q H2O, dgn. 2 atom hidrogen dipisahkan 1050
q
oksigen sedikit bercas -ve &
hidrogen sedikit +ve menjadikan molekul H2O bersifat dwikutub
(dipolar).
q molekul air mempunyai daya van der Waals + daya ikatan
hidrogen : bahagian +ve hidrogen satu molekul air tertarik kpd. bahagian -ve
oksigen molekul air berhampiran.
q keadaan "dipolar" & ikatan hidrogen
memberikan ciri-ciri air berikut:
· pelarut yang berkesan (effective solvent),
· tinggi takat beku & takat didih (freezing and boiling
pts.),
· tinggi haba pendam lebur & pengwapan (high latent heats
of melting and vaporization),
· kapasiti haba yang tinggi (high heat capacity),
· daya tegangan permukaan (surface tension yang tinggi).
q Terutama utk. sebatian dgn. ikatan ion, e.g. NaCl, dimana bahagian +ve hidrogen akan melekat pada
bahagian -ve Cl dan bahagian -ve
oksigen melekat pada +ve Na, dan merengangkan Na+ dan Cl-
q Tinggi kerana banyak tenaga diperlukan utk. memecahkan
ikatan hidrogen
q Utk air laut, takat beku menurun di bawah paras 0oC
jika saliniti bertambah
q kerana banyak tenaga diperlukan utk. memecahkan ikatan
hidrogen
q Haba pendam (latent heat) : haba diperlukan apabila proses
peleburan & penyejatan berlaku. Haba ini dibebaskan semula semasa pembekuan
& kondensasi.
q Haba pendam meningkat jika suhu menurun e.g. haba pendam
585 cal/g pada 20oC and 540 cal/g pada 100oC.
q haba dari lautan di bahagian tropika dibebaskan melalui
penyejatan (evaporation); wap air
dipindahkan ke utara & selatan (poleward); kondensasi belaku di kawasan
latitud tinggi & haba dibebaskan
q Satu mekanisma peredaran atmosfera mengangkut haba ke
latitud tinggi. Berlaku "net
poleward heat transport", mengurangkan perbezaan suhu antara kawasan
latitud tinggi dan tropika.
q sebahagian pemindahan haba ini juga dilakukan oleh ribut
taufan "hurricanes". (fakta: Energy in 1 hurricane > all energy
sources in USA for last 20 years).
q kapisiti haba: jumlah haba ynag diperlukan utk. menaikan
suhu 1g air sebanyak 1oC.
Tinggi sebab ikatan hidrogen.
q e.g. utk air1 Cal/g/oC, utk. tembaga 0.09 Cal/g/oC, utk. perak 0.06
Cal/g/oC
q Kapasiti haba lautan >> lebih tinggi dari atmosfera
& daratan e.g. kapasiti haba lautan 1600 kali kapisiti haba atmosfera &
~ 3 kali kapasiti haba daratan (Range of temperature over land about 3 times
that over ocean).
q Lautan mempunyai pengaruh kuat (strong moderating effect)
ke atas iklim, e.g. (coastal regions milder than inland).
q tinggi kerana ikatan
q meyebabkan air memanjat tiub yang kecil -- capillary
effect.
q Sebahagian besar air di bumi berada di lautan dengan 97%
lautan, 2% glasier, 0.6% air bawah tanah, 0.02% sungai & tasik, 0.001%
atmosfera.
q Perlu berlaku perubahan drastik mengenai simpanan air di
daratan untuk ia mempunyai impak signifikan mengenai jumlah air di lautan.
Contohnya semasa "glacial maximum", isipadu glasier 2.5 kali dari yang sekarang (~50000 x 1015kg
air di tambahkan menjadi ais dan glasier). Penambahan ini akan menurunkan paras
laut ~ 100 m tetapi hanya mengurangkan sipadu air laut sebanyak 3.5%.
q Penyejatan > hujan (precipitation) di lautan tetapi sebaliknya di daratan =>
pemindahan air dari lautan ke daratan. Utk. menyeimbangkan perlu pengaliran
dari sungai ke lautan.
Suhu
Lautan:
q Dua ciri air laut yang paling penting adalah suhu dan
saliniti (sukatan kepekatan garam yang larut). Kedua-dua ciri menentukan
ketumpatan air laut. Ketumpatan merupakan faktor utama mengawal pergerakan
mencancang air laut.
q Suhu lautan mengambarkan haba yg diterima menerusi
“insolasi” - jumlah radiasi suria yang
sampai ke permukaan laut (Perbincangan lanjut dalam Bab3, Bagdet haba). Insolasi di lautan rendah
berbanding daratan kerana udara di atas lautan lebih lembab.
Suhu
Permukaan Laut SPL (Sea Surface
Temperature, SPL):
q SPL suhu di lapisan permukaan (suhu
beberapa meter kedalaman).
q penting dlm. interaksi lautan-atmosfera (e.g. perolakan hanya
berlaku di permukaan lautan dgn. SPL > 29oC) (Perbincangan lanjut
di Bab6).
q Taburan mendatar SPL terutamanya
dipengaruhi keamatan insolasi yg bergantung kepada sudut pancaran sinaran
matahari ke atas permukaan lautan. Lain-lain faktor yg mempengaruhi: arus (di
persisiran pantai, di kawasan laluan arus utama spt. Arus Gulf, Arus Kuroshio
), litupan awan (inter-tropical convergence zone, ITCZ) & aksi angin
(advection, upwelling, downwelling).
q Bumi bergerak mengelilingi matahari
& SPL juga berubah mengikut musim. Rujuk gambarajah SPL
mengikut musim.
q
SPL
berubah dari -2oC di kawasan
khutub hingga 28oC - 29oC di kawasan khatulistiwa.
q
secara
kasar taburan SPL di lautan terbuka adalah “zonal” iaitu isoterma (isotherms)
selari dengan garisan khatulistiwa.
q
SPL berubah mengikut musim. Julat variasi tahunan: 1-2oC
di kawasan sekitar khatulistiwa (~±15o), 8-20oC di kawasan latitud
pertengahan (~±20-45o)
(mid-latitudes), dan < 5oC
di kawasan latitud tinggi (~±50-90o).
q
Sinaran
suria hanya menembusi pada kedalaman sehingga 100m dari permukaan laut.
q Haba di lapisan atas dipindah/angkut ke lapisan bawah
melalui proses konduksi & percampuran kegeloraan akibat angin dan ombak.
Sumbangan konduksi << percampuran kegeloraan.
q
Secara kasar suhu tinggi di
lapisan atas dan menurun mengikut kedalaman (rujuk rajah
ini & yang ini).
q
Lapisan kedalaman lautan boleh dibahagi kpd. 3
mengikut profil suhu iaitu lapisan bercampur/atas (mixed layer) 0 – 50 (200 m),
lapisan termoklin 200 – 1000 m & lapisan dalam > 1000 m.
q
Pengaruh
angin menjana kegeloraan (turbulent) menyebabkan proses pencampuran (mixing)
& menghasilkan lapisan atas 0-50 (200 m) yang dipanggil lapisan bercampur
(mixed layer). Dlm. lapisan ini, suhu adalah hampir seragam.
q
Angin
kurang/tiada pengaruh antara 200-1000m, suhu menurun mendadak dengan kedalaman.
Kawasan ini dipanggil sebagai termoklin tetap.Di
bawah termoklin tetap, suhu menurun dengan perlahan kepada 0-3oC di
bawah dasar laut. Pd. kedalaman tinggi suhu mungkin meningkat sedikit akibat kesan
mampatan.
q
Di
kawasan pertengahan latitud, suhu pada kedalaman lapisan bercampur menunjukkan
variasi bermusim (seasonal variations) akibat perubahan kekuatan angin mengikut
musim.
q
Pada
musim sejuk, angin yang kuat & penyejukan di permukaan menghasilkan lapisan
bercampur yang agak dalam, sehingga mencapai ke bahagaian termoklin tetap.
q
Pada
musim panas, berlaku peningkatan SPL dan percampuran dijanakan oleh angin
menurun, selalu terbentuk termoklin bermusim
(seasonal thermocline) di atas termoklin tetap.
q
Di
kawasan latitud rendah, hanya sedikit perubahan di lapisan permukaan dan dengan
itu tiada termoklin bermusim.
q
Di
kawasan latitud tinggi ( ke arah khutub > 60o), tiada termoklin
tetap. Mengapa?
q
suhu
boleh menjadi “tracer” utk. mengenal pasti jasad air lautan. Contohnya di
Lautan Pasifik terdapat beberapa jasad air spt. North Pacific Intermediate
Water (NPIW) yg. mempunyai ciri-ciri suhu (& saliniti, ketumpatan)
tertentu.
q
Sukatan
kandungan garam yang larut dalam air laut.
q
Purata
kepekatan garam dalam air laut adalah ~ 3.5% dari berat keseluruhan.
q
Saliniti
disebutkan dalam bahagian per seribu (ppt) (3.5% ditulis sebagai 35 o/oo
atau 35 sahaja).
q
Juzuk
utama (major constituents) bagi
saliniti S:
|
Juzuk |
% Komposisi |
|
Klorida, Cl- |
55.0 |
|
Natrium, Na+ |
30.6 |
|
Sulfat, SO4-2 |
7.7 |
|
Magnesium, Mg+2 |
3.7 |
|
Kalsium, Ca+2 |
1.2 |
|
Potassium, K+ |
1.1 |
|
Jumlah |
99.3 |
q
Juzuk
minor S ( 1-100 ppm) dan unsur surih
(trace elements) dalam S (< 1 ppm). Unsur surih boleh menjadi,
e.g. iodine dalam lumut laut.
q
Jumlah
ion terlarut yang utama boleh berubah dari satu lokasi ke satu lokasi lain
dalam laut, tetapi perkadaran relatif adalah tetapan.
q
Kawasan
persisiran pantai dengan pengaliran sungai (river runoff) dimana sungai
mempunyai perkadaran ionik yang berbeza.
q
di dalam
lembangan dasar lautan dan fjords dimana pengaliran adalah bertakung (deep
circulation is stagnant) – anion sulfat diguna oleh organisma mikro sebagai
ganti oksigen (Anoxic or anaerobic).
q
Kawasan
lantai rebakan (sea floor spreading), "submarine volcanos",
"hydrothermal vents" etc.
Pengukuran Saliniti:
q
Saliniti
boleh diukur dgn. mengeluarkan air
& timbangkan garam yang tertinggal. Tidak praktikal & Kurang tepat.
q
Sehingga
pertengahan 1960an, penentuan saliniti secara kimia melalui titratan utk.
mengukur jumlah ion Cl- dan takrifkan saliniti S sebagai
S = 1.80655
Cl
Di mana Cl adalah keklorinan (chlorinity) sampel berkenaan, dan
ditakrifkan sebagai kepekatan klorida dalam air laut (dlm. o/oo ),
dengan menganggap bromida dan iodida telah digantikan dengan klorida.
q
Sejak
pertengahan 1960an, S diukur secara fizikal iaitu dengan mengukur kekonduksian
(conductivity) air laut. Kekonduksian sangat sensitif kepada suhu. Dlm
oseanografi ketepatan bacaan saliniti perlu ±0.001.
Utk ketepatan ini kekonduksian perlu diukur pada ketepatan 1 dalam 40,000.
Perubahan suhu 0.001oC, boleh menyebabkan perubahan pada magnitud
ini. Salinometer (e.g. 1,2) moden boleh
mengukur saliniti pada ketepatan ±0.003.
q
Sensor
kekonduksian terdapat dalam instrumen pengukuran insitu suhu-konduktiviti-kedalaman (CTD).
q
Definisi
S didasarkan kepada formula empirik berdasarkan kekonduksian standard. S dikira
dengan formula melibatkan nisbah kekonduksian R15,
R15
= (Kekonduksian sampel air)÷ (Kekonduksian larutan piawai KCl),
pada 15oC dan tekanan
1 atm. Konsentrasi larutan piawai KCl adalah 32.4356gkg-1.
S dikira dari formula:
S=0.0080-0.1692R151/2+25.3851R15+14.094R153/2-7.026R152+2.7081R155/2.
(tidak perlu dihafal).
q
Kerana
berdasarkan nisbah, saliniti boleh dinyatakan dalam bentuk nombor (tanpa unit).
Bagaimanapun ia kadangkala dinyatakan dalam unit p.s.u (practical salinity
units). Nombor merujuk kepada gram per kilogram (atau gram per liter) iaitu
bahagian per seribu berdasarkan berat (ppt).
q
Taburan SSS mengikut latitud adalah mengikut
taburan penyejatan - hujan (Evap.-Precip.
(E-P))
q
Di
lautan terbuka SSS berubah dalam julat 33
hingga 37.
q
Di
laut tertutup (atau separa tertutup) di mana E> P saliniti biasanya tinggi
(e.g. Laut Mediterranean ~ 37 – 38); di
kaw. ITCZ saliniti mungkin rendah)
q
Aliran
air sungai menjadikan air di persisiran pantai (terutama berhampiran sungai) saliniti
yang lebih rendah. Parameter penting dalam mempengaruhi ketumpatan di kawasan
ini.
q
Salji
dan ais yang lebur memberikan SSS rendah di kawasan latitud tinggi. SSS tinggi
jika berlaku pembentukan ais.
q
Juga
ptg. utk. interaksi lautan-atmosfera. Garam disuntik ke atmosfera dengan
buih-buih air yang pecah (bursting air bubbles) dari ombak yang memecah => aerosol; sebahagian dibawa tinggi di atmosfera dan
bertindak sebagai nukleas kepada kondensasi wap air menjadi awan.
q
Haloklin adalah kawasan di mana berlaku berlaku
perubahan S yang ketara dari ~ 200m-1000m.
q
Di
kawasan latitud rendah S menurun di kawasan haloklin, sementara di kawasan
latitud tinggi, S meningkat di kawasan haloklin.
q
S
juga boleh diguna sebagai “tracer” kpd. jasad air.
