misura con termometro (a mercurio)

- Radiometro a raggi infrarossi

- Satelliti per l'oceanografia o la meteorologia

In profondità la temperatura può essere misurata con:

- Termometri a mercurio a rovesciamento (obsoleti)

- Sistemi XBT

- Batisonde (CTD/TDS)

- Altri sistemi specialistici

2014 Oceanografia per PAS 81

Sistema XBT

• XBT = Expendable Bathy

Termograph;

• effettua una misura di tem-

peratura con sonda a perdere di

basso costo;

• sono installati su navi, aerei e

smg;

• esistono lanciatori automatici e a

mano;

• le sonde raggiungono profondità Lanciatore installato

di 450 o 1.500 metri; su Unità navale M.M.

•La registrazione dei dati può

essere analogica eo digitale.

2014 Oceanografia per PAS 82

Lanciatore

automatico

2014 Oceanografia per PAS 83

Batisonda

•Il sistema è costituito da un verricello, una

batisonda contenente i sensori ed una unità di

registrazione.

•L'unità di registrazione può essere digitale,

analogica oppure vi può essere la presenza di

entrambe.

•La batisonda (CTD) contiene più sensori. Nel

tipo rappresentato sono presenti sensori per la

misura della temperatura, della conducibilità

elettrica (da cui si ricava la salinità), della velocità

del suono e della pressione (da cui si ricava la

profondità). In altre sonde possono essere presenti

ulteriori tipi di sensore per la misura di altri

parametri chimico-fisici dell'acqua di mare (es.

fotobatisonda per la misura di caratteristiche

ottiche).

2014 Oceanografia per PAS 84

CTD con rosetta di bottiglie

Niskin per prelievo acqua in

profondità CTD

2014 Oceanografia per PAS 85

La salinità

• La salinità nelle acque superficiali è variabile secondo le

località e le stagioni.

• La variazione della salinità è causata da vari fenomeni:

- aumento di salinità nei seguenti casi: evaporazione, formazione

di ghiacci marini, soluzione di sedimenti in bassi fondali,

risorgenza di acque più salate.

- diminuzione di salinità nei seguenti casi: grande apporto di

acque dolci fluviali, copiose precipitazioni (ad esempio piogge

equatoriali e monsoniche), risorgenza di acque profonde meno

salate.

• Oltre i 1.000 metri di profondità non esiste più l'effetto

stagionale e pertanto la salinità varia soltanto con la

posizione geografica.

2014 Oceanografia per PAS 86

La salinità

La distribuzione della salinità viene

rappresentata mediante curve tracciate

sulla superficie orizzontale (isoaline

in superficie, o a varie profondità),

oppure mediante curve tracciate sul

piano di sezioni verticali delle masse

d'acqua. In questo caso vengono

chiamate isoalinobate.

L'insieme delle isoalinobate permette di evidenziare le zone in cui il gradiente verticale

è massimo.

La variabilità stagionale della salinità è ricavata dal confronto di carte disegnate in base

a misure ripetute nel tempo in mesi significativi dal punto di vista climatico (ad

esempio febbraio, maggio, agosto e novembre).

2014 Oceanografia per PAS 87

2014 Oceanografia per PAS 88

La salinità

Il grafico mette in evidenza le differenze

tra le salinità degli oceani.

La salinità dell'oceano Atlantico è

sensibilmente maggiore di quella

dell‘oceano Pacifico nella stessa fascia di

latitudini; ciò è alle maggiori

dovuto

precipitazioni piovose del Pacifico ed al

sensibile apporto salino nelle acque

atlantiche proveniente dallo stretto della

Florida e dalla soglia di Gibilterra.

La salinità media delle acque oceaniche

alle medie e basse latitudini è del 35‰.

2014 Oceanografia per PAS 89

2014 Oceanografia per PAS 90

Masse d’acqua

Sono così chiamate grosse porzioni di acqua oceanica quando

assumono delle ben definite caratteristiche termiche in una certa zona di

origine e le mantengono per un periodo più o meno lungo, anche quando

entrano in un ambiente diverso; le modifiche nella propria struttura

termica, ed il tempo necessario per tali modifiche, dipenderanno, come

già detto, principalmente dalla stagione, dalla latitudine e dal regime di

correnti.

Le masse d'acqua sono caratterizzate da valori di temperatura e di

salinità, ovvero di densità: si formano generalmente nello strato

superficiale mescolato dove subiscono l'influenza delle condizioni

atmosferiche; una volta trovata la quota di equilibrio, le masse d'acqua

(identificabili mediante diagrammi T-S) si muovono dalla regione di

formazione, seguendo le condizioni di circolazione.

2014 Oceanografia per PAS 91

2014 Oceanografia per PAS 93

Le onde interne

2014 Oceanografia per PAS 100

Le onde interne

Dai rilievi in mare (e anche dalla teoria dell'idrodinamica) si sa che nello strato

di separazione fra due masse d’acqua sovrapposte e di differente densità (cioè

con temperature molto diverse e spesso associate a variazioni di salinità),

possono verificarsi dei fenomeni ondulatori: queste onde “interne” sono

studiabili e misurabili come delle onde progressive (o stazionarie in bacini

chiusi) nello stesso modo con cui si misurano le onde gravitazionali di

superficie.

Le cause sono individuabili nel moto relativo sul piano orizzontale delle due

masse d'acqua a differente densità.

Ogni particella di un volume d’acqua stratificato in densità è in quiete solo a

quel livello avente la stessa densità; se una particella viene spostata dalla sua

posizione di equilibrio da una forza qualsiasi, essa comincia ad oscillare

attorno a quella posizione: tali oscillazioni sono chiamate “onde interne”.

2014 Oceanografia per PAS 101

Le caratteristiche “medie” di

queste onde sono le seguenti:

periodo: minuti - ore

altezza: metri - decine di metri

lunghezza: centinaia - migliaia di metri

velocità di propagazione: notevolmente minore delle

onde superficiali gravitazionali

2014 Oceanografia per PAS 102

Le onde interne

Il fenomeno può avere notevole importanza ai fini delle

operazioni navali sia perché le condizioni di rifrazione

dell'energia acustica variano nello spazio e nel tempo, sia

per quanto concerne la sicurezza della navigazione

subacquea a bassa velocità nelle acque della piattaforma ed

entro stretti (ad esempio Gibilterra, Messina), baie e fiordi.

2014 Oceanografia per PAS 104

Le onde interne

L'ampiezza del disturbo superficiale dovuto alle onde

interne è ridotto del fattore :

ρ

γ = − 1

1 ρ 2 γ

e pertanto, essendo in genere il rapporto più grande di

0,99

si ha che il disturbo in superficie è trascurabile

(in profondità può essere di decine di metri).

2014 Oceanografia per PAS 105

In corrispondenza delle "creste" delle onde

Le onde interne interne, è possibile rilevare anche

otticamente sulla superficie del mare, delle

zone di calma, dette "slick", dove la

superficie ha un aspetto liscio, quasi stirato.

La superficie può rimanere tranquilla mentre al di sotto si trovano onde di alcune

centinaia di metri di lunghezza; un tipico esempio è quello delle onde interne nello stretto

di Gibilterra (rivelato con la distribuzione delle isoterme)

2014 Oceanografia per PAS 106

Le onde interne

Visualizzazione “virtuale” delle

onde interne mediante

elaborazione di dati SAR

(synthetic aperture radar, la stessa

tecnica che visualizza

l’inquinamento marino tipo “oil

spilling”).

Notare che:

•Si tratta di immagini in “falsi

colori”, non sono foto da satellite;

•Il tempo di elaborazione è di

qualche ora

2014 Oceanografia per PAS 107

Le onde interne

2014 Oceanografia per PAS 108

Stretto di Messina

2014 Oceanografia per PAS 109

I vortici

2014 Oceanografia per PAS 110

I vortici (eddies) Vortice

anticiclonico

Presupposti della formazione dei

vortici:

- oceano costituito da due strati

d'acqua sovrapposti aventi

differente densità

- masse d'acqua in rotazione

intorno ad un asse

- la velocità delle particelle sia Vortici ciclonici

maggiore in superficie che in

profondità (fatto che in realtà si

verifica quasi sempre)

2014 Oceanografia per PAS 111

I vortici (eddies)

Creazione di

vortici per effetto

della corrente del

Golfo

2014 Oceanografia per PAS 112

Emisfero Nord

I vortici (eddies)

Acque meno dense

Acque più dense

Vortice ciclonico (antirorario) Vortice anticiclonico (orario)

A causa della rotazione le acque profonde più pesanti si La forza di gradiente allontana dall'asse del vortice le

accumulano intorno all'asse di rotazione mentre le acque acque profonde più pesanti ed avvicina quelle leggere

superficiali più leggere sono forzate ad allontanarsene. Nel superficiali: il livello del mare e le superfici isobariche

centro del vortice si crea una depressione del livello del si sopraelevano nel centro del vortice.

mare e delle superfici isobariche.

2014 Oceanografia per PAS 113

I vortici (eddies)

Cono di acqua “fredda” generato dal vortice ciclonico

2014 Oceanografia per PAS 114

Sopraelevazioni della superficie

depressioni della superficie (vortice anticiclonico)

(vortice ciclonico)

2014 Oceanografia per PAS 115

Sopraelevazioni della superficie

depressioni della superficie (vortice anticiclonico)

(vortice ciclonico)

2014 Oceanografia per PAS 116

Vediamo nel dettaglio i vortici anticiclonici

presenti a est e sud-est di Cipro

2014 Oceanografia per PAS 117

Superficie

Vortice anticiclonico: la forza di gradiente allontana

dall'asse del vortice le acque profonde più pesanti ed

avvicina quelle leggere superficiali. - 130 m

Il livello del mare e le

superfici isobariche si

sopraelevano nel centro

del vortice. - 360 m Acque meno dense

(più calde)

Acque più dense

2014 Oceanografia per PAS 118

Acque meno dense

(più calde)

Acque più dense Anomalie

positive

di

temperatura

alle quote di

-130m e -360m

2014 Oceanografia per PAS 119

Deboli

anomalie

di salinità

alle quote di

-130m e -360m

2014 Oceanografia per PAS 120

Vediamo ora nel dettaglio i vortici ciclonici

presenti a sud di Malta e ad est di Corinto

2014 Oceanografia per PAS 121

Acque meno dense

Acque più dense

(più fredde) Anomalie

negative di

temperatura

alla quota di -130m

Anomalie quasi

nulle a -360m

2014 Oceanografia per PAS 122


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104

PESO

4.37 MB

AUTORE

Teemo92

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

In questa dispensa di Navigazione a cura del professore G. Trossarelli si parla di oceanografia. Nel particolare vengono trattati i seguenti punti:
- Lo studio delle correnti (di gradiente, di deriva, di upwelling e downwelling, la loro misura);
- La circolazione superficiale e oceanica;
- Masse d'acqua e variabilità oceanografica (bilancio termico, evaporazione, temperatura superficiale, temperatura in profondità, salinità);
- Le onde interne;
- I vortici.


DETTAGLI
Esame: Navigazione
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria energetica
SSD:
Università: Pisa - Unipi
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Teemo92 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Navigazione e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Pisa - Unipi o del prof Trossarelli Giorgio.

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