Gabriel: Temperatur, salinitet og trykk

Hvor i dypet er vannet saltest og hvor er det kaldest? Svaret på dette spørsmålet er ikke helt trivielt. I denne oppgaven skal vi lære om vanntemperatur og saltfordeling i havet og regne på trykk ved hjelp av enkle funksjoner.

Filen Bøyen Gabriel Data inneholder verdier for vanntemperatur, saltholdighet og trykk fra bøyen Gabriel i Store Lungegårdsvann for september 2015. Verdiene er oppgitt for to forskjellige dyp, dyp 2 og dyp 19, der dyp 2 er like under overflaten og dyp 19 er dypere nede i vannet. I tillegg til verdier i vannet er også lufttrykket oppgitt. Merk: Verdiene til trykket i havet inkluderer ikke det overliggende trykket fra atmosfæren.

a)  Åpne filen i GeoGebra og plott temperaturen både for dyp 2 og for dyp 19. La tidspunktet være på x-aksen og temperaturen på y-aksen. Juster forholdet mellom x-aksen og y-aksen slik at det er lettere å se variasjonene i temperaturen (f. eks til 20:1). Hva tror du er grunnen til at temperaturen er lavere for dyp 19 i forhold til dyp 2? Bruk gjerne tilgjengelige hjelpemidler.

b) Plott saltholdighet for både dyp 2 og for dyp 19. La tidspunktet være på x-aksen og saltholdighet på y-aksen. Hvorfor tror du at saltinnholdet er høyere dypere nede i vannet? Kan du finne en grunn for at saltinnholdet like under overflaten øker utover i september?

c) Plott trykket for både dyp 2 og for dyp 19. La tidspunktet være på x-aksen og trykket på y-aksen. Hvorfor er trykket høyere dypere nede i vannet?

d) Sammenlign plottene for temperatur, salinitet og trykk for dyp 19. Stoler du på målingene den 10. september (tidspunkt 227) og mot slutten av tidsserien? Nevn en grunn til at målingene kan være ukorrekte.

Tettheten til vann avhenger av temperatur, salinitet og trykk. Nettsiden Ocean water density calculator bruker en formel for å regne ut tettheten til vann.

e) Bruk først øyemål til å finne gjennomsnittlig temperatur, salinitet og trykk for dyp 19 (ekskluder eventuelle målinger du ikke stoler på). Bruk deretter nettsiden til å finne tettheten til vannet ved denne dybden. Enhetene på nettsiden er de samme som i GeoGebra-filen.

Trykket til vann kan bli funnet ved hjelp av Pascals lov, ved formelen:

P = P_a + ρgh,

der P [Pa] er trykket til vannet, P_a er det atmosfæriske trykket (lufttrykket), ρ [kg/m\( ^3 \)] er tettheten, g = 9.81 m/s\( ^2 \) er tyngdeakselerasjonen og h [m] er dybden.

f) Plott lufttrykket og finn den gjennomsnittlig verdien enten ved øyemål (gjør om på forholdet mellom x-asken og y-aksen for å lettere finne en verdi for gjennomsnittet) eller ved å se på verdiene i regnearket. Løs deretter Pascals lov med hensyn på h, og finn dybden til dyp 19 ved å sette inn verdier du fant i oppgvave 5. Hvor godt stemmer dette med tommelfingerregelen at 1 meter dypere ned tilsvarer en økning på 1 dbar?

Merk: For at enhetene i formelen skal stemme må du gjøre om på trykket til Pascal [Pa] (1 dbar = 10 000 Pa).

Figur på fremsiden: Målestasjonen Gabriel, Morven Muilwijk.