3.3.1 Perubahan Diurnal dan Musim Pada Kedalaman Lapisan Campuran Pembahasan dalam Bagian 3.2.2, mengenai perubahan suhu dan kedalaman lapisan campuran, diasumsikan input panas dan pencampuran energi konstan dalam waktu. Faktor-faktor ini, bagaimanapun, bervariasi selama hari dan tahun, sehingga menimbulkan perubahan diurnal dan musiman suhu pada kedalaman lapisan campuran. Untuk menggambarkan perubahan diurnal, variasi panas terjadi melalui permukaan laut pada 40 N 40 W, situs pertengahan Atlantik, melalui program hari rata-rata di kedua Juli dan Desember ditunjukkan pada Gambar. 3.10. Pada bulan Juli laut kehilangan panas pada tingkat ~ 120W m-2, sebagian besar oleh penguapan dan radiasi gelombang panjang. Kerugian terus meningkat sepanjang hari karena faktor pengendalian, seperti kecepatan angin, suhu udara perbedaan-laut, dan jumlah awan, cenderung tetap cukup konstan.

Gambar. 3.10 perubahan diurnal panas selama rata-rata hari pada bulan Juli dan Desember pada 40 N, 40 W.Mendapatkan panas, sebagian besar tergantung pada ketinggian matahari, yang sangat bervariasi sepanjang hari. Masukan panas bervariasi dari nol pada malam hari hampir 900W m-2 pada siang hari. Dalam keadaan ini lapisan campuran kedalaman konstan menjadi lebih hangat siang hari dan dingin di malam hari tetapi, karena ada keuntungan bersih dari energi, akan ada kenaikan bersih suhu di hari lain. Jika angin menurun, lapisan campuran menjadi lebih tipis dan peningkatan suhu di lapisan akan lebih besar. Perubahan ini terjadi karena sebagian besar energi radiasi yang diserap dalam beberapa meter atas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3.02 dan 3.03, dan karena angin lemah memungkinkan panas yang akan terkonsentrasi di lapisan tipis. Jika angin meningkat, lapisan campuran menjadi lebih dalam dan input panas tersebar di seluruh lebih mendalam, yang mengarah ke kenaikan suhu yang lebih kecil lebih hari.Pada bulan Desember matahari berada di atas cakrawala setiap hari hanya 10 jam pada 40 N 40 W dan memberikan total hanya 4300 kJ m-2 lebih hari, sedangkan kerugian panas berjumlah 19.000 kJ m-2. Dalam keadaan ini tidak cukup panas diperoleh pada siang hari untuk membentuk lapisan permukaan yang hangat bahkan bagian dari hari.Variasi tahunan komponen cuaca panas di lokasi kapal laut Echo, 35 N 48 W, diilustrasikan pada Gambar. 3.11. Termasuk adalah inputn panas dari radiasi gelombang pendek, dan kerugian dari radiasi, penguapan, dan konduksi. Data ini, diambil dari atlas dari Isemer dan Hasse (1987), menunjukkan bahwa radiasi gelombang pendek adalah satu-satunya sumber panas dan panas latenpenguapan bertanggung jawab untuk sebagian besar kehilangan panas di semua bulan. Jumlah dari semua faktor menunjukkan bahwa laut mendapatkan panas melalui permukaan laut di lokasi ini hanya dari bulan April sampai Agustus, dan selama setahun lebih panas yang hilang diperoleh, yang menunjukkan bahwa panas harus advected ke wilayah ini untuk menjaga suhu rata-rata yang sama dari tahun ke tahun.Kurva total keuntungan dan kerugian menunjukkan bahwa semua panas diperoleh melalui permukaan di musim panas yang kemungkinan akan hilang di bulan Januari atau Februari berikut. Pada saat itu tidak ada termoklin musiman akan tetap di lapisan atas laut.Prediksi model kedalaman lapisan campuran ditunjukkan pada Gambar. 3.09 menggabungkan kedua variasi diurnal dan musiman di keuntungan dan kerugian panas dari 41 N 27 W (utara dari Azores). Pada pertengahan Desember di titik balik matahari pada model musim dingin menunjukkan tidak ada termoklin diurnal, tetapi kedalaman termoklin musiman mendekati 100 m. Pada awal Januari termoklin diurnal mulai terbentuk. kedalaman minimum menurun dari sekitar 100 m pada bulan Januari sampai 10 m pada bulan Juli. Kedalaman maksimum termoklin diurnal, yang merupakan kedalaman termoklin musiman, terus meningkat dari Desember sampai akhir Maret. Kemudian tiba-tiba menurun ketika panas yang diperoleh selama hari tidak hilang di malam hari atau dicampur ke kedalaman besar oleh angin.Melalui musim semi dan awal musim panas lapisan campuran atas menjadi lebih stabil. Kedalaman termoklin musiman berkurang, seperti halnya perbedaan antara kedalaman minimum dan maksimum termoklin diurnal. Dari akhir musim panas melalui awal musim dingin jumlah panas yang hilang ke atmosfer dari laut terus meningkat, seperti halnya energi pencampuran dari angin. Termoklin diurnal cenderung menghilang sebagai salah satu musiman bergerak ke kedalaman yang lebih besar.

Gambar. 3.11 perubahan musiman di jaringan radiasi gelombang pendek, jaringan radiasi gelombang panjang / pertukaran panas, dan pertukaran panas laten, dan total pada 35 N 48 W.

3.3.9 Perbedaan AntartikaFenomena yang terjadi pada perairan Southern Ocean fenomen tidak ditemukan di perairan beriklim atau kutub tempat lain - sebuah wilayah upwelling yang kuat dikenal sebagai "perbedaan Antartika," disebabkan oleh dua sistem angin berputar-putar di Antartika. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3.16, ada zona angin timur dekat Antartika, sehingga menimbulkan arus yang dikenal sebagai "aliran angin timur." The Coriolis menyebabkan air ini mengalir ke arah pantai dan mengarah ke downwelling. Wilayah ini secara biologis produktif. Lima sampai sepuluh derajat lintang utara Antartika memasuki " angin barat ," atau "saat arus sirkumpolar Antartika. Sekali lagi kekuatan Coriolis menyebabkan mengalir di sebelah kiri angin, menuju khatulistiwa. Sepanjang garis yang memisahkan dua angin ada upwelling dan perbedaan Antartika. Aliran utama air upwelled ini meluas ke utara sejauh "Antartika konvergensi "atau" bagian kutub depan "pada sekitar 50S. Bagian ini kaya nitrat tetapi sangat tidak produktif, dan sekarang diyakini bahwa produksi fitoplankton terbatas besi atas sebagian besar wilayah dan diatom silikat-terbatas pada bagian utara (Holm-Hansen 1985) (lihat Bagian 3.2.7).

Gambar. 3.16 Diagram dari Samudra Selatan untuk menunjukkan perbedaan Antartika dan konvergensi Antartika. Antartika di sebelah kanan, dan utara adalah ke kiri.3.3.10 Bagian Depan Kutub Arktik Sakshaug dan Slagstad (1992), merangkum informasi tentang produksi primer di Laut Barents, yang dibagi menjadi dua bagian yaitu utara dan selatan kutub depan. Utara dari depan kutub, mencairnya es di musim semi menginduksi stabilitas di atas 20 m dari kolom air, memulai musim semi mekar. Nutrisi cepat menjadi habis dan pycnocline kuat mencegah upwelling nutrisi oleh pencampuran angin, bergerak terus ke utara dengan es mencair. Selatan dari depan kutub, peristiwa terjad terkait dengan musim semi mekar. Setelah mekar, pencampuran vertikal periodik air kaya nutrisi didorong oleh peristiwa angin merangsang semburan lebih lanjut dari produksi diatom. Oleh karena itu, jumlah produktivitas tahunan sekitar 115 g C m-2 utara dari depan kutub dan sekitar 165 g C m-2 dari selatan.