Water Temperatuur – Environmental Measurement Systems

Water Temperatuur - Environmental Measurement SystemsWater temperatuur

Wat is de watertemperatuur?

Watertemperatuur een fysische eigenschap drukken hoe heet of koud water. Warme en koude worden beide willekeurige termen temperatuur kan verder worden gedefinieerd als een meting van de gemiddelde thermische energie van een substantie 5. Thermische energie is de kinetische energie van atomen en moleculen, zodat de temperatuur weer meet de gemiddelde kinetische energie van de atomen en moleculen 5. Deze energie kan worden overgedragen tussen stoffen de warmtestroom. Warmte-overdracht, of vanuit de lucht, zonlicht, een andere waterbron of thermische vervuiling kan de temperatuur van het water veranderen.

Temperatuur van het water speelt een belangrijke rol in de kwaliteit van het water levende organismen en habitats. Warmtestroom en de fluctuatie van de temperatuur bepalen welke soorten zullen leven en gedijen in een lichaam van water.

temperatuur van het water is gedefinieerd als de “meester abiotische factor” door JR Brett als gevolg van het effect op waterorganismen 15. Wat betekent dat voor meren, rivieren en oceanen?

Waarom de temperatuur van het water is belangrijk

Watertemperatuur beïnvloedt bijna elk ander waterkwaliteit parameter.

Temperatuur is een belangrijke factor om te overwegen bij de beoordeling van de waterkwaliteit. Naast de eigen effecten temperatuursinvloeden verscheidene andere parameters en kan de fysische en chemische eigenschappen van water te veranderen. In dit verband dient watertemperatuur rekening houden bij het bepalen van 7:

– Stofwisseling en fotosynthese productie
– samengestelde toxiciteit
– Opgeloste zuurstof en andere opgeloste gasconcentraties
– Geleidbaarheid en zoutgehalte
– Oxidatie reductiepotentieel (ORP)
– pH
– water Density

Watertemperatuur en Aquatic Life

Coho, of zilver, zalm voorkeur koude rivieren en beken. Photo credit: NOAA Photo Library via Flickr

alleen beschouwd kan watertemperatuur de stofwisseling en de biologische activiteit van waterorganismen 14. Als zodanig beïnvloeden, beïnvloedt de gekozen habitats van diverse waterleven 8. Sommige organismen, met name waterplanten in warmere temperaturen, terwijl sommige vissen zoals forel of zalm liever kouder streams 8.

De stofwisseling van waterorganismen toenemen naarmate de watertemperatuur stijgt.

Studies hebben aangetoond een directe relatie tussen de stofwisseling en de temperatuur van het water. Dit gebeurt zoveel cellulaire enzymen actiever bij hogere temperaturen 18. meeste vis, een 10 ° C ten watertemperatuur ongeveer tweemaal de snelheid van fysiologische functie 16. Deze toename van de stofwisseling kan worden behandeld door sommige soorten beter dan anderen . Verhoogde metabole functie kan worden opgemerkt in de ademhaling en de spijsvertering reacties in de meeste soorten. Verhoogde ademhaling bij hogere temperaturen leiden tot toegenomen zuurstofverbruik, die schadelijk kan zijn als de rente blijft verhoogd gedurende langere tijd. Bovendien kunnen temperaturen boven 35 ° C beginnen te denatureren, of storing, enzymen, verminderen metabolische functie 18.

Temperatuurschommelingen kan ook invloed hebben op het gedrag van de keuzes in het water levende organismen, zoals het verplaatsen warmer of kouder water na het voeden, predator-prooi reacties en rusten of migreren routines 16. Sommige soorten haaien en roggen zelfs op zoek gaan naar warmere wateren tijdens de zwangerschap 16.

Tropische waterplanten liever warmer water temperaturen.

Planten worden ook beïnvloed door de temperatuur van het water. Terwijl sommige waterplanten tolereren koelere wateren, de meesten de voorkeur aan warmere temperaturen 17. Tropische planten in het bijzonder zal beperkte groei en de rustperiode in water temperaturen onder 21 ° C 17. Terwijl kiemrust geschikt is voor het overleven van een koude winter is te laten zien, zijn warmere temperaturen vereist voor de meeste planten te bloeien.

De temperatuur beïnvloedt de fotosynthetische tarieven van verschillende algen.

De temperatuur kan ook planten ademhaling en fotosynthese 14. In het algemeen remmen, zullen algen fotosynthese toenemen met de temperatuur, hoewel verschillende soorten verschillende piek temperaturen voor een optimale fotosynthetische activiteit 14. Boven en onder deze temperatuur zal hebben, zal de fotosynthese worden verminderd.

Samengestelde toxiciteit en watertemperatuur

Naast de effecten op waterorganismen, kan een hoge watertemperaturen de oplosbaarheid en dus de toxiciteit van bepaalde verbindingen 1. Deze elementen zijn onder andere zware metalen zoals cadmium, zink en zal leiden alsook verbindingen zoals ammoniak 19,20. Watertemperatuur niet alleen de oplosbaarheid van toxische verbindingen, maar kan ook van invloed zijn van een organisme tolerantiegrens 19. Sterfte zink significant hoger bij temperaturen boven 25 ° C dan bij temperaturen beneden 20 ° C 19. Dit gebeurt omdat weefsel doordringbaarheid , metabolisme en zuurstofverbruik allemaal toe met hogere watertemperatuur 19. In één studie Labeo bata vis, de 24 uur 50% letale concentratie (LC50) bij 15 ° C was 540 mg / l, terwijl bij 30 ° C, de LC50 gedaald tot 210 mg / l 19.

Temperatuur van het water kan een rol spelen bij de verschuiving tussen ammonium en ammoniak in het water spelen.

Ammoniak is bekend om de toxiciteit bij hoge pH, maar de temperatuur kan ook invloed acute en chronische criteria concentraties 21. Bij lage temperaturen en neutrale pH, blijft de volgende vergelijking naar links, produceert het toxische ammoniumion:

NH3 + H2O lt; = gt; NH4 + + OH-

Opgeloste zuurstofconcentraties afhankelijk van de temperatuur. Hoe warmer het water, hoe minder zuurstof die deze kan bevatten.

Opgeloste zuurstof en watertemperatuur

De oplosbaarheid van zuurstof en andere gassen zal afnemen als de temperatuur stijgt 9. Dit betekent dat kouder meren en stromen meer opgeloste zuurstof dan warmer water kan bevatten. Als het water te warm is, zal het niet genoeg zuurstof voor levende organismen om te overleven te houden.

Geleidbaarheid en watertemperatuur

Temperatuur van het water kan de geleidbaarheid van invloed zijn op twee manieren. Zoals geleidbaarheid wordt gemeten door de elektrische potentiaal van ionen in oplossing, wordt beïnvloed door de concentratie, lading en mobiliteit van de ionen 11.

Watertemperatuur beïnvloedt viscositeit, wat weer schadelijk ionische activiteit en geleidbaarheid.

Ionische mobiliteit is afhankelijk van de viscositeit, die weer afhankelijk van de temperatuur 13 Viscositeit verwijst naar het vermogen van een vloeistof om te weerstaan ​​stroom 23. De viskeuzer is, hoe minder vloeistof is; melasse en kwik zijn viskeuzer dan water. De omgekeerde relatie tussen de temperatuur en de viscositeit betekent dat een temperatuurverhoging de viscositeit daalt 14. Een afname van de viscositeit van water vergroot de mobiliteit van ionen in water. Als zodanig temperatuurverhoging verhoogt aldus geleiding 11.

Geleidbaarheidsverhogend ongeveer 2-3% per 1 ° C temperatuurstijging, hoewel in zuiver water zal ongeveer 5% per 1 ° C 11. Deze variant is waarom veel professionals gebruiken een gestandaardiseerde vergelijking van geleiding, zogenaamde specifieke geleidbaarheid te verhogen, dat is de temperatuur gecorrigeerd naar 25 ° C 10.

Warmwaterbronnen hebben een hoge geleidbaarheid als gevolg van de toegenomen mineraal en zout ionen. Krediet van de foto: Chris 73 via Wikimedia Commons.

De tweede manier die temperatuur de geleidbaarheid kan beïnvloeden is door middel van ionische concentratie. Veel zouten zijn oplosbaar bij hogere temperaturen 22. Als een zout oplost, splitst het in zijn respectieve ionen. Omdat warm water kan een aantal mineralen en zouten op te lossen gemakkelijker dan koud water, de ionische concentratie is vaak hoger 9. Het toegenomen mineralen en ion inhoud kan worden opgemerkt in natuurlijke warmwaterbronnen, die hun ‘healing’ vermogens 50. Deze opgeloste stoffen zijn tout vaak aangeduid als TDS of TDS 12 TDS verwijst naar alle ionen in oplossing deeltjes die kleiner zijn dan 2 micron 24. Deze zouten en mineralen in het water van rotsen en sediment daarmee in contact zijn. Terwijl ze op te lossen en de ionische concentratie toeneemt, zal ook de geleidbaarheid van water.

Zouten veel meer oplosbaar is bij hogere temperaturen.

De snelheid waarmee geleidbaarheid toeneemt afhankelijk is van het in de oplossing aanwezige 22. De oplosbaarheid van KCl zal toenemen van 28g KCl / 100 g H2O bij 0 ° C aan 56 g KCl / 100 g H20 bij 100 ° C zouten, terwijl de oplosbaarheid van NaCl Alleen stijgt van 35.6g tot 38.9g NaCl / 100g H20 over dezelfde temperatuurbereik. Daarnaast zijn er een aantal zouten die minder oplosbaar bij hogere temperaturen worden, en dus zal een negatieve invloed geleiding 22.

Oxidatie Reductie Potentieel en watertemperatuur

Watertemperatuur beïnvloedt ORP, maar in hoeverre is moeilijk te definiëren in het veld. De redoxing soorten ijkoplossingen kwantitatief bekend, en dus de temperatuur effect kan worden gemeten.

Oxidatie Reductie Potentieel, bekend als ORP, is ook afhankelijk van de temperatuur. Namelijk dat temperatuur op ORP waarden afhankelijk van de chemische species (atomen, moleculen en ionen) in de oplossing 25. temperatuurafhankelijkheid gegevensbladen zijn gewoonlijk beschikbaar voor ijkoplossingen, maar niet te veldmonsters 25.

Dit gebrek aan gegevens is te wijten aan de moeilijkheid bij het identificeren en meten van elke redoxing species die in elk waterbron zijn. Aangezien deze soorten zijn moeilijk te leren kennen en kwantitatief te definiëren in milieustudies, zullen de meeste ORP elektroden niet automatisch compenseren de temperatuur. Echter kan de temperatuur nog een lezing beïnvloeden en dient opgenomen met elke meting gehouden bij het analyseren van de gegevens 26.

pH en de watertemperatuur

Watertemperatuur het aantal ionen veranderen, verandert de pH van de oplossing zonder waardoor het zure of basische.

pH wordt berekend door het aantal waterstofionen in oplossing. Bij een pH van 7, de waterstof en hydroxylionen gelijke concentraties van 1 x 10-7 M, waarbij de oplossing neutraal 27. deze concentraties als waar worden bij 25 ° C. Naarmate de temperatuur stijgt of daalt, wordt de ionenconcentraties ook verschuiven, waardoor de pH-waarde 27. Deze beoordeling wordt verklaard door principe van Le Chatelier verschuiven. Wijzigingen van een systeem bij evenwicht, zoals het toevoegen van een reagens of wijzigen van de temperatuur, zal het systeem verschuiven totdat het evenwicht bereikt 28 weer.
De vergelijking:

een exotherme reactie 28. Dit betekent dat als de temperatuur van het water toeneemt, zal de vergelijking naar links evenwicht weer bereiken. Een verschuiving naar links vermindert de ionen in water, pH-verhoging. Evenzo, indien de temperatuur zou afnemen, zou de vergelijking naar rechts te verschuiven, waardoor de ionenconcentratie en afnemende pH.

De pH van zuiver water varieert met de temperatuur, terwijl de resterende volkomen neutraal. Zuiver water heeft slechts een pH van 7,0 bij 25 graden Celsius.

Maar dat wil niet zeggen dat de temperatuur veranderingen zullen een oplossing meer zure of basische maken. Omdat de verhouding tussen waterstof en hydroxylionen hetzelfde blijft, is de zuurgraad van het water niet verandert met de temperatuur 28. In plaats daarvan, het gehele pH-bereik verschuivingen, zodat neutraal water een ander land dan 7. Zuiver water waarde neutraal blijven op 0 zal ° C (pH 7,47), 25 ° C. (PH 7,00) en 100 ° C. (PH 6,14).

Dichtheid en watertemperatuur

Temperatuur van het water en de dichtheid van het water zijn direct gerelateerd. Wanneer de temperatuur van het water toeneemt of afneemt, zal de dichtheid van water te veranderen. Dit is een unieke relatie dat in tegenstelling tot de meeste materialen, de dichtheid van zuiver water daalt ongeveer 9% als het bevriest 29. Daarom ijs uit en drijft op water. Zuiver water is ook uniek omdat het bereikt zijn maximale dichtheid 1,00 g / ml, bij 4 ° C 29. Water bij temperaturen boven en onder deze, waaronder oververhit en onderkoeld water, drijft op 4 ° C water.

Ijsbergen zijn een extreem voorbeeld van hoe het ijs drijft op de top van het water. Foto Credit NOAA’s National Ocean Dienst via Flickr

Freshwater Temperatuur Points

Water wordt afgebakend bij 4 ° C, en althans dicht in vaste vorm als ijs.

Water bevriest vanaf het oppervlak naar beneden, waardoor organismen om de winter onder de ijslaag te overleven.

De maximale dichtheid punt is bijzonder belangrijk in zoet water. Als water was zeer dicht bij het vriespunt (0 ° C) dan zou zinken naar de bodem, bevriezing een watermassa van onderuit, waarbij alle van de organismen die daarin 29. In plaats van dit garandeert dat de bodem van een lichaam van water zal ten minste 4 ° C, en dus bevroren blijven 30. De temperatuur / dichtheid relatie creëert dus een water convectie patroon als het afkoelt. Als oppervlakte temperatuur van het water komt bij de maximale temperatuur dichtheid, het zinkt en wordt vervangen door warmer, lichter water 42. Dit proces gaat door totdat het water gelijkmatig cool. Al het water dat kouder is dan dit punt zweven boven de dichtere water. Dit convectie patroon laat water zowel warmer en kouder dan 4 ° C (en eventueel andere opgeloste zuurstof concentraties) te vermengen 30. Dit proces vindt seizoen in holomictic (mengen) meren, als de temperatuur van het water (en dus andere parameters) te bereiken evenwicht 14 .

Saltwater Temperatuur Points

Vriespunt en maximale verlaging dichtheid zoutgehalte verhogen.

Het is belangrijk op te merken dat het zoutgehalte niet alleen van invloed op water dichtheid, maar het kan een verschuiving van de maximale dichtheid en vriespunt van water. Aangezien de zoutconcentratie toeneemt, zowel maximale dichtheid en het vriespunt verlagen 14. Gemiddelde zeewater een zoutgehalte van 35 PPT (duizendsten) en heeft een verschoven maximum dichtheid van -3,5 ° C 14. Dit is meer dan een 7 ° verschil met zoet water en zeewater onder het vriespunt van 1,9 ° C 14. Maar deze maximale dichtheid nooit plaats bereikt 39, de taak op convectie circuleert eenvoudig het koelwater totdat het gehele oppervlak waterkolom het vriespunt 42. bereikt de fasegrens tussen vloeistof en vaste vereist de juiste druk en temperatuur, ijs alleen wezens op het oppervlak 30.

De koudste opgenomen natuurlijk zeewater temperatuur was -2,6 ° C, opgenomen onder een Antarctische gletsjer 38. Ook de koudste zeestromingen opgenomen waren -2,2 ° C op een diepte van 500 m. In beide gevallen, hydrostatische drukken mag water vloeibaar blijven bij dergelijke lage temperaturen 38.

ijsvorming

Het is algemeen bekend dat zoet water begint te bevriezen bij 0 ° C. Zout water heeft echter een lager vriespunt. Dat is de reden waarom zout wordt in de winter gebruikt om de-ijs wegen en trottoirs. Gemiddelde zeewater een zoutgehalte van 35 PPT (duizendsten), die het vriespunt verschuift tot -1,9 ° C 14.

Ijs drijft op de top van de dichtere water.

De dichtheid van zuiver water ijs bij 0 ° C is 0,9168 g / ml, bijna 9% lichter dan vloeibaar water bij 0 ° C, die een dichtheid van 0,99987 g / ml 14. Dat klinkt niet als een groot verschil heeft, maar het is genoeg om ijs drijvend op de top van water te houden en laat het water levende organismen om de winter te overleven. Deze daling in de dichtheid treedt op omdat de waterstofbruggen in het water te creëren van een open zeshoekig rooster, waardoor er ruimte tussen de moleculen 42.

Ijs gevormd in zeewater is nog minder dicht dan zoet water ijs 40. Wanneer zout water begint te vriezen, de watermoleculen beginnen een kristalrooster vormen (net zoals ze doen in zoet water). Deze kristallen bevatten alleen watermoleculen niet zoutionen, en de vorming heet pekel uitsluiting 43. Zoals het ijsstructuur groeit, kan zakken geconcentreerd zout water worden gevangen in het ijs, maar zijn niet opgenomen in de structuur. De opgesloten water kan uiteindelijk drain, waardoor er een kleine luchtbel in het ijs. De luchtbellen achtergelaten verminderen ijs dichtheid aanzienlijk – tot 0,8-0,9 g / ml 40.

Meerjarige ijs in Antarctica is frisser dan nieuwe zee-ijs. Photo credit Icescape via NASA

Nieuwe zee-ijs kan zoute smaak te wijten aan de gevangen pekel die nog niet is ontsnapt. Oudere ijs structuren, de zogenaamde meerjarige ijs, hebben geen pekel links en zijn fris genoeg om een ​​keer te drinken gesmolten 41.

De temperatuur / dichtheid verhouding draagt ​​bij aan gelaagdheid.

thermische stratificatie

Thermisch beeld van stratificatie Ice Lake’s over een periode van 22 maanden. Het meer mengt elk voorjaar en de herfst, een heroriëntering van de temperatuur in het meer. De spronglaag bestaat op verschillende diepten, afhankelijk van het seizoen.

Gelaagdheid is de verdeling van een waterkolom in strata of lagen, water met verschillende eigenschappen. Deze afdelingen vaak bepaald door de temperatuur en dichtheid, hoewel andere parameters zoals zoutgehalte en chemische verschillen ook kan worden gebruikt 31. stratificatie treedt op omdat werk (kracht en verplaatsing) is vereist om vloeistoffen van verschillende dichtheden 14. Thermische stratificatie gewoonlijk seizoensgebonden mengen, met duidelijke afbakeningen tussen lagen in de zomer, smallere lagen in de winter, en een “omzet” in de lente en de herfst wanneer de temperatuur is vrij gelijkmatig over de hele waterkolom 32. Zoals seizoenen vooruitgang, zon, wind, temperatuur en ijs (in de winter ) ervoor zorgen dat het meer naar restratify 32.

Meer stratificatie – de verschillende lagen worden gescheiden door thermoclines of temperatuurgradiënten.

Wanneer wordt verwezen naar de temperatuur en dichtheid lagen in een meer, worden de lagen meestal de epilimnion, metalimnion hypolimnion en van boven naar beneden 14. De bovenste laag, de epilimnion wordt blootgesteld aan zonnestraling en thermisch contact met de atmosfeer, waardoor het warmer . De epilimnion zal reiken tot zonlicht en wind toestaat, en is gewoonlijk dieper in meren met grotere oppervlaktegebieden 14.

Onder de epilimnion een laag water met een snel veranderende temperatuurbereik zogenaamde metalimnion 32. metalimnion vormt de grens tussen de bovenste en onderste waterlagen. De temperatuur van deze lagen kan sterk variëren tussen de bovenste en onderste diepten 14. Bovendien kan de metalimnion fluctueren dikte en breedte door weersomstandigheden en seizoensgebonden veranderingen 14.

De metalimnion grenst aan zowel de boven- en onderkant van een rand genaamd de thermocline. De thermocline wordt gedefinieerd als het vlak van de grootste temperatuurdaling 14. Met andere woorden, als de watertemperatuur begint aanzienlijk dalen, is de thermoklien overschreden. Dit vlak wordt algemeen aanvaard als de diepte waarop temperatuur afneemt met een snelheid groter dan 1 ° C per meter 14. temperatuur en dichtheid zijn verwant, een tweede cline, bekend als pycnocline bestaat op dezelfde diepte. De pycnocline verdeelt waterkolom strata door de dichtheid 33.

Onder de tweede thermocline en pycnocline is de hypolimnion. Deze lagen is meestal te diep te worden beïnvloed door de wind, zonnestraling en warmte-uitwisseling atmosferische 31. De temperatuur van de hypolimnion wordt meestal bepaald door de veer omzet. In diepere meren, kan de menging minimaal zijn en het zal hypolimnion nabij maximale dichtheid blijven of 4 ° C 14. ondieper meren in staat zijn om de temperatuur van de hypolimnion verhogen tot boven 10 ° C. Deze temperatuur kan veranderen alleen minimaal, of helemaal niet, terwijl 14 gelaagd.

Meren die volledig ten minste eenmaal per jaar te mengen zogenaamde holomictic meren 14. Er zijn zes soorten holomictic meren, met berustende gemiddelde temperatuur en frequentie temperaturen lijnen 14. Deze meren en hun delen factoren te zien in deze stroomschema :

Meren die niet volledig mengen worden meromictic meren genoemd 14. Deze meren hebben een lager lagen die geïsoleerd blijft gedurende het hele jaar. Deze onderlaag is bekend als monimolimnion en gewoonlijk gescheiden van de collectieve lagen erboven (mixolimnion) van een halocline (zoutgehalte gebaseerd cline) 31. meromictic omstandigheden kunnen optreden in een holomictic meer bij bijzondere weersomstandigheden veroorzaken het meer stratificeren voordat het tijd is om volledig te mengen 14.

Druk en watertemperatuur Points

Druk niet direct veranderen temperatuur van het water. In plaats daarvan verschuift het bevriezen, koken en maximale dichtheid punten. De temperatuur waarbij koken en invriezen optreedt kan als waar worden op zeeniveau 3.

De druk kan het kookpunt van water te veranderen.

Zoals gewaarschuwd sommige recepten, bereidingstijden blijken op grotere hoogte, door een verschuiving in water kookpunt. Dit komt door het effect van de atmosferische druk. Bij een lagere druk (grotere hoogte), zal water kookt bij een lagere temperatuur. Aan de andere kant van de schaal, bij hogere drukken (zoals in een snelkookpan), water kookt bij een hogere temperatuur 34. Atmosferische druk laat de temperatuur van het water zelf, maar zijn vermogen om damp te worden, waardoor verschuiven van de kokende naar links of rechts.

Pressure verklaart ook waarom het ijs alleen vormt aan de oppervlakte van het water. Aangezien de hydrostatische druk toeneemt, het vriespunt verlaagt 30. grote hoogten (lagere druk), is er een lichte toename van het vriespunt, maar de verandering in druk is niet voldoende om significante invloed op de punt 30.

Welke factoren beïnvloeden watertemperatuur?

bedrijfstemperatuur kan worden beïnvloed door vele omgevingsomstandigheden. Deze elementen zijn onder andere zonlicht / zonnestraling, warmteoverdracht van de atmosfeer, stroom samenvloeiing en troebelheid. Ondiep en oppervlaktewater worden gemakkelijker beïnvloed door deze factoren dan diep water 37.

Zonlicht

De grootste bron van warmteoverdracht naar watertemperatuur zonlicht 36. Zonlicht of zonnestraling, is een vorm van thermische energie 45. Deze energie wordt dan overgebracht naar het oppervlak van een water als warmte, waardoor de temperatuur van het water. Deze warmte-overdracht is te wijten aan het water relatief laag albedo 44. Albedo is de bepaalde kwaliteit van het vermogen van een oppervlak om na te denken of te absorberen zonlicht. Water laag albedo betekent dat absorbeert meer energie dan het weerspiegelt 44. Het resultaat is een dagelijkse schommelingen in watertemperatuur gebaseerd op de hoeveelheid zonlicht door het water ontvangen.

Zonnestraling de grootste invloed op de watertemperatuur.

Als een lichaam van water is diep genoeg om stratificeren, zal zonlicht alleen warmteoverdracht door de fotische zone (light-bereiken). De meeste van deze energie (groter dan de helft) is opgenomen in de eerste 2 m van het water 14. Deze energie zal exponentieel worden opgenomen totdat het licht is verdwenen. De fotische zone varieert in diepte, maar kan oplopen tot 200 meter diep in de oceanen 46. De diepte van de fotische zone is gebaseerd op de hoeveelheid vaste stoffen en andere lichtverstrooiende elementen in het water. De temperatuur van het water onder de fotische zone wordt over het algemeen alleen gewijzigd wanneer het water wordt gemengd 37. ondieper watermassa’s hebben de neiging om sneller te verwarmen en te bereiken hogere temperaturen dan diepere wateren 1.

Atmosfeer

Rivieren kunnen verschijnen aan stoom in de winter, wanneer koudere lucht over de warmere water stroomt. Photo Credit: Anthony DeLorenzo via Flickr

Atmosferische warmte-overdracht vindt plaats op het wateroppervlak. Zoals warmte altijd stroomt van een hogere temperatuur tot een lagere temperatuur, kan deze overdracht gaan beide manieren 6. Wanneer de lucht koud is, zal warm water energie over te dragen aan de lucht en afkoelen. Deze geleiding kan vaak worden gezien als een mist of “stomen” river 14. Als de lucht warm, koud water zal de energie te ontvangen en opwarmen. De omvang van deze overdracht is gebaseerd op de thermische inertie en de soortelijke warmte van water 14. Water temperatuur fluctuaties geleidelijker dan lucht temperatuurschommelingen 14.

Troebelheid

Troebelheid monitoring tijdens de Passaic rivier baggeren project. Troebelheid kunnen watertemperaturen verhogen.

Verhoogde troebelheid zal ook toenemen watertemperatuur. Troebelheid is de hoeveelheid zwevende stoffen in water. Deze zwevende deeltjes absorberen warmte uit zonnestraling efficiënter dan water 47. De warmte wordt overgebracht van de deeltjes watermoleculen, verhogen van de temperatuur van het omringende water 47.

Samenvloeiing

Als de rivier in het meer stroomt, kan de temperatuur van het water beïnvloeden. Photo Credit: Roberto Araya Barckhahn via Wikimedia Commons

Grondwater, beken en rivieren kan de temperatuur van het waterlichaam waarin zij vloeien veranderen. Als een veer of grondwater bron kouder is dan de rivier stroomt in, zal de rivier koeler geworden. Onder verwijzing naar de regels van warmteoverdracht (energiestromen van warm naar koud), de rivier verliest energie aan de koeler water als het verwarmt tot 6. Indien de instroom groot of snel genoeg is, wordt de evenwichtstemperatuur van het water dicht bij de te temperatuur van de toevoer 1 gevoed Glacial streams houden samenvoegen rivieren koeler buurt van de bron van de stroom verder stroomafwaarts dan 1.

Man-made Invloeden

Thermische verontreiniging van stedelijk en industrieel afvalwater kan een negatieve invloed hebben op de waterkwaliteit. Photo credit: Vmenkov via Wikimedia Commons

Door de mens veroorzaakte invloeden op de temperatuur van het water onder de thermische vervuiling, reproductie, ontbossing en opstuwingen.

Warmte vervuiling
Thermische verontreiniging is elke lozing die drastisch de temperatuur van een natuurlijke waterbron 48. Deze vervuiling meestal afkomstig van gemeentelijk of industrieel afvalwater 1. Als de temperatuur van ontlading is aanzienlijk warmer dan de natuurlijke water, kan het een negatieve invloed op de waterkwaliteit zal veranderen. Er zijn een aantal belangrijke gevolgen van de thermische verontreiniging, met inbegrip van verminderde opgeloste zuurstof niveaus, vissterfte en de instroom van invasieve soorten 48.

Afvoer van parkeerterreinen en andere ondoorlaatbare oppervlakken zijn een andere vorm van thermische vervuiling. Water dat stroomt off van deze oppervlakken op te vangen veel van hun warmte en overbrengen naar een nabijgelegen beek of rivier, verhogen van de temperatuur 9.

Ontbossing
Niet alleen kunstmatige toevoegingen zulke temperaturen kan beïnvloeden. Water dat in de schaduw van de vegetatie en andere objecten zullen niet absorbeert zoveel warmte als zonovergoten water 14. Wanneer bomen of oeverstaten luifels zijn verwijderd, kan een lichaam van water ongewoon warm worden, het veranderen van de natuurlijke cyclus en habitats 48.

De McKenzie dam veranderde de temperatuur van het water patroon stroomafwaarts, bij vissen gedrag, in het bijzonder de voortplanting.

Opstuwingen zoals dammen kan drastisch invloed hebben op de watertemperatuur cycli. Terwijl een dam warmte niet direct bijdragen aan het water, het kan invloed hebben op de natuurlijke patronen van de temperatuur van het water van de aarde en koeling 9. operationele dam zonder schuifpoort samenstel kan het water een temperatuur stroomafwaarts van de dam, die kan invloed hebben op de lokale vispopulatie veranderen gedrag.

Het verschuiven van de temperatuur patroon kan de migratie van invloed zijn, paaien en broedeieren van de lokale vissoorten 9. De temperatuur patroon zal verschuiven als het reservoir in lagen en de dam release is te hoog of te laag is, het vrijgeven van ongewoon koud of ongewoon warm water in de stroom 9.

typische Temperaturen

Seizoensgebonden temperatuurschommelingen in de VS.

Temperatuur van het water kan variëren van bevroren ijs in de buurt van koken, dus wat bepaalt een “typische” temperatuur? Typische temperaturen zijn afhankelijk van 1) type waterlichaam 2) diepte 3) seizoen 4) breedtegraad 5) omgeving. Hoewel een specifiek orgaan van water een algemeen patroon dat jaarlijks volgt kan hebben, is er geen definitieve ‘typische’ temperatuur voor water. Zelfs een specifiek orgaan van het water kan variëren als gevolg van een van deze bronnen; een meer zou kunnen bevriezen één winter, maar het kan niet bevriezen het volgende jaar als gevolg van een warme winter. Hieruit volgt dezelfde warming koeling patroon beide jaren, maar het heeft niet dezelfde temperaturen te bereiken. Elke “ongebruikelijke” temperaturen moeten worden genomen in de context.

Rivieren en beken meestal een groter, sneller en temperatuurschommelingen dan meren en oceanen 14. ervaren Evenzo brede, ondiepe meren zal warmer zijn dan hun diepere tegenhangers. Als gevolg van de verschuiving hoek van de zonnestraling en de effecten van de atmosferische warmte-overdracht, zal watertemperaturen seizoen 44. variëren zonnestraling is intenser in de buurt van de evenaar, water op lagere breedtegraden wil warmer dan water op hogere breedtegraden 44. Shaded streams zal niet onder invloed van zonnestraling de blootgestelde tegenhangers en kunnen koeler blijven. Watermassa’s die worden beïnvloed door grondwaterstroming of een glaciale gevoed stroom zal ook koeler 1 zijn.

Oceanic temperaturen ook variëren per seizoen, breedte, diepte, zeestromingen en convectie 51. Oppervlaktewater zal variëren met het seizoen en breedte dan diepere wateren, en laat overdag (dagelijks) schommelingen als gevolg van zonnestraling en wind 53. Deze dagelijkse variatie kan zijn zo groot als 6 graden Celsius 53. vanwege de enorme omvang en de hoge soortelijke warmte van het water, de oceaan heeft een even grote warmtecapaciteit 14. Dit betekent dat de schommelingen tussen de seizoenen of als gevolg van buitengewone gebeurtenissen zal alleen een lichte invloed 51. studies hebben aangetoond de oceaan is opgewarmd ongeveer 0,1 graden Celsius in de afgelopen eeuw 52. Hoewel dit aantal lijkt klein, is zeer aanzienlijk met betrekking tot de omvang van de oceaan.

Deze kaarten tonen oppervlaktetemperatuur variaties over de Stille Oceaan evenaar. Tijdens La Nina voorwaarden, is een band van koud water west geduwd langs de evenaar, terwijl tijdens de El Nino voorwaarden, warme temperaturen domineren. Afbeelding Credit: Dai McClurg, TAO project via NOAA

unieke voorwaarden

The Morning Glory Pool in Yellowstone National Park is een voorbeeld van een warmwaterbron. Photo Credit: Jon Sullivan

Er zijn een aantal lichamen van water met een temperatuur van unieke levels. De meest bekende voorbeelden zijn warmwaterbronnen. Warmwaterbronnen, ook wel bekend als hydrothermale bronnen, worden gevoed door grondwater dat is aanzienlijk warmer dan de andere stromen 50. Deze unieke water wordt verwarmd door aardwarmte. Deze warmte-overdracht kan afkomstig zijn van het grondwater stromen die diep genoeg lopen in de aardkorst, of die in contact komen met magma in vulkanische zones 50. Hot springs blijven veel warmer dan de omgevingstemperatuur bodemtemperatuur, met enkele vulkanische heetwaterbronnen, zelfs het bereiken van kooktemperaturen 50 .


Andere unieke waterlichamen zijn thermaal meren. Deze meren zijn gewoonlijk zoutoplossing, meromictic meren, wat betekent dat wanneer zij stratificeren alleen de bovenste laag van het water mengt 14. Zoals in de gelaagdheid gedeelte, de lagen worden gescheiden door een halocline, met mixolimnion resterende vrij vers en de lagere monimolimnion met een hogere zoutconcentratie 14. Wanneer deze gelaagdheid in de fotische zone valt, ongewone dingen gebeuren. Zonlicht dat de monimolimnion bereikt verwarmt het water. Deze warmte kan niet ontsnappen omdat de dichtheid van de zoutoplossing onderlaag wordt niet significant beïnvloed door stijgende temperaturen 14. Het resultaat is een warmteval in de halocline, waar de temperatuur 50 ° C en hogere hete 14. Meer in Washington goed bereikbaar is een voorbeeld van een thermaal meer, waar de halocline blijft in de buurt van 30 ° C, zelfs wanneer het meer is bedekt met ijs 14.

Consequenties van Ongebruikelijke Levels

Aanbevolen maximumtemperatuur niveaus voor de verschillende vissoorten in verschillende stadia leven.

Water dat is te warm wordt meestal beschouwd als gevaarlijker voor waterleven dan koud water te zijn. Echter, zowel kan de groei, de ziekte van tolerantie en de overlevingskans 8. Water, dat is te koud zal invloed hebben op de biologische processen en de stofwisseling van levende organismen 14. Aan de andere kant van de schaal, het water dat is te warm kan overmatige ademhaling veroorzaken beïnvloeden , benadrukt vis. Warm water kan ook niet zo veel opgeloste zuurstof zo koud water te houden, zodat er minder zuurstof beschikbaar is voor opname door organismen 14. Elke vissoort heeft zijn eigen comfort gamma. Temperaturen buiten dit bereik kan schadelijk zijn voor groei en overleving. Zalm en forel liever zwemmen in koudere rivieren, terwijl largemouth en smallmouth bass veel warmere wateren voor zowel de groei als paaien 8 kunnen tolereren.

Het belang van toezicht

Dus hoe gaat men de waterkwaliteit met de temperatuur te bepalen? De EPA en een aantal staten, waaronder Alaska, Idaho, Oregon en Washington, hebben een maximale seizoensgebonden en regionale temperaturen aanbevolen 49. Andere landen bieden geen numerieke waarde, en in plaats daarvan staat ‘geen meetbare verandering ten opzichte van de natuurlijke omstandigheden “1. Dit legt een sterke prioriteit aan grondige en langdurige monitoring. Hoe meer historische gegevens die beschikbaar is, hoe meer abnormale schommelingen worden opgespoord en aangepakt. Als een meer dat normaal stratificeert jaar na jaar rond de 20 ° C en 8 ° C in de epilimnion en hypolimnion begint het lezen van 23 ° C en 17 ° C respectievelijk, het kan worden steeds eutroof (nutriënten zware, vaak hypoxie) als gevolg van de landbouw afvoer 1 .

effect watertemperatuur op een verscheidenheid aan andere parameters maken een subtiele maar essentiële factor bij het bepalen van de waterkwaliteit.

Wat zijn de eenheden?

De meest voorkomende temperatuurschalen: Fahrenheit, Celsius en Kelvin.

Als de temperatuur lager thermische energie, zijn schalen ontwikkeld om temperatuurwaarden betekenis ten opzichte van andere waarden geven. Vandaag de dag is de watertemperatuur gewoonlijk gemeten op een van de drie schalen: Celsius, Fahrenheit of Kelvin 2. Bij gebruik van de Celsius of Fahrenheit schalen, is de temperatuur gemeten in graden. Op de Kelvin schaal, het apparaat is een kelvin, maar het is dezelfde grootte als een graden Celsius 2. Door zijn universeel gebruik, temperatuur van het water is over het algemeen gemeld op de schaal van Celsius 1.

Fahrenheit en Celsius schalen worden bepaald door de mate waarmee water bevriest en kookt 3. De Celsius schaal ook wel Celsius omdat er een 100 graden interval tussen de twee gedefinieerde punten (invriezen en kokend water) 2. Kelvin schaal is gebaseerd op de theoretische plaats van het absolute nulpunt 2.

Een temperatuur in graden Celsius kunnen worden omgezet in Fahrenheit of Kelvin door de volgende vergelijkingen 3:

bron www.fondriest.com

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

twaalf + vier =