Articles

Upwelling and Downwelling

wat hebben we geleerd over waterbewegingen in het westelijke deel van Durham?

aan de kust kan opwaartse en neerwaartse waterbeweging optreden bij bepaalde windomstandigheden. Relatief sterke winden zorgen ervoor dat het oppervlaktewater zich van de kust verwijdert, waardoor het omhoog gaat, of de wind zorgt ervoor dat het oppervlaktewater zich naar de kust beweegt, waardoor het omlaag gaat. Volgens Csanady (1972) kan water tot 5 km van de kustlijn worden betrokken bij deze evenementen!,

langs de noordkust van Lake Ontario:

  • sterke wind van het Westen naar het oosten zijn ideaal voor opwaartse Wind.
  • sterke wind van het oosten naar het Westen zijn ideaal voor downwellings.

Upwelling

  • treedt op wanneer dicht koel nutriëntenrijk water uit de bodem van de waterkolom offshore het nutriëntenarm oppervlaktewater aan de nabije kust vervangt.
  • wordt aangedreven door wind, het corioliseffect en Ekman transport
    • Wind waait over het meer.,
    • Water wordt 90 graden uit de windrichting getransporteerd (Coriolis forces / Ekman transport).
    • wrijving tussen het oppervlaktewater en het water onder de oppervlaktelaag zorgt ervoor dat beide waterpakketten in dezelfde richting bewegen.
    • naarmate het water zich van de kust verwijdert, wordt het verloren water vervangen door opwelling van diep water.
  • opgezwollen nutriëntenrijk water kan nutriënten leveren (nitraat, totaal fosfor, oplosbaar reactief fosfor, enz.) voor de biologische groei aan de kust.,
figuur 1: een voorbeeld van een upwelling. Afbeelding gemaakt met het gebruik van symbolen: met dank aan de integratie en toepassing netwerk, Universiteit van Maryland Center for Environmental Science (ian.umces.edu/symbols/).

Downwelling

  • treedt op wanneer het oppervlaktewater dichter wordt en naar de bodem van het meer zinkt.
  • wordt aangedreven door wind, het corioliseffect en Ekman-transport.
    • Wind waait over het meer.,
    • Water wordt 90 graden uit de windrichting getransporteerd (Coriolis forces / Ekman transport).
    • naarmate het water naar de kust beweegt, hoopt het aanwezige water zich op of “stapelt zich op” en de druk van dit water zorgt ervoor dat het naar diepere wateren zakt.
  • transporteert opgeloste zuurstof naar diepere wateren, wat de afbraak in oppervlaktewateren beïnvloedt.
Figuur 2: een voorbeeld van een downwelling., Afbeelding gemaakt met het gebruik van symbolen: met dank aan de integratie en toepassing netwerk, Universiteit van Maryland Center for Environmental Science (ian.umces.edu/symbols/).

Identificatie van Upwellingen en Downwellingen: Gebruiksinstrumenten

We kunnen de temperatuur aan het oppervlak en op de bodem van het meer gebruiken om upwellingen en downwellingen te identificeren., De temperatuur kan worden opgehaald uit:

a) Thermisters (temperatuur-ketens die zijn gesuspendeerd in de waterkolom),

Figuur 3: Thermisters zijn kleine temperatuur loggers aangesloten strings en ingezet in de waterkolom van het meer (vaak in de buurt van ADCPs) op een diepte van belang. Fotokrediet: Great Lakes Unit, Environmental Monitoring and Reporting Branch, 2013.

b) The Land Ocean Biophysical Observatory (LOBO)., Het Ministerie van milieu en Klimaatverandering van Ontario heeft dit instrument vanaf 2008 ingezet in de regio Ajax-aanwezig tijdens de ijsvrije maanden. Het verzamelt oppervlakte – en bodeminformatie over een verscheidenheid aan parameters, waaronder temperatuur, geleidbaarheid, chlorofyl a en troebelheid.

Figuur 4: foto ‘ s van het biofysisch Observatorium Land oceaan dat door het Ministerie van Milieu van Ontario in Lake Ontario bij Ajax is opgezet., De LOBO heeft twee componenten: een boei drijft aan het oppervlak van het meer met temperatuur, geleidbaarheid en chlorofyl a sondes, en een frame dat op de bodem van het meer zit met temperatuur, geleidbaarheid, chlorofyl a, en troebelheid sondes. (foto credit: Great Lakes Unit, Environmental Monitoring and Reporting Branch, 2008 and 2013).,

het identificeren van Upwellingen en Downwellingen

aan de hand van temperatuurgrafieken

als we de oppervlakte-en bodemtemperaturen van 2009 in het Meer Vergelijken, zien we dat er momenten zijn waarop:

a) oppervlaktewater plotseling daalt en overeenkomt met de bodemtemperaturen: upwelling.

b) het bodemwater neemt plotseling toe en komt overeen met de oppervlaktetemperaturen: downwelling.

onderstaande grafiek toont de oppervlakte-en bodemtemperaturen van 2009 in het Lobo-station voor de kust van Duffins Creek (zie Figuur 8 voor de locatie van de LOBO)., Een voorbeeld van een upwelling en een downwelling gebeurtenis worden aangegeven door de blauwe pijlen op de volgende grafiek.

Figuur 5: een voorbeeld van 2009 oppervlakte-en bodemtemperatuur nabij Duffins Creek. De oppervlaktetemperaturen worden gemeten op 1,4 m onder het wateroppervlak en de bodemtemperaturen op 19,65 m waterdiepte. De groene verticale lijnen op het perceel zijn de data die het TRCA in 2009 heeft bemonsterd. Gegevens verzameld door de afdeling milieumonitoring en-rapportage van het Ministerie van Milieu van Ontario en verwerkt door TRCA.,

aan de hand van temperatuurverschillen

kunnen we berekenen wanneer er binnen 24 uur een grote temperatuurverandering is. Onderstaande grafiek berekent het verschil tussen de bovenste en de onderste watertemperatuur. Als de staaf bij 4 graden Celsius boven de stippellijn valt, weten we dat er een downwelling heeft plaatsgevonden. Als de staaf onder de stippellijn valt bij -4 graden Celsius, weten we dat er een opwelling heeft plaatsgevonden.,

Figuur 6: temperatuurverschillen binnen een periode van 24 uur die worden gebruikt om op-en neerwellingen te identificeren. Gegevens verzameld door de afdeling milieumonitoring en-rapportage van het Ministerie van Milieu van Ontario en verwerkt door TRCA.

door ruimtelijke Kaarten

een andere manier waarop we upwellings kunnen zien is het gebruik van ruimtelijk geïnterpoleerde nutriëntenconcentraties uit de onderzoeken die in 2008 door het Ministerie van milieu en Klimaatverandering van Ontario zijn uitgevoerd., De onderstaande kaarten zijn van een gepubliceerd artikel en laten zien dat de temperatuur lager is door de kustlijn dan 5 km van de kustlijn. Dit komt omdat het water bij de kustlijn van de kust werd geduwd, en werd vervangen door bodemwater in een upwelling gebeurtenis. Tijdens deze gebeurtenis verdween chlorofyl a aan de kust, maar nitraatrijke wateren verschenen aan de kust, getransporteerd uit de nutriëntenrijke wateren op de bodem van het meer.,

Figuur 7: waterkwaliteitsgradiënten veroorzaakt door opwelling in de veelhoek van Ajax op 16 September 2008. Grijze lijnen geven de survey track aan. “Reprinted from Journal of Great Lakes Research, 38(S4), Howell, E. T., Chomicki, K. M., and Kaltenecker, G., Tributary discharge, Lake circulation, and lake biology as drivers of water quality in the Canadian Nearshore of Lake Ontario, 47-61, Copyright (2012), with permission from Elsevier.,”

aangezien wind, watertemperatuur en circulatie een belangrijke rol spelen bij opwaartse en neerwaartse golven, kan het aantal opwaartse en neerwaartse golven in de buurt van Ajax van jaar tot jaar veranderen. Als we kijken naar het aantal op-en neerwellingen van 2008-2012, zien we dat hoewel er verschillende klimatologische omstandigheden bestaan, het aantal op-en neerwellingen toevallig gelijk was.,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) de LOBO defect in 2008; upwelling waarde van Howell et al., 2012, downwelling berekend uit de diepste meter beschikbaar

B) De oppervlakte LOBO temperatuur recorder functioneert niet; geen thermisters loggen temperatuur

Begrip Beweging van het Water in de Nearshore

Richardson Nummers: Mengen tussen de oppervlakte en onder water

Richardson nummers zijn een andere manier om te kijken naar de menging die optreedt tussen de oppervlakte en onder water., In technische termen gebruiken Richardson-getallen stroomsnelheden en temperatuurverschillen om de stabiliteit van een perceel water in een waterkolom te beschrijven. Als de verhouding tussen de stabiliserende krachten als gevolg van stratificatie en de destabiliserende krachten als gevolg van verticale afschuiving boven een kritische waarde ligt, dan is het water stabiel en mengen het oppervlakte-en bodemwater zich niet. Als het getal lager is dan de kritische waarde, dan mengt het water. Dit betekent dat als we dit getal berekenen en het is groter dan een specifieke waarde, dan kan er geen vermenging plaatsvinden tussen de lagen water., Als het berekende aantal onder een specifieke waarde ligt, dan kunnen de waterlagen mengen. In dit geval kunnen de bovenste en onderste wateren mengen omdat ze de krachten tussen hen kunnen overwinnen.

in de buurt van Duffins Creek vertellen de Richardson-nummers die het hele jaar worden weergegeven ons dat de bovenste en onderste wateren meestal verschillend zijn. Echter, in de herfst is er veel vermenging tussen de bovenste en onderste wateren. Er zijn twee grafieken geplaatst op de kaart hieronder. De grafiek aan de linkerkant is van een waterdiepte van ~ 15 meter, terwijl de grafiek aan de rechterkant is van een waterdiepte van ~18m., Er zijn verschillen in de twee grafieken; de linker grafiek heeft meer punten onder de rode lijn waaruit blijkt dat er meer menging plaatsvindt. Dit vertelt ons dat er veranderingen plaatsvinden tussen de twee sites en hoe dieper je bent en dat in diepere wateren, het oppervlaktewater zich niet zoveel vermengt met het bodemwater. Merk op dat in de grafieken op de afbeelding hieronder berekenen Richardson nummers tussen ongeveer 4-5 m onder het wateroppervlak, en 13-15 m onder het wateroppervlak.,

Figuur 8: De Richardson-nummers zijn door het TRCA berekend op basis van gegevens die zijn verzameld door de afdeling milieumonitoring en-rapportage van het Ministerie van Milieu van Ontario. Geen mengen geeft aan dat er meer dan één laag water aanwezig is, en mengen geeft aan dat water tussen de dieptes wordt gemengd. Deze afbeelding laat zien dat als je dieper beweegt, er minder vermenging is tussen de lagen., “Map River, Road, and Shoreline Source: Data provided by Ontario Ministry of Natural Resources; Bathymetry Source: National Oceanic and Atmospheric Administration”.

begrijpen hoe de nearshore mixen belangrijk zijn om te begrijpen, omdat het ons zal vertellen welk pad nutriënten zullen volgen wanneer ze het meer binnenkomen.

neem berichten naar huis

1. Op-en Neerwellingen verplaatsen van nature voedingsstoffen in de nabije kust.