Some results of a diffusion experiment at a river plume front

Summary

The fluorescent tracer Rhodamine B was released at the light side of a river plume front with a strong salinity gradient. To survey greater parts of the proper front, the whole rhodamine patch could not always be completely covered with ship sections due to the fast front-parallel spreading of the rhodamine. Therefore, conventional analyzing methods are not applicable. The extraordinarily high correlation between salinity and rhodamine concentration suggested the idea to determine rhodamine concentration as a function of salinity, regarding the latter as a conservative property due to its smaller gradients and fluxes. Thereby the large scale deformation of the water mass and the advective term of the transport equation are eliminated in first approximation.

A further mechanism for cross-frontal transport of dissolved matter, the breaking of the front partially into two counter-rotating vortices and their movement within the water mass, was detected by the measurements.

Zusammenfassung

Auf der leichten Seite einer River Plume Front mit starkem Salzgehaltsgradient wurde der fluoreszierende Tracer Rhodamin B ausgebracht. Um größere Teile der eigentlichen Frontalzone zu erfassen, konnte wegen der sehr schnellen frontparallelen Rhodaminausbreitung der Fleck nicht immer vollständig vermessen werden. Konventionelle Auswerteverfahren sind deshalb auf diesen Versuch nicht anwendbar. Die außergewöhnlich hohe Korrelation zwischen dem Salzgehalt und der Rhodaminkonzentration führte zu der Idee, die letztere als Funktion des Salzgehaltes darzustellen: Da die Gradienten und somit die Flüsse des Salzgehaltes klein sind verglichen mit denen des Rhodamins, kann der Salzgehalt in erster Näherung als konservative Größe betrachtet werden. Damit sind auch die großskalige Deformation der Wassermasse und der advektive Term in der Transportgleichung in erster Näherung eliminiert.

Das Aufbrechen eines Frontabschnittes in zwei gegensinnig rotierende Wirbel und deren Bewegung in der Wassermasse konnte als Transportmechanismus für gelöste Stoffe durch die Front hindurch aus den Messungen belegt werden.

Résumé

Le traceur fluorescent Rhodamine B a été laché sur le bord le moins dense d'un front de panache de rivière à fort gradient de salinité. Pour relever la plus grande partie du front proprement dit, on n'a pas pu complètement effectuer le levé de toute la tache de rhodamine par le bâtiment, car la diffusion de la rhodamine parallèllement au front était très rapide. Par conséquent, les méthodes d'analyses conventionnelles ne sont pas applicables. La correlation extraordinairement importante entre la salinité et la concentration en rhodamine suggérait l'idée de représenter la concentration en rhodamine en fonction de la salinité, considérant cette dernière comme une propriété conservative en première approximation en raison de ses faibles gradients et flux. De ce fait, la déformation à grande échelle des masses d'eau et le terme d'avection de l'équation de transport, sont éliminées en première approximation.

Un autre mécanisme pour le transport à travers le front des substances dissoutes, consistant en la rupture du front en 2 tourbillons tournant en sens inverse et leurs mouvements dans les masses d'eau, a été détecté par les mesures.