Cosa abbiamo imparato sul movimento dell’acqua nella costa occidentale di Durham?

Nel nearshore, il movimento dell’acqua verso l’alto e verso il basso può verificarsi se esistono determinate condizioni di vento. Venti relativamente forti faranno sì che le acque superficiali si allontanino dalla riva causando un upwelling, oppure i venti faranno sì che le acque superficiali si spostino verso la riva causando un downwelling. Secondo Csanady (1972), l’acqua fino a 5 km dalla costa può essere coinvolta in questi eventi!,

Lungo le rive settentrionali del lago Ontario:

• Forti venti da ovest a est sono l’ideale per upwellings a verificarsi.
• Forti venti da est a ovest sono ideali per downwelling a verificarsi.

L’upwelling

• si verifica quando l’acqua densa e ricca di nutrienti dal fondo della colonna d’acqua in mare aperto sostituisce l’acqua superficiale esaurita di nutrienti nel nearshore.
• È guidato dal vento, l’effetto Coriolis, e Ekman trasporto
  • Vento soffia attraverso il lago.,
  • L’acqua viene trasportata a 90 gradi dalla direzione del vento (forze di Coriolis / trasporto Ekman).
  • L’attrito tra l’acqua superficiale e l’acqua sottostante lo strato superficiale fa sì che entrambi i pacchi d’acqua si muovano nella stessa direzione.
  • Quando l’acqua si allontana dalla riva, l’acqua persa viene sostituita dall’upwelling delle acque profonde.
• L’acqua ricca di nutrienti Upwelled può fornire nutrienti (nitrati, fosforo totale, fosforo reattivo solubile, ecc.) ,

Downwelling

• Si verifica quando l’acqua superficiale diventa più densa e affonda sul fondo del lago.
• È guidato dal vento, dall’effetto Coriolis e dal trasporto Ekman.
  • Il vento soffia attraverso il lago.,
  • L’acqua viene trasportata a 90 gradi dalla direzione del vento (forze di Coriolis / trasporto Ekman).
  • Mentre l’acqua si muove verso la riva, l’acqua già presente si accumula o “si accumula” e la pressione di quest’acqua la fa sprofondare in acque più profonde.
• Trasporta l’ossigeno disciolto in acque più profonde, influenzando la decomposizione nelle acque superficiali.

Identificazione Upwellings e Downwellings: Strumenti di Utilizzo

E ‘ possibile utilizzare la temperatura in superficie e al fondo del lago per identificare upwellings e downwellings., La temperatura può essere recuperato da:

a) Thermisters (temperatura catene sospese nella colonna d’acqua),

b) Il Land Ocean Biophysical Observatory (LOBO)., Il Ministero dell’Ambiente e del cambiamento climatico dell’Ontario ha implementato questo strumento nella regione Ajax da 2008-presente durante i mesi senza ghiaccio. Raccoglie informazioni sulla superficie e sul fondo su una varietà di parametri tra cui temperatura, conduttività, clorofilla a e torbidità.

Identificare Upwellings e Downwellings

Per grafici di temperatura

Se confrontiamo le temperature superficiali e inferiori del 2009 nel lago, vediamo che ci sono momenti in cui:

a) Le acque superficiali scendono improvvisamente e corrispondono alle temperature inferiori: upwelling.

b) Le acque di fondo aumentano improvvisamente e corrispondono alle temperature superficiali: downwelling.

Il grafico seguente mostra le temperature di superficie e di fondo del 2009 alla stazione LOBO al largo di Duffins Creek (vedere la Figura 8 sotto per la posizione del LOBO)., Un esempio di un evento di upwelling e di downwelling è indicato dalle frecce blu sul grafico seguente.

Da differenze di temperatura

Per rendere più facile da vedere, siamo in grado di calcolare quando c ‘ è un grande cambiamento di temperatura entro 24 ore. Il grafico seguente calcola la differenza tra la temperatura dell’acqua superiore e inferiore. Se la barra cade sopra la linea tratteggiata a 4 gradi Celsius, sappiamo che si è verificato un downwelling. Se la barra scende sotto la linea tratteggiata a -4 gradi Celsius, sappiamo che si è verificato un upwelling.,

By Spatial Maps

Un altro modo che possiamo vedere upwellings sta usando le concentrazioni di nutrienti interpolate spazialmente dalle indagini completate dal Ministero dell’Ambiente e del cambiamento climatico dell’Ontario nel 2008., Le mappe qui sotto sono da un articolo pubblicato e mostrano che la temperatura è inferiore dal litorale di quanto non sia 5 km dal litorale. Questo perché l ” acqua dal litorale è stato spinto lontano dalla riva, ed è stato sostituito da acque di fondo in un evento upwelling. Durante questo evento, la clorofilla a scomparve dalla riva, ma le acque ricche di nitrati apparvero dalla riva trasportate dalle acque ricche di nutrienti sul fondo del lago.,

Poiché il vento, la temperatura dell’acqua e la circolazione svolgono un ruolo importante in upwellings e downwellings, il numero di upwellings e downwelling nel nearshore Ajax può potenzialmente cambiare di anno in anno. Se guardiamo il numero di upwellings e downwelling da 2008-2012, vediamo che sebbene esistano condizioni climatiche diverse, il numero di upwellings e downwellings era casualmente simile.,llings

12A 6 B 12 10 Downwellings 14A 14 10 13 15

NOTE: the time frame that the LOBO was out changed from year to year, however, it was generally logging temperature from April until November.,

A) Il LOBO ha funzionato male nel 2008; valore di upwelling da Howell et al., 2012, downwelling calcolato dal metro più profondo disponibile

B) Il registratore di temperatura LOBO superficiale non ha funzionato correttamente; nessuna temperatura di registrazione dei termistri

Capire il movimento dell’acqua nella terraferma

Numeri di Richardson: miscelazione tra acque di superficie e di fondo

I numeri di Richardson sono un altro modo per guardare, In termini tecnici, i numeri di Richardson utilizzano le velocità attuali e le differenze di temperatura per descrivere la stabilità di una particella d’acqua in una colonna d’acqua. Se il rapporto tra le forze stabilizzanti dovute alla stratificazione e le forze destabilizzanti dovute al taglio verticale è superiore a un valore critico, l’acqua è stabile e le acque di superficie e di fondo non si mescolano. Se il numero è inferiore al valore critico, l’acqua si mescola. Ciò significa che se calcoliamo questo numero ed è maggiore di un valore specifico, non può verificarsi alcuna miscelazione tra gli strati di acqua., Se il numero calcolato è inferiore a un valore specifico, gli strati d’acqua possono mescolarsi. In questo caso, le acque superiore e inferiore possono mescolarsi perché possono superare le forze tra di loro.

Vicino a Duffins Creek, i numeri di Richardson mostrati per l’intero anno ci dicono che la maggior parte delle volte le acque superiori e inferiori sono diverse. Tuttavia, in autunno c’è un sacco di miscelazione tra le acque superiore e inferiore. Ci sono due grafici posti sulla mappa qui sotto. Il grafico a sinistra proviene da una profondità dell’acqua di ~15 metri, mentre il grafico a destra proviene da una profondità dell’acqua di ~18m., Ci sono differenze nei due grafici; il grafico di sinistra ha più punti sotto la linea rossa che mostra che si sta verificando più miscelazione. Questo ci dice che ci sono cambiamenti che si verificano tra i due siti e il più profondo che sei e che nelle acque più profonde, le acque superficiali non si mescolano tanto con le acque di fondo. Si noti che nei grafici sull’immagine qui sotto si calcolano i numeri di Richardson tra circa 4-5 m sotto la superficie dell’acqua e 13-15 m sotto la superficie dell’acqua.,

Capire come le miscele nearshore è importante per capire come ci dirà il percorso che i nutrienti seguiranno quando entreranno nel lago.

Porta a casa i messaggi

1. Upwellings e Downwellings muovono naturalmente i nutrienti nel nearshore.