Geotermisk gradient

En geotermisk gradient beskriver temperaturförändringen med ökande djup i jorden. Dess reciproka värde är ett geotermisk djupsteg; skillnaden i djup vid vilket jordskorpan värms upp med en Kelvin.

Förutom vid gränserna mellan jordskorpans plattor stiger temperaturen vanligtvis med 25–30 °C per km nedåt på de flesta platser på jorden. Temperaturen i jordens mantel sträcker sig från 200°C närmast jordskorpan vid ett djup av 7 till 35 km till 900°C närmast nedre manteln vid ett djup kring 2,685–2,891 km.

Definition

En geotermisk gradient är en temperaturgradient, dvs. ett mått på den (infinitesimala) temperaturförändringen som funktion av ett avstånd, i geovetenskaplig mening nästan uteslutande relaterad till djupet under jordytan. Den geotermiska gradienten betecknas ofta med stor bokstav Gamma $\Gamma$ och definieras följaktligen som temperaturförändringen T med avseende på ökande djup $z$ :

\Gamma ={\frac {\mathrm {d} T}{\mathrm {d} z}}

Sambandet mellan geotermisk gradient och geotermiskt djupsteg kan uttryckas som:

{\text{Geotermisk djupsteg}}={\frac {1}{\text{Temperaturgradient}}}

Enheterna för geotermiska djupsteget är meter per grad Celciuseller Kelvin ${\textstyle \left(\mathrm {\frac {m}{K}} \right)}$ därmed är också är enheter dessamma som för den geotermiska gradienten, så $\mathrm {\tfrac {K}{m}}$ , $\mathrm {\tfrac {K}{km}}$ och $\mathrm {\tfrac {mK}{m}}$ .

Värmens ursprung och rörelse mot jordytan

Historiskt sett tillskrevs jordens inre temperatur ursprungligen den initiala värme som genererades av successiva chocker under planetens ansamling. Senare studier belyste den betydande rollen av jordens värme på grund av bergarternas naturliga radioaktivitet i dess inre struktur – det vill säga den kärnenergi som produceras genom sönderfallet av uran, torium och kalium. Direkta mätningar av jordens interna värmebalans är fortfarande utmanande, så det råder fortfarande stor osäkerhet kring dessa två huvudkomponenters respektive bidrag som källor till dagens jordvärme. Studier uppskattar att bidraget från jordskorpans och mantelns radioaktivitet står för ungefär hälften av den totala frigjorda energin, medan bidraget från urvärme som överförs från jordens kärna till manteln uppskattas till 10 till 20 %.

Jordens inre värme frigörs främst genom ledning i den stela litosfären (och kanske i den fasta kärnan) och genom konvektion i manteln.

Noter

1 2 3 ”geothermischer Gradient” (på tyska). Lexikon der Geowissenschaften. Spektrum. https://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/geothermischer-gradient/5754. Läst 31 januari 2023.
1 2 ”Geothermische Tiefenstufe” (på tyska). Geothermie. https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/g/geothermische-tiefenstufe.html. Läst 31 januari 2023.
↑ ”Geothermische Tiefenstufe” (på tyska). Lexikon der Geographie. Spektrum. https://www.spektrum.de/lexikon/geographie/geothermische-tiefenstufe/2993. Läst 31 januari 2023.
↑ Fridleifsson, Ingvar B.; Bertani, Ruggero; Huenges, Ernst; Lund, John W.; Ragnarsson, Arni; Rybach, Ladislaus (2008.02-11). O. Hohmeyer and T. Trittin. red (på engelska) (pdf). The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of climate change. Lübeck, Tyskland. sid. 59–80. https://www.researchgate.net/profile/Ladislaus-Rybach/publication/284685252_The_possible_role_and_contribution_of_geothermal_energy_to_the_mitigation_of_climate_change/links/59f8fba50f7e9b553ec0c6cc/The-possible-role-and-contribution-of-geothermal-energy-to-the-mitigation-of-climate-change.pdf. Läst 16 maj 2010.
↑ Khan, Amir; Deschamps, Frédéric (2015) (på engelska). The Earth's heterogeneous mantle: a geophysical, geodynamical, and geochemical perspective. ISBN 978-3-319-15627-9. OCLC 908192075. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-15627-9. Läst 30 september 2022
↑ ”Geothermischer Gradient” (på tyska). Geothermie. https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/g/geothermischer-gradient.html. Läst 31 januari 2023.
↑ Anuta, Joe (30 mars 2006). ”Probing Question: What heats the earth's core?” (på engelska). Phys.org. https://phys.org/news/2006-03-probing-earth-core.html. Läst 19 september 2007. .
↑ Gando, A.; Dwyer, D.A.; McKeown, R.D.; Zhang, C. (2011). ”Partial radiogenic heat model for Earth revealed by geoneutrino measurements” (på engelska). Nature Geoscience 4 (9): sid. 647–651.
↑ De Wever, Patrick; Martin, Hervé (2017) (på franska). L'énergie de la Terre. EDP sciences. sid. 38 .

[geothermischer-1] 1 2 3 ”geothermischer Gradient” (på tyska). Lexikon der Geowissenschaften. Spektrum. https://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/geothermischer-gradient/5754. Läst 31 januari 2023.

[geothermie-2] 1 2 ”Geothermische Tiefenstufe” (på tyska). Geothermie. https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/g/geothermische-tiefenstufe.html. Läst 31 januari 2023.

[:0-3] ”Geothermische Tiefenstufe” (på tyska). Lexikon der Geographie. Spektrum. https://www.spektrum.de/lexikon/geographie/geothermische-tiefenstufe/2993. Läst 31 januari 2023.

[IPCC-4] Fridleifsson, Ingvar B.; Bertani, Ruggero; Huenges, Ernst; Lund, John W.; Ragnarsson, Arni; Rybach, Ladislaus (2008.02-11). O. Hohmeyer and T. Trittin. red (på engelska) (pdf). The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of climate change. Lübeck, Tyskland. sid. 59–80. https://www.researchgate.net/profile/Ladislaus-Rybach/publication/284685252_The_possible_role_and_contribution_of_geothermal_energy_to_the_mitigation_of_climate_change/links/59f8fba50f7e9b553ec0c6cc/The-possible-role-and-contribution-of-geothermal-energy-to-the-mitigation-of-climate-change.pdf. Läst 16 maj 2010.

[5] Khan, Amir; Deschamps, Frédéric (2015) (på engelska). The Earth's heterogeneous mantle: a geophysical, geodynamical, and geochemical perspective. ISBN 978-3-319-15627-9. OCLC 908192075. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-15627-9. Läst 30 september 2022

[:2-6] ”Geothermischer Gradient” (på tyska). Geothermie. https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/g/geothermischer-gradient.html. Läst 31 januari 2023.

[Anuta2006-7] Anuta, Joe (30 mars 2006). ”Probing Question: What heats the earth's core?” (på engelska). Phys.org. https://phys.org/news/2006-03-probing-earth-core.html. Läst 19 september 2007. .

[8] Gando, A.; Dwyer, D.A.; McKeown, R.D.; Zhang, C. (2011). ”Partial radiogenic heat model for Earth revealed by geoneutrino measurements” (på engelska). Nature Geoscience 4 (9): sid. 647–651.

[9] De Wever, Patrick; Martin, Hervé (2017) (på franska). L'énergie de la Terre. EDP sciences. sid. 38 .