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水温、盐度与海水密度

海水密度受到温度和盐度双重影响。 较冷的水和较咸的水,其影响可能相互补充,也可能相互抵消。

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水温、盐度与海水密度实验场景 →

意义与机制

当比较相同体积的物质时,质量更大的物质具有更大的密度。 在典型的海水的温度和盐度范围内,冷却和盐度增加通常会导致密度增大。

不同的水温和盐度组合,可以产生相同的密度。 密度更大的水具有下沉的趋势,这为理解海洋中的分层和环流提供了一个线索。

关系与条件

温度-盐度图上的等温线是连接具有相同密度的点的线条。我们区分仅改变温度的实验,与同时改变温度和盐度的实验。

该实验代表在有限的温度和盐度范围内的一种线性近似。然而,实际的海水方程包含压力以及非线性效应,并且混合所产生的变化是复杂的。

观察实验中需要注意的事物

冷水或咸水更重。在 T–S 图中,相同位置上的密度相同。

表面海水,其水温范围为 0 至 30 °C,盐度范围为 30 至 40 g/kg,可以用线性状态方程进行近似。 密度变化,包括由于压力、非线性以及混合引起的,均被忽略。 颜色墨水路径是一种概念性的流动,并不能预测流动速率或混合时间。

关键关系与符号

ρ ≈ 1027·[1 − 1.7×10⁻⁴(T−10) + 7.6×10⁻⁴(S−35)] kg/m³

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
ρ海水密度kg/m³
T水温°C
S质量基准盐度g/kg

工作实例

在相同的温度下,海水的盐度增加,其密度如何变化?

在这种线性近似中,水温越低或盐度越高,密度越大。 如果同时改变两个变量,它们的效应可能会相互抵消。

常见误解

  • 仅仅知道其中一个水体比另一个水体温度高,并不能总是确定这两个水体密度的大小顺序。

通过实验探索这个概念

参考文献

BCcampus · 物理地质 (英文)