Mixing Process of Double Diffusive Salt Wedge

이중확산의 영향을 받는 염수침입의 혼합과정 연구

Salt wedge into the river from the sea or fresh water flume (fresh wedge) in the ocean from the sea has density current characteristics. However, when temperature and salinity simultaneously determine the density of wedges, one of salinity and temperature can distributed in the reversed profiles against gravity, even though the density profile is stable. In this case, the double diffusive process is critical in determining mixing rate. The present work studies relative contribution of shear driven mechanical mixing component and double diffusive layering process, when warm salty denser water is introduced into the cold fresh lighter water column. Laboratory experiment releases warm salty denser water into cold fresh lighter water controlling discharge amount to achieve the steady state of density current. When longitudinal density rate becomes 15, the released amount ratio of salt and heat changes sharply and in the releasing point, vigorous mixing occurs with increase of discharged amount due to double diffusion. Double diffusion distabilizes gravitational stability and enhances the mixing rate up to $6{\times}10$ times at the lower density ratio comparing to the higher density ratio.

일반적으로 해수가 강으로 침입하거나 담수가 해양으로 유입을 하면 두 유체간의 밀도차에 의한 밀도류의 성질을 가진다. 하지만, 염분과 온도가 동시에 밀도의 차를 결정하는 경우, 특히 이 중 하나가 중력과 불안정한 수직 분포를 갖게되면 이중확산이 혼합을 결정하는 중요한 요인이 된다. 본 연구에서는 고온, 고염의 수괴가 저온, 저염의 수괴로 진입할 때 기계적 혼합과 이중확산에 의한 대류가 혼합에 미치는 상대적 영향을 비교 연구하였다. 실험실에서 차갑고 염도가 없는 주 흐름에 온도가 높고 염분이 높은 밀도류를 조심스럽게 방류시켜 정상상태의 염수침입 형태를 유지하였다. 수평방향으로 따라 밀도율(Turner 1979)이 15정도 되면 온도와 염분의 유출입량비율이 가파르게 변화하였고, 전체적으로 방출구 부분에서 이중확산의 영향이 강하게 나타나게 되며 이 경우에는 총 방출량도 함께 증가하였다. 아울러 밀도율이 낮은 경우 밀도율이 높은 경우에 비해서 약 $6{\times}10$배의 높은 혼합율을 보였다.