Densidad neutra

La densidad neutra ( ) o densidad neutra empírica es una variable de densidad utilizada en oceanografía , introducida en 1997 por David R. Jackett y Trevor McDougall . ^[1] Es una función de las tres variables de estado ( salinidad , temperatura y presión ) y la ubicación geográfica ( longitud y latitud ). Tiene las unidades típicas de densidad (M/V).Isosuperficies de ${\ estilo de visualización \ gamma ^ {n} \,}$ ${\ estilo de visualización \ gamma ^ {n} \,}$ forman "superficies de densidad neutra", que están estrechamente alineadas con el "plano tangente neutral". Se cree ampliamente, aunque esto aún no se ha probado rigurosamente, que el flujo en las profundidades del océano está alineado casi por completo con el plano tangente neutral, y se produce una fuerte mezcla lateral a lo largo de este plano ("mezcla epineutral") frente a una mezcla débil a lo largo de este plano. plano ("mezcla dianeutral"). Estas superficies se utilizan ampliamente en análisis de masas de agua . La densidad neutra es una variable de densidad que depende del estado particular del océano y, por lo tanto, también es una función del tiempo, aunque esto a menudo se ignora. En la práctica, su construcción a partir de un conjunto de datos hidrográficos dado se logra mediante un código computacional (disponible para Matlab y Fortran ), que contiene el algoritmo computacional desarrollado por Jackett y McDougall. El uso de este código actualmente está restringido al océano actual.

El plano tangente neutral es el plano a lo largo del cual una porción de agua dada puede moverse infinitesimalmente mientras permanece neutralmente flotante con su entorno inmediato. ^[1] Esto está bien definido en cada punto del océano. Una superficie neutra es una superficie que es paralela en todas partes al plano tangente neutro. McDougall ^[2] demostró que el plano tangente neutro, y por tanto también las superficies neutras, son normales al vector dianeutro

donde es la salinidad , es la temperatura potencial , el coeficiente de dilatación térmica y el coeficiente de concentración salina . Por lo tanto, las superficies neutras se definen como superficies en todas partes perpendiculares a . La contribución a la densidad causada por los gradientes de y dentro de la superficie compensa exactamente. Es decir, con el gradiente 2D dentro de la superficie neutra, ${\ estilo de visualización S}$ ${\ estilo de visualización \ theta \,}$ ${\ estilo de visualización \ alfa \,}$ ${\ estilo de visualización \ beta \,}$ ${\ estilo de visualización \ mathbf {N}}$ ${\ estilo de visualización S}$ ${\ estilo de visualización \ theta}$ ${\ estilo de visualización \ nabla _ {n}}$

Si existe tal superficie neutra, la helicidad neutra (relacionada en forma con la helicidad hidrodinámica ) debe ser cero en todas partes de esa superficie, una condición que surge de la no linealidad de la ecuación de estado. ^[3] Un continuo de tales superficies neutras podría representarse de manera útil como isosuperficies de un campo escalar 3D que satisface ^[1] $H=\mathbf {N} \cdot \nabla \times \mathbf {N}$ ${\ estilo de visualización \ gamma ^ {n}}$

si el residual . Aquí, hay un factor escalar integrador que es función del espacio. ${\ estilo de visualización {\ cal {R}} = 0}$ ${\ estilo de visualización b}$