Neutralidad frente a Materialidad: Una Teoría Termodinámica de Superficies Neutrales
Autores: Tailleux, Rémi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2016
Acceso abierto
Artículo científico
2016
Neutralidad frente a Materialidad: Una Teoría Termodinámica de Superficies Neutrales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Teoría
Espacio termodinámico
Neutralidad
Dispersión
Flotabilidad
Densidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se formula una teoría para construir variables de densidad cuasi-neutras directamente en el espacio termodinámico, que se basa en minimizar el valor absoluto de una cantidad puramente termodinámica J n. Físicamente, J n tiene una interpretación dual dinámica/termodinámica como la cantidad que controla el costo energético de los intercambios adiabáticos e isohalinos de paquetes en superficies materiales, así como la dependencia de la densidad in situ en la especiación, en una descripción de las masas de agua basada en la especiación y la presión. Matemáticamente, se demuestra que minimizar | J n | en el espacio termodinámico es equivalente a maximizar la neutralidad en el espacio físico. También se revisa y discute la física de la dispersión epineutral. Se argumenta, en particular, que la dispersión epineutral se entiende mejor como el efecto agregado de muchos eventos individuales de agitación no neutra (entendidos aquí como eventos adiabáticos e isohalinos con flotabilidad no cero), de modo que solo el desplazamiento neto agregado a lo largo de muchos eventos es aproximadamente neutral. Esta nueva perspectiva resuelve una aparente paradoja entre el enfoque en la teoría de densidad neutral sobre movimientos de flotabilidad cero y la abrumadora evidencia de que la dispersión lateral en el océano es causada principalmente por procesos de flotabilidad no cero, como mareas, corrientes residuales y ondas internas cortadas. La eficiencia con la que un proceso físico contribuye a la dispersión lateral puede caracterizarse por su firma energética, siendo más eficientes aquellos procesos que liberan energía potencial disponible (costo energético negativo) que los procesos puramente neutros con costo energético cero. Este último mecanismo ocurre en el cuña de inestabilidad, y su fuente de energía es el acoplamiento entre baroclinicidad, termobaricidad y anomalías de temperatura/salinidad compensadas por densidad. Se especula que tal mecanismo, que solo puede existir en un océano salado, es importante para disipar anomalías de especiación y helicidad neutral. El artículo también discute las posibles dificultades conceptuales con el uso de tensores de difusión rotados neutros en modelos numéricos del océano, así como con la construcción de variables de densidad neutral en el espacio físico. También enfatiza el carácter irreducible de las fuerzas termobaricas en el océano. Se argumenta que estas son la causa de la dispersión dianeutral termobarica adiabática y prohíben la existencia de superficies de densidad a lo largo de las cuales los paquetes de fluido pueden intercambiarse sin experimentar fuerzas de flotabilidad, en contraste con lo que se asume en la teoría de superficies neutras.
Descripción
En este artículo, se formula una teoría para construir variables de densidad cuasi-neutras directamente en el espacio termodinámico, que se basa en minimizar el valor absoluto de una cantidad puramente termodinámica J n. Físicamente, J n tiene una interpretación dual dinámica/termodinámica como la cantidad que controla el costo energético de los intercambios adiabáticos e isohalinos de paquetes en superficies materiales, así como la dependencia de la densidad in situ en la especiación, en una descripción de las masas de agua basada en la especiación y la presión. Matemáticamente, se demuestra que minimizar | J n | en el espacio termodinámico es equivalente a maximizar la neutralidad en el espacio físico. También se revisa y discute la física de la dispersión epineutral. Se argumenta, en particular, que la dispersión epineutral se entiende mejor como el efecto agregado de muchos eventos individuales de agitación no neutra (entendidos aquí como eventos adiabáticos e isohalinos con flotabilidad no cero), de modo que solo el desplazamiento neto agregado a lo largo de muchos eventos es aproximadamente neutral. Esta nueva perspectiva resuelve una aparente paradoja entre el enfoque en la teoría de densidad neutral sobre movimientos de flotabilidad cero y la abrumadora evidencia de que la dispersión lateral en el océano es causada principalmente por procesos de flotabilidad no cero, como mareas, corrientes residuales y ondas internas cortadas. La eficiencia con la que un proceso físico contribuye a la dispersión lateral puede caracterizarse por su firma energética, siendo más eficientes aquellos procesos que liberan energía potencial disponible (costo energético negativo) que los procesos puramente neutros con costo energético cero. Este último mecanismo ocurre en el cuña de inestabilidad, y su fuente de energía es el acoplamiento entre baroclinicidad, termobaricidad y anomalías de temperatura/salinidad compensadas por densidad. Se especula que tal mecanismo, que solo puede existir en un océano salado, es importante para disipar anomalías de especiación y helicidad neutral. El artículo también discute las posibles dificultades conceptuales con el uso de tensores de difusión rotados neutros en modelos numéricos del océano, así como con la construcción de variables de densidad neutral en el espacio físico. También enfatiza el carácter irreducible de las fuerzas termobaricas en el océano. Se argumenta que estas son la causa de la dispersión dianeutral termobarica adiabática y prohíben la existencia de superficies de densidad a lo largo de las cuales los paquetes de fluido pueden intercambiarse sin experimentar fuerzas de flotabilidad, en contraste con lo que se asume en la teoría de superficies neutras.