Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vận chuyển ngang do hiện tượng nước trồi trong một hồ chứa hình hẻm núi
Hydrobiologia - 2007
Tóm tắt
Nhiều quá trình liên quan đến sự biến đổi không gian trong dòng khí nén và sự trộn lẫn thiết lập các gradient nhiệt độ ngang cục bộ và toàn hồ, từ đó tạo ra các dòng chảy trọng lực chậm. Những chuyển động này có thể chiếm ưu thế trong việc vận chuyển và phân bố lại vật chất sinh học và hóa học theo chiều ngang. Trong bài nghiên cứu này, các sự xâm nhập, cho thấy sự vận chuyển theo chiều ngang, được xác định từ dữ liệu thực địa từ một hồ chứa nước uống nhỏ, và nguồn gốc cũng như đặc điểm của các dòng chảy được nghiên cứu bằng mô hình động lực học 3 chiều (3D). Kết quả cho thấy sự chênh lệch nhiệt độ ngang được thiết lập dọc theo lớp bề mặt, do hiện tượng nước trồi đẩy lớp metalimnion gần bề mặt hơn đến khu vực lệch gió, dẫn đến sự biến đổi không gian trong việc thu hút nước. Các dòng chảy được thúc đẩy bởi những gradient này tạo thành các đường dẫn lưu lượng khối lượng đáng kể, tăng cường sự trao đổi với các ranh giới và kiểm soát số phận của chất lỏng được trồi lên. Hơn nữa, sự tương tác của những dòng chảy này với các điều kiện động lực học khác cũng được khảo sát; cụ thể là sự tương tác với các dòng chảy bề mặt do gió, và ảnh hưởng của các loại sóng nội bộ khác nhau được tạo ra bởi độ sâu đáy hồ thay đổi.
Từ khóa
#vận chuyển ngang #nước trồi #hồ chứa #gradient nhiệt độ #động lực học 3DTài liệu tham khảo
Appt, J., J. Imberger & H. Kobus, 2004. Basin-scale motion in stratified Upper Lake Constance. Limnology and Oceanography 49(4): 919–933.
Bejan, A. & J. Imberger, 1979. Heat transfer by forced and free convection in a horizontal channel with differentially heated ends. Journal of Heat Transfer 101: 417–421.
Boegman, L., J. Imberger, G. N. Ivey & J. P. Antenucci, 2003. High-frequency internal waves in large stratified lakes. Limnology and Oceanography 48: 895–919.
Boehrer, B., 1997. Convection in a long cavity with differentially heated end walls. International Journal of Heat and Mass Transfer 40: 4105–4114.
Cormack, D. E., L. G. Leal & J. Imberger, 1974. Natural convection in a shallow cavity with differentially heated end walls. Part 1. Asymptotic theory. Journal of Fluid Mechanics 65: 209–229.
Cormack, D. E., G. P. Stone & L. G. Leal, 1975. The effect of upper surface conditions on convection in a shallow cavity with differentially heated end walls. International Journal of Heat and Mass Transfer 18: 635–648.
Farrow, D. E. & J. C. Patterson, 1993. On the response of a reservoir sidearm to diurnal heating and cooling. Journal of Fluid Mechanics 246: 143–161.
Farrow, D. E. & C. L. Stevens, 2003. Numerical modelling of a surface-stress driven density-stratified fluid. Journal of Engineering Mathematics 47: 1–16.
Fer, I., U. Lemmin & S. A. Thorpe, 2002. Winter cascading of cold water in Lake Geneva. Journal of Geophysical Research-Oceans 107: 3060.
Fernandez, R. L. & J. Imberger, 2006. Bed roughness induced entrainment in a high Richardson number underflow. Journal of Hydraulic Research 44(6): 725–738.
Fischer, H. B., E. J. List, R. C. Y. Koh, J. Imberger & N. H. Brooks, 1979. Mixing in inland and coastal waters. Academic, New York.
Fricker, P. & H. Nepf, 2000. Bathymetry, stratification, and internal seiche structure. Journal of Geophysical Research 105(C6): 14237–14251.
Gloor, M., A. Wuest & D. M. Imboden, 2000. Dynamics of mixed bottom boundary layers and its implications for diapycnal transport in a stratified, natural water basin. Journal of Geophysical Research-Oceans 105: 8629–8646.
Gómez-Giraldo, A., J. Imberger & J. P. Antenucci, 2006. Spatial structure of the dominant basin-scale internal waves in Lake Kinneret. Limnology and Oceanography 51: 229–246.
Hicks, B. B., 1975. A procedure for the formulation of bulk transfer coefficients over water. Boundary Layer Meteorology 8: 315–324.
Hodges, B. R., J. Imberger, A. Saggio & K. B. Winters, 2000. Modeling basin-scale internal waves in a stratified lake. Limnology and Oceanography 45: 1603–1620.
Horsch, G. M. & H. G. Stefan, 1988. Convective circulation in littoral water due to surface cooling. Limnology and Oceanography 33: 1068–1083.
Imberger, J., 1974. Natural convection in a shallow cavity with differentially heated end walls. Part 3. Experimental results. Journal of Fluid Mechanics 65: 247–260.
Imberger, J., 1985. Thermal characteristics of standing waters - an illustration of dynamic processes. Hydrobiologia 125: 7–29.
Imberger, J., 1998. Flux paths in a stratified lake: a review. In Imberger, J. (ed.), Physical Processes in Lakes and Oceans. American Geophysical Union, Washington, D.C., 1–18.
Imberger, J. & S. Monismith, 1986. A model for deepening due to upwelling when W > 1. Journal of Fluid Mechanics 171: 432–439.
Imberger, J. & G. Parker, 1985. Mixed layer dynamics in a lake exposed to a spatially-variable wind-field. Limnology and Oceanography 30: 473–488.
Imberger, J. & J. C. Patterson, 1990. Physical limnology. In Wu, T. (ed.), Advances in Applied Mechanics. Academic Press, Boston, 303–475.
James, W. F. & J. W. Barko, 1991. Littoral-pelagic phosphorus dynamics during nighttime convective circulation. Limnology and Oceanography 36: 949–960.
Kirk, J. T. O., 1994. Light and Photosynthesis in Aquatic Ecosystems. Cambridge University Press, Cambridge.
MacIntyre, S., J. R. Romero & G. W. Kling, 2002. Spatial-temporal variability in surface layer deepening and lateral advection in an embayment of Lake Victoria, East Africa. Limnology and Oceanography 47: 656–671.
Martin, J. L. & S. C. McCutcheon, 1999. Hydrodynamics and Transport for Water Quality Modeling. Lewis Publishers, New York.
Monismith, S., 1986. An experimental-study of the upwelling response of stratified reservoirs to surface shear-stress. Journal of Fluid Mechanics 171: 407–439.
Monismith, S., 1987. Modal response of reservoirs to wind stress. Journal of Hydraulic Engineering-ASCE 113: 1290–1306.
Monismith, S. G., J. Imberger & M. L. Morison, 1990. Convective motions in the sidearm of a small reservoir. Limnology and Oceanography 35: 1676–1702.
Mortimer, C. H., 1974. Lake hydrodynamics. Mitteilungen Internationale Vereingung fur Theoretische und Angewandte Limnologie 20: 124–197.
Nepf, H. M. & C. E. Oldham, 1997. Exchange dynamics of a shallow contaminated wetland. Aquatic Sciences 59: 193–213.
Niño, Y., R. Caballero & L. Reyes, 2003. Mixing and interface dynamics in a two-layer stratified fluid due to surface shear stress. Journal of Hydraulic Research 41(6): 609–621.
Paulson, C. A., 1970. The mathematical representation of wind speed and temperature profiles in the unstable atmospheric surface layer. Journal of Applied Meteorology 9: 857–861.
Rueda, F. J., S. G. Schladow, S. G. Monismith & M. T. Stacey, 2003. Dynamics of large polymictic lake. I: Field observations. Journal of Hydraulic Engineering 129(2): 82–91.
Saggio, A. & J. Imberger, 2001. Mixing and turbulent fluxes in the metalimnion of a stratified lake. Limnology and Oceanography 46: 392–409.
Spigel, R. H. & J. Imberger, 1980. The classification of mixed-layer dynamics in lakes of small to medium size. Journal of Physical Oceanography 10: 1104–1121.
Spigel, R. H., J. Imberger & K. N. Rayner, 1986. Modeling the diurnal mixed layer. Limnology and Oceanography 31: 533–556.
Stevens, C. & J. Imberger, 1996. The initial response of a stratified lake to a surface shear stress. Journal of Fluid Mechanics 312: 39–66.
Stevens, C. L. & G. A. Lawrence, 1997. Estimation of wind-forced internal seiche amplitudes in lakes and reservoirs, with data from British Columbia, Canada. Aquatic Sciences 59: 115–134.
Sturman, J. J., C. E. Oldham & G. N. Ivey, 1999. Steady convective exchange flows down slopes. Aquatic Sciences 61: 260–278.
Thompson, R. O. R. Y. & J. Imberger, 1980. Response of a numerical model of a stratified lake to wind stress. In Carstens, T. & T. McClimans (eds), Second International Symposium on Stratified Flows. IAHR, Melbourne: 562–570.
Wüest, A. & A. Lorke, 2003. Small-scale hydrodynamics in lakes. Annual Review of Fluid Mechanics 35: 373–412.