Verhältnis von horizontaler zu vertikaler kinetischer Energie im Ozean

Die Frage ist einfach, aber der Grund, warum sie wahrscheinlich noch nicht beantwortet wurde, liegt darin, dass die Antwort außerordentlich komplex ist.
Wenn Sie einen stationären Zustand mit einem Geschwindigkeitsfeld V (x, y, z) betrachten, fragen Sie grundsätzlich:

• finde die horizontalen und vertikalen Komponenten Vh(x,y,z) und Vv(x,y,z)

• integrieren Vh².dV und Vv².dV auf der ganzen Welt

Dies ist eine Frage der ozeanischen Zirkulation und die Antworten haben die Größe von Lehrbüchern. Für ein umfassenderes Verständnis schlage ich vor, nur 1 Kapitel über den Transport der Ekman-Schicht zu lesen ( http://paoc.mit.edu/labweb/notes/chap10.pdf ) .

Nun, mit der gegebenen Einschränkung, werde ich Ihnen eine Schätzung einer Größenordnung für die oben erwähnten globalen Integrale geben.

Wenn man bedenkt, dass die Auftriebs-/Abstiegszyklen 10 % der Meeresoberfläche betreffen und die durchschnittliche Tiefe der Ozeane 3800 m beträgt, erlaubt dies, die Masse abzuschätzen, die zur vertikalen Bewegung beiträgt. Die vertikalen Geschwindigkeiten der thermohalinen Zirkulation betragen je nach Standort 1 bis 0,1 mm/s. Nimmt man den konservativen Wert von 0,1 mm/s, ergibt sich eine „vertikale“ kinetische Energie von 700 GJ.

Die horizontalen Bewegungen sind etwas einfacher, da sie die gesamte Oberfläche betreffen und nur eine begrenzte Tiefe erreichen. Da diese Zirkulation jedoch vom Wind angetrieben wird und das Windgeschwindigkeitsfeld stark anisotrop und chaotisch ist, ist die Variabilität hoch. Bedenkt man, dass nur die höchsten und niedrigsten 100 m an der horizontalen Zirkulation teilnehmen (Förderbandmodell) und die mittlere Geschwindigkeit 0,1 m/s beträgt, ergibt sich eine kinetische Energie von 300 Millionen GJ.

Trotz großer Unsicherheitsmargen aufgrund stark vereinfachter Schätzungen ist klar, dass die „horizontale“ kinetische Energie etwa 6 Größenordnungen höher ist als die „vertikale“ kinetische Energie.