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Sciences de la Terre et de l’Univers · 术语表

什么是 Couche d’Ekman, transport d’Ekman, spirale d’Ekman？

又称： couche d'Ekman · transport d'Ekman · spirale d'Ekman · sverdrup (unité)

Définition 29.3 Sciences de la Terre et de l’Univers à l’université — 1re année · 第 29 章 — La circulation de l’océan

La couche d’Ekman est la mince couche de surface de l’océan, épaisse d’au plus quelques centaines de mètres, dans laquelle la tension du vent est transmise vers le bas par le frottement turbulent et équilibrée par la force de Coriolis. Le transport d’Ekman est la masse d’eau que la couche porte par seconde à travers une bande verticale large de 1 m1\,\mathrm{m}, de la surface jusqu’en dessous de la couche :

M⃗=∫−d0ρ v⃗ dz(kg m−1 s−1);\vec M = \int_{-d}^{0} \rho\,\vec v\,\mathrm dz \quad (\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-1}\,\mathrm{s}^{-1});

divisé par la masse volumique, c’est un transport en volume par mètre, en m2 s−1\mathrm{m}^{2}\,\mathrm{s}^{-1}. La spirale d’Ekman est la rotation et l’affaiblissement du courant avec la profondeur dans la couche. Les transports océaniques se comptent en sverdrups : 1 Sv1\,\mathrm{Sv} =106 m3 s−1= 10^{6}\,\mathrm{m}^{3}\,\mathrm{s}^{-1}.

La spirale d’Ekman sous un vent de 10\, m/ s soufflant vers le nord à 35 N, avec les constantes d’Ekman. À gauche : le courant vu d’en haut en surface et à chaque dixième de la profondeur d’Ekman D_E jusqu’à D_E (flèches bleues), la courbe grise joignant leurs pointes ; le courant de surface est à 45 à droite du vent, les plus profonds sont plus faibles et tournés davantage à droite. Le transport de toute la couche (vert ; direction seule) est à 90 à droite du vent. À droite : les deux composantes en fonction de la profondeur.
La spirale d’Ekman sous un vent de 10 m/s10\,\mathrm{m}/\mathrm{s} soufflant vers le nord à 35∘35{}^{\circ} N, avec les constantes d’Ekman. À gauche : le courant vu d’en haut en surface et à chaque dixième de la profondeur d’Ekman DED_E jusqu’à DED_E (flèches bleues), la courbe grise joignant leurs pointes ; le courant de surface est à 45∘45{}^{\circ} à droite du vent, les plus profonds sont plus faibles et tournés davantage à droite. Le transport de toute la couche (vert ; direction seule) est à 90∘90{}^{\circ} à droite du vent. À droite : les deux composantes en fonction de la profondeur.

示例

Exemple 29.5 (Le transport sous une bonne brise)

Un vent de 10 m/s10\,\mathrm{m}/\mathrm{s} soufflant vers le nord à 35∘35{}^{\circ} N exerce T=0.170 PaT = 0.170\,\mathrm{Pa}. Avec f=2Ωsin⁡35∘=8.365×10−5 s−1f = 2\Omega\sin35{}^{\circ} = 8.365 \times 10^{-5}\,\mathrm{s}^{-1}, le transport d’Ekman est 0.170/(8.365×10−5)=2036 kg m−1 s−10.170/(8.365 \times 10^{-5}) = 2036\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-1}\,\mathrm{s}^{-1}, vers l’est. Avec ρ=1027 kg m−3\rho = 1027\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}, cela fait 1.98 m3 s−11.98\,\mathrm{m}^{3}\,\mathrm{s}^{-1} par mètre mesuré à travers le transport : à travers une ligne longue de 1000 km1000\,\mathrm{km}, environ 2 Sv2\,\mathrm{Sv}.

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