Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
The Influence of Waves on the Heat Exchange over Sea
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences, LUVAL.
2002 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Våginflytandet på värmeutbytet över hav (Swedish)
Abstract [en]

The main focus of this study is the influence of waves on the heat transfer over sea. In particular, the bulk transfer coefficient CH (the Stanton number), has been investigated for possible wave influence. Measurements from the site Östergarnsholm in the Baltic Sea have been used. The site has a large sector with undisturbed over water fetch. Data during the period 1995-1999 have been used.

It is shown that CH behaves differently as it approach z/L=0 from the unstable side depending on the wave state. During growing sea, CH makes a rapid drop as it passes over neutrality, strikingly different from swell conditions where CH makes a much ’smoother’ transition. This difference is also shown to exist for the kinematic heat flux. Based on the definition of CH, it is suggested that one of the reasons of CH’s different behaviour for different stratification and wave state, is ought to be sought in the kinematic heat flux itself.

A comparison of the w,θ cospectra during growing sea and swell conditions, showed differences. For growing sea, the larger size eddies dominates the heat flux during unstable conditions. There is no significant difference in peak frequency for different grade of instability. The swell cases showed a more inconsistent behaviour as it approached neutrality, with the peak frequency shifting for different stability ranges.

The correlation coefficient between u, the longitudinal wind component, and w, the vertical wind component, Ru,w is also investigated in this study. It is shown that Ru,w is exposed to some wave influence. A comparison of Ru,w as a function of wave age, for neutral and non-neutral stratification is made. For swell cases and non-neutral stratification Ru,w makes a rapid drop and assumes values close to zero. This is not seen for the neutral cases although there is a slight decrease. It is concluded that a certain amount of positive heat flux and inactive turbulence is needed to see this drop in the correlation coefficient.

Abstract [sv]

Sammanfattning av ”Våginflytandet på värmeutbytet över hav”

Syftet med studien är att undersöka om det existerar ett våginflytande för värmeutbytet över hav och speciellt eventuellt våginflytande på utbyteskoefficienten CH (Stantons tal). Mätdata från Östergarnsholm utanför Gotland har använts. Denna mätstation har en stor sektor i vilken vindens anloppssträcka ostört är påverkad av hav. Data från perioden 1995–1999 har använts.

Stantons tal CH beter sig annorlunda vid övergången från instabil till stabil skiktning beroende på havsytans tillstånd. Vid uppbyggande sjö gör CH ett ’hopp’ då det passerar neutral skiktning. För dyning finns inte detta hopp utan övergången är mycket mjukare. Denna skillnad observeras också hos det turbulenta värmeflödet. Baserat på definitionen av CH föreslås det att dess olika beteende för olika skiktning och vågtillstånd finns att söka i beteendet hos det turbulenta värmeflödet.

En jämförelse av cospektrat för vertikal vind, w, och potentiell temperatur, θ, visar att där finns olikheter mellan uppbyggande sjö och dyning. Under instabila förhållanden och uppbyggande sjö domineras värmeflödet av storskaliga virvlar. Det existerar ingen signifikant skillnad i maximal värdets frekvens för olika grad av instabilitet. Dyningsfallen visar ett mer varierat beteende med en maximalvärdes frekvens som skiftar för olika stabilitetsområden.

I studien undersöks också korrelationskoefficienten mellan longitudinal vind u, och vertikal vind w, Ru,w. Det visas att Ru,w är utsatt för ett visst våginflytande. Ru,w som en funktion av vågålder jämförs för neutral och icke-neutral skiktning. För dyning och icke-neutral skiktning så faller Ru,w snabbt till små värden nära noll. Detta resultat skiljer sig för neutral skiktning där Ru,w bara gör en svag minskning. Slutsatsen är att det krävs en viss mängd positivt värmeflöde och inaktiv turbulens för att se det kraftiga avtagandet hos korrelationskoefficienten.

Place, publisher, year, edition, pages
2002.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 20
Keyword [en]
air-sea interaction, turbulent fluxes, heat flux, swell, atmosphere-wave interaction, Stanton number
National Category
Meteorology and Atmospheric Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-302874OAI: oai:DiVA.org:uu-302874DiVA: diva2:968152
Subject / course
Meteorology
Available from: 2016-09-13 Created: 2016-09-12 Last updated: 2016-09-13Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(630 kB)5 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 630 kBChecksum SHA-512
34d817dc824e49848bc75687bf062defc7aec374909fa5e17d3c84f23b467d37f1d880bd08bdc44b6de788b45d39b5ac785cf458c290d145f32889a3261cf575
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
LUVAL
Meteorology and Atmospheric Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 5 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 9 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link