Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

75

Introduction

The part of heat energy transfer is affected by optical properties of

the sea (transparency), which however in the last decades showed

decreased trends, due to the man-made pollution in most of the shelf

areas. The hypothesis is that optical conditions of the heat transfer may

have significant dynamical effect. Therefore the optical water types

(according to Jerlovs’(1) classification) characteristic for the earlier

period in the Kastela Bay (coastal area in the Middle Adriatic) and for

the type prevailing recently (2) were used in the numerical hydrody-

namical model. As the first approximation, the whole Bay was taken

to have the same optical type (Ib or III). 

The non-linear levels model was used, described in details in the

paper by Bone (3). Here, optical water types Ib and III were introdu-

ced, by a spectrally simplified representation of a single coefficient for

the respective water type. Extinction coefficients were taken for the

short-wave (VIS) and long-wave (IR) ranges respectively, according to

Paulson and Simpson (4). Heat transport was defined with the “bulk”

method, whose empirical coefficients were taken according to Large

and Pond (5). Other coefficients in the model were used from

Haurwitz (6) and Pyne (7). 

Climatological mean value (9 m

3

/s) was taken for the Jadro river

input. Meteorological conditions are from 23.01.1978 as follows: the

eastward wind direction with the speed 10 m/s; air temperature 14°C;

relative humidity 70 % and cloudiness 2/10. The control point of the

model was in the middle of the Bay, which is the location of the long-

term oceanographic station. Horizontal grid step was 300m, and verti-

cal step1m. The tides were taken according to Mosetti and Manca (8)

for Split.

Results and discussion

In the numerical simulation, at the surface layer (Fig 1) for the refe-

rence point in the Bay, temperature increased when switching from

type Ib to III, before the equilibrium state was established, after two

days.

The temperature course changed regularly throughout the day but

had increased temperature trend with the integration time. Stronger

heating in the surface layer was obtained in the optical type III. 

The highest temperature differences between the two water types

are observed in the vertical temperature profiles (Figure 2) in interme-

diate layer at the end of the integration period, which demonstrates

accumulation of solar energy in the intermediate and surface layer.

Vertical salinity profiles does not differ between the two optical

water types. Density changes accordingly to increased temperature in

the whole layer for the type III, but more in deeper layers. Vertical pro-

file of v current component is stronger in type III relative to the type

Ib, while u component remained unchanged. 

Conclusions

Long-term trend of decrease in transparency in the last thirty years

can be recognized as a change in optical water type. Introducing glo-

bal radiation and different optical water types in the model, had signi-

ficant consequences in the Kastela Bay temperature profiles, currents

and density, but did not change the salinity field. 

The less transparent optical water type (III) kept more thermal ener-

gy in the intermediate layer, leading to the more stratified conditions. 

Since transparency has decreasing trend in most of the coastal areas,

further investigation should include optical water types and all the

consequences that they may cause, like the trends of the heat budget,

changes in dynamical stability and currents etc.

References

1 - Jerlov N., 1976. Optical oceanography. Elsevier publishing company.

Amsterdam. 194 pp. 

2 - Morovi_ M. and Domijan N., 1991. Light attenuation in the Middle

and Southern Adriatic Sea. Acta Adriat., 32 (2): 621-635. 

3 - Bone M., 1993b. Development of a Non-linear Levels Model and its

Applications to Bora-driven Circulation on the Adriatic Shelf. Estuar.

Coast. Shelf Sci., 37: 475-496.

4 - Paulson C.A. and Simpson J.J., 1977. Irradiance measurements in the

upper ocean. J.Phys. Oceanogr.7: 952-956.

5 - Large W.G. and Pond S., 1981. Open ocean momentum ?ux

measurements in moderate to strong winds. J. Phys. Oceanogr., 11: 324-

336.

6 - Haurwitz B., 1941. Dynamic Meteorology. McGraw Hill Book

Company, Inc., NewYork and London, 365 pp.

7 - Payne R.E., 1972. Albedo of the sea surface. J.Atm. Sci.29: 959-970.

8 - Mosetti F. and Manca B., 1972. Le maree dell’Adriatico: Calcoli di

nuove constanti armoniche per alcuni porti. In “Studi in onore di

GiuseppinaAvireti”, Istituto navale di Napoli, pp. 166-176.

THE ROLE OF OPTICAL PROPERTIES IN THE KASTELA BAY DYNAMICS

Mira Morovic, Mario Bone, Branka Grbec and Gordana Beg Paklar*

Institute of oceanography and fisheries, Split, Croatia - morovic@izor.hr

Abstract

Optical properties in the coastal area of the Adriatic Sea have changed with respect to the conditions that reigned several decades ago.

Numerical experiment was performed including different optical conditions for the heat transfer, which resulted in different vertical

thermohaline structures for the two water types.

Key words: numerical model, Kastela Bay (Adriatic Sea), optical water types

Figure 1. Temperature course with the integration time for the

optical water types Ib and III in the surface layer.

Figure 2. Vertical temperature structures after 72 hours of inte-

gration time for optical water types Ib and III.