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Upwelling et Downwelling

by admin
qu’avons-nous appris sur le mouvement de l’eau dans la côte ouest de Durham?

dans les zones côtières, des mouvements ascendants et descendants peuvent se produire si certaines conditions de vent existent. Des vents relativement forts feront en sorte que les eaux de surface s’éloigneront de la rive, provoquant une remontée d’eau, ou que les eaux de surface se déplaceront vers la rive, provoquant une descente d’eau. Selon Csanady (1972), l’eau jusqu’à 5 km du rivage peut être impliquée dans ces événements!,

le long de la rive nord du lac Ontario:

  • Les vents forts d’ouest en est sont idéaux pour les remontées.
  • Les vents forts d’est en ouest sont idéaux pour les downwellings.

L’Upwelling

  • se produit lorsque l’eau dense et fraîche et riche en nutriments provenant du fond de la colonne d’eau au large remplace l’eau de surface appauvrie en nutriments dans le littoral proche.
  • est entraîné par le vent, l’effet de Coriolis et le transport Ekman
    • Le vent souffle sur le lac.,
    • l’eau est transportée à 90 degrés de la direction du vent (forces de Coriolis / transport Ekman).
    • Le frottement entre l’eau de surface et l’eau sous la couche de surface fait que les deux parcelles d’eau se déplacent dans la même direction.
    • à mesure que l’eau s’éloigne du rivage, l’eau perdue est remplacée par une remontée des eaux profondes.
  • L’eau riche en nutriments remontée peut fournir des nutriments (nitrate, phosphore total, phosphore réactif soluble, etc.) pour la croissance biologique dans le littoral.,
Figure 1: exemple d’Une remontée d’eau. Image créée à l’aide de symboles: avec L’aimable autorisation du réseau D’intégration et D’Application, Centre des sciences de l’environnement de L’Université du Maryland (ian.umces.edu/symbols/).

la descente

  • se produit lorsque l’eau de surface devient plus dense et s’enfonce au fond du lac.
  • est entraîné par le vent, L’effet Coriolis et le transport Ekman.
    • le Vent souffle sur le lac.,
    • l’eau est transportée à 90 degrés de la direction du vent (forces de Coriolis / transport Ekman).
    • Que l’eau se déplace vers le rivage, l’eau déjà présente accumule ou « pieux” et la pression de cette eau fait couler vers des eaux plus profondes.
  • transporte l’oxygène dissous dans les eaux plus profondes, affectant la décomposition dans les eaux de surface.
Figure 2: un exemple de plongeants., Image créée à l’aide de symboles: avec L’aimable autorisation du réseau D’intégration et D’Application, Centre des sciences de l’environnement de L’Université du Maryland (ian.umces.edu/symbols/).

identification des Upwellings et Downwellings: Instruments d’utilisation

Nous pouvons utiliser la température à la surface et au fond du lac pour identifier les upwellings et downwellings., La température peut être récupérée à partir de:

A) Thermisters (chaînes de température qui sont suspendues dans la colonne d’eau),

Figure 3: Les Thermisters sont de petits enregistreurs de température attachés en chaînes et déployés dans la colonne d’eau du lac (souvent près Crédit Photo: Unité des Grands Lacs, Direction Générale de la surveillance et des rapports environnementaux, 2013.

b) L’Observatoire de Biophysique des océans terrestres (LOBO)., Le Ministère de l’environnement et du changement climatique de l’Ontario a déployé cet instrument dans la région D’Ajax de 2008 à aujourd’hui pendant les mois sans glace. Il recueille des informations de surface et de fond sur une variété de paramètres, y compris la température, la conductivité, la chlorophylle a et la turbidité.

Figure 4: photos de L’Observatoire de Biophysique des océans terrestres déployé dans le lac Ontario près D’Ajax par le Ministère de l’environnement de l’Ontario., Le LOBO a deux composants: une Bouée Flotte à la surface du lac avec des sondes de température, de conductivité et de chlorophylle A, et un cadre qui se trouve au fond du lac avec des sondes de température, de conductivité, de chlorophylle A et de turbidité. (Crédit photo: Unité des Grands Lacs, Direction Générale de la surveillance et des rapports environnementaux, 2008 et 2013).,

identification des remontées et des descentes

par des graphiques de température

Si nous comparons les températures de surface et de fond du lac en 2009, nous voyons qu’il y a des moments où:

a) les eaux de Surface chutent soudainement et correspondent aux températures de fond: remontées.

b) les eaux de fond augmentent soudainement et correspondent aux températures de surface: downwelling.

le graphique ci-dessous montre les températures de surface et de fond de 2009 à la station LOBO au large du ruisseau Duffins (voir la Figure 8 ci-dessous pour l’emplacement du LOBO)., Un exemple d’événement de montée et de descente est indiqué par les flèches bleues sur le graphique suivant.

Figure 5: un exemple de température de surface et de fond en 2009 près du ruisseau Duffins. Les températures de Surface sont prises à 1,4 M Sous la surface de l’eau et les températures de fond sont prises à 19,65 m de profondeur. Les lignes verticales vertes sur la parcelle sont les dates que le TRCA a échantillonnées en 2009. Données recueillies par la direction de la surveillance et des rapports environnementaux du Ministère de l’environnement de l’Ontario et traitées par TRCA.,

Par différences de température

pour le rendre plus facile à voir, nous pouvons calculer quand il y a un grand changement de température dans les 24 heures. Le graphique ci-dessous calcule la différence entre les températures de l’eau supérieure et inférieure. Si la barre tombe au-dessus de la ligne pointillée à 4 degrés Celsius, nous savons qu’une descente s’est produite. Si la barre tombe en dessous de la ligne pointillée à -4 degrés Celsius, nous savons qu’une remontée s’est produite.,

Figure 6: différences de température sur une période de 24 heures utilisées pour identifier les remontées et les descentes. Données recueillies par la direction de la surveillance et des rapports environnementaux du Ministère de l’environnement de l’Ontario et traitées par TRCA.

par des cartes spatiales

Une autre façon de voir les remontées est d’utiliser des concentrations d’éléments nutritifs interpolées spatialement à partir des relevés effectués par le Ministère de l’environnement et du changement climatique de l’Ontario en 2008., Les cartes ci-dessous proviennent d’un article publié et montrent que la température est plus basse près du rivage qu’elle n’est à 5 km du rivage. C’est parce que l’eau près du rivage a été repoussée de la rive et a été remplacée par les eaux de fond lors d’une remontée d’eau. Au cours de cet événement, la chlorophylle a a disparu par la rive, mais des eaux riches en nitrates sont apparues par la rive transportées des eaux riches en nutriments au fond du lac.,

Figure 7: gradients de qualité de l’eau causés par la remontée d’eau dans le polygone Ajax le 16 septembre 2008. Les lignes grises indiquent la piste de sondage. « Réimprimé de Journal of Great Lakes Research, 38 (S4), Howell, E. T., Chomicki, K. M. et 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), avec la permission D’Elsevier., »

étant donné que le vent, la température de l’eau et la circulation jouent un rôle important dans les remontées et les descentes, le nombre de Remontées et de descentes dans le littoral Ajax peut potentiellement changer d’année en année. Si nous examinons le nombre d’upwellings et de downwellings de 2008 à 2012, nous constatons que, bien que les conditions climatiques soient différentes, le nombre d’upwellings et de downwellings étaient par coïncidence similaires.,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) le LOBO a mal fonctionné en 2008; valeur d’upwelling de Howell et al., 2012, downwelling calculé à partir du compteur le plus profond disponible

B) l’enregistreur de température Lobo de surface a mal fonctionné; pas de thermisters enregistrant la température

comprendre le mouvement de l’eau dans le littoral

nombres Richardson: mélange entre les eaux de surface et les eaux de fond

Les Nombres Richardson sont une autre façon, En termes techniques, les nombres de Richardson utilisent les vitesses actuelles et les différences de température pour décrire la stabilité d’une parcelle d’eau dans une colonne d’eau. Si le rapport entre les forces de stabilisation dues à la stratification et les forces de déstabilisation dues au cisaillement vertical est supérieur à une valeur critique, alors l’eau est stable et les eaux de surface et de fond ne se mélangent pas. Si le nombre est inférieur à la valeur critique, l’eau se mélange. Cela signifie que si nous calculons ce nombre et qu’il est supérieur à une valeur spécifique, aucun mélange ne peut se produire entre les couches d’eau., Si le nombre calculé est inférieur à une valeur spécifique, les couches d’eau peuvent se mélanger. Dans ce cas, les eaux du haut et du bas peuvent se mélanger car elles peuvent surmonter les forces entre elles.

près du ruisseau Duffins, les chiffres de Richardson pour toute l’année nous indiquent que la plupart du temps, les eaux du haut et du bas sont différentes. Cependant, à l’automne, il y a beaucoup de mélange entre les eaux du haut et du bas. Il y a deux graphiques placés sur la carte ci-dessous. Le graphique de gauche correspond à une profondeur d’eau de ~15 mètres, tandis que le graphique de droite correspond à une profondeur d’eau de ~18 m., Il y a des différences dans les deux graphiques; le graphique de gauche a plus de points en dessous de la ligne rouge montrant que plus de mélange se produit. Cela nous dit qu’il y a des changements qui se produisent entre les deux sites et plus vous êtes profond et que dans les eaux plus profondes, les eaux de surface ne se mélangent pas autant avec les eaux de fond. Notez que dans les graphiques de l’image ci-dessous, les nombres de Richardson sont calculés entre environ 4-5 m sous la surface de l’eau et 13-15 m sous la surface de l’eau.,

Figure 8: Les Nombres de Richardson ont été calculés par le TRCA à partir des données recueillies par la direction de la surveillance et de la production de rapports environnementaux du Ministère de l’environnement de l’Ontario. Aucun mélange n’est plus qu’une couche d’eau est présente, et le mélange indique que l’eau est mélangée entre les profondeurs. Cette image montre que lorsque vous vous déplacez plus profondément, il y a moins de mélange entre les calques., « Map River, Road, and Shoreline Source: données fournies par le Ministère des Richesses naturelles de l’Ontario; bathymétrie Source: National Oceanic and Atmospheric Administration”.

Il est important de comprendre comment les mélanges près du rivage se mélangent, car cela nous indiquera le chemin que les nutriments suivront lorsqu’ils entreront dans le lac.

messages à la maison

1. Les remontées et les descentes déplacent naturellement les nutriments dans le littoral.