TEOS-10 (สมการเทอร์โมไดนามิกของน้ำทะเล - 2010) เป็นมาตรฐานสากลสำหรับการใช้งานและการคำนวณคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกของน้ำทะเล อากาศชื้น และน้ำแข็ง โดยแทนที่มาตรฐานเดิม EOS-80 (สมการสถานะของน้ำทะเล 1980) ^{[ 1 ]}นักสมุทรศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศใช้ TEOS-10 ในการคำนวณและสร้างแบบจำลองคุณสมบัติของมหาสมุทร เช่นปริมาณความร้อนในลักษณะที่เปรียบเทียบได้ในระดับสากล

TEOS-10 ได้รับการพัฒนาโดยคณะทำงาน 127 ของ SCOR (คณะกรรมการวิทยาศาสตร์ด้านการวิจัยทางทะเล) / IAPSO (สมาคมระหว่างประเทศเพื่อวิทยาศาสตร์กายภาพของมหาสมุทร) ^{[ 2 ]}ซึ่งมีTrevor McDougall เป็นประธาน ได้รับการอนุมัติให้เป็นคำอธิบายอย่างเป็นทางการของคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกของน้ำทะเล อากาศชื้น และน้ำแข็งในปี 2009 โดยคณะกรรมการสมุทรศาสตร์ระหว่างรัฐบาล (IOC) ^{[ 3 ]}และในปี 2011 โดยสหภาพระหว่างประเทศด้านธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ (IUGG ) ^{[ 4 ]}

TEOS-10 ใช้ศักยภาพทางเทอร์โมไดนามิก เป็นพื้นฐาน ของเหลวเช่นอากาศชื้นและน้ำเหลวใน TEOS-10 จึงถูกอธิบายด้วยพลังงานเฮล์มโฮลทซ์F(m,T,V)=F(m,T,m/ρ)หรือพลังงานเฮล์มโฮลทซ์เฉพาะf(T,ρ)=F(m,T,m/ρ)/mพลังงานเฮล์มโฮลทซ์มีค่าเฉพาะตัวที่ขอบเขตเฟส^{[ 5 ]}สำหรับการคำนวณคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกของน้ำทะเลและน้ำแข็ง TEOS-10 ใช้ศักยภาพกิบส์ เฉพาะ g(T,P)=G/m, G=F+pVเนื่องจากความดันเป็นคุณสมบัติที่วัดได้ง่ายกว่าความหนาแน่นในบริบททางธรณีฟิสิกส์ พลังงานกิบส์มีค่าหลายค่ารอบขอบเขตเฟสและจำเป็นต้องกำหนดสำหรับแต่ละเฟสแยกกัน^{[ 6 ]}

ฟังก์ชันศักย์ทางเทอร์โมไดนามิกถูกกำหนดโดยชุดพารามิเตอร์ที่ปรับได้ ซึ่งถูกปรับให้เข้ากับข้อมูลการทดลองและกฎทางทฤษฎีของฟิสิกส์ เช่นสมการก๊าซในอุดมคติเนื่องจากพลังงานและเอนโทรปี สัมบูรณ์ ไม่สามารถวัดได้โดยตรง จึงมีการกำหนดสถานะอ้างอิงโดยพลการสำหรับน้ำเหลว น้ำทะเล และอากาศแห้งใน TEOS-10 ในลักษณะที่ว่า

• พลังงานภายในและเอนโทรปีของน้ำเหลว ณจุดสามสถานะคือศูนย์
• เอนโทรปีและเอนทัลปีของน้ำทะเลเป็นศูนย์ที่ ค่าความเค็มสัมบูรณ์ ( SA ₎ = 35.16504 กรัม/กิโลกรัม อุณหภูมิ ( T ) = 273.15 เคลวิน และความดัน (p ) = 101325 ปาสคาล
• เอนโทรปีและเอนทัลปีของอากาศแห้งเป็นศูนย์ที่อุณหภูมิT = 273.15 K และความดัน p = 101325 Pa ^{[ 6 ]}

TEOS-10 ครอบคลุมคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกส์ทั้งหมดของน้ำเหลว น้ำทะเล น้ำแข็ง ไอน้ำ และอากาศชื้น ภายในช่วงความถูกต้องเฉพาะของแต่ละคุณสมบัติ ตลอดจนส่วนประกอบสมดุลร่วมกัน เช่น น้ำแข็งทะเล หรืออากาศที่มีเมฆมาก (ชื้นและเป็นน้ำแข็ง)

นอกจากนี้ TEOS-10 ยังครอบคลุมคุณสมบัติที่ได้มาจากการคำนวณ เช่น อุณหภูมิศักยภาพและอุณหภูมิอนุรักษ์ความถี่การลอยตัว ความหมุนวนของดาวเคราะห์ และฟังก์ชันกระแส ธรณีสมดุลของ Montgomery และ Cunningham รายชื่อคุณสมบัติทั้งหมดสามารถดูได้ใน คู่มือ TEOS -10

การจัดการความเค็มเป็นหนึ่งในนวัตกรรมใน TEOS-10 โดยกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างความเค็มอ้างอิงและความเค็มเชิงปฏิบัติ คลอรีน หรือความเค็มสัมบูรณ์ และคำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันโดยการเพิ่ม𝛿 S A ที่แปรผันตามภูมิภาค (ดูรูป) ^{[ 7 ]} TEOS-10 ใช้ได้กับน้ำทะเลมาตรฐานเวียนนาซึ่งคำนึงถึงองค์ประกอบไอโซโทปของไฮโดรเจนและออกซิเจนที่แตกต่างกันในน้ำ ซึ่งส่งผลต่อจุดสามสถานะและดังนั้นจึงส่งผลต่อการเปลี่ยนสถานะของน้ำ

TEOS-10 ประกอบด้วย Gibbs Seawater (GSW) Oceanographic Toolbox ซึ่งมีให้ใช้งานเป็นซอฟต์แวร์โอเพนซอร์สในMATLAB , Fortran , Python , C , C++ , R , JuliaและPHPในขณะที่ TEOS-10 โดยทั่วไปจะแสดงในหน่วย SI พื้นฐาน แพ็คเกจ GSW ใช้ข้อมูลอินพุตและเอาต์พุตในหน่วยทางสมุทรศาสตร์ที่ใช้กันทั่วไป (เช่น g/kg สำหรับความเค็มสัมบูรณ์ S _Aและ dbar สำหรับความดันp ) ^{[ 8 ]}

นอกจาก GSW Oceanographic Toolbox แล้ว ยังมี Seawater-Ice-Air (SIA) Library สำหรับFortranและ VBA (สำหรับใช้ในExcel ) ซึ่งครอบคลุมคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกของน้ำทะเล น้ำแข็ง และอากาศ (ชื้น) แตกต่างจาก GSW Toolbox ตรงที่ SIA-Library ใช้หน่วย SI พื้นฐาน เท่านั้น^{[ 9 ]}

EOS-80 (สมการสถานะของน้ำทะเล -1980) ใช้ค่าความเค็มเชิงปฏิบัติที่วัดจากมาตรา PSS-78 (มาตราความเค็มเชิงปฏิบัติปี 1978) ซึ่งอิงตามการวัดอุณหภูมิ ความดัน และค่าการนำไฟฟ้า ดังนั้น EOS-80 จึงไม่ได้คำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันของน้ำทะเล^{[ 2 ]}

EOS-80 ประกอบด้วยสมการแยกต่างหากสำหรับความหนาแน่น ความเร็วเสียง อุณหภูมิเยือกแข็ง และความจุความร้อน แต่ไม่ได้ให้สูตรสำหรับเอนโทรปีหรือศักยภาพทางเคมี^{[ 10 ]}ดังนั้นจึงไม่ใช่คำอธิบายที่สมบูรณ์และสอดคล้องกันของคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกของน้ำทะเล ความไม่สอดคล้องกันใน EOS-80 ปรากฏขึ้นตัวอย่างเช่นในปริมาณความร้อนที่ความดันสูง ขึ้นอยู่กับสมการที่ใช้ในการคำนวณ นอกจากนี้ EOS-80 ยังไม่สอดคล้องกับสมการทางอุตุนิยมวิทยา ในขณะที่ TEOS-10 ใช้ได้กับอากาศชื้นเช่นเดียวกับน้ำทะเล

EOS-80 ให้สูตรสำหรับอุณหภูมิศักยภาพซึ่งขจัดผลกระทบของความดันต่ออุณหภูมิ แต่ไม่ได้ให้สูตรสำหรับอุณหภูมิอนุรักษ์^{[ 11 ]}ซึ่งเป็นการวัดโดยตรงสำหรับเอนทาลปีศักยภาพและปริมาณความร้อน^{[ 2 ]}

ใน TEOS-10 มาตรฐานปัจจุบันสำหรับมาตราส่วนอุณหภูมิคือITS-90 (มาตราส่วนอุณหภูมิสากล พ.ศ. 2533)ในขณะที่ EOS-80 ใช้ IPTS-68 (มาตราส่วนอุณหภูมิเชิงปฏิบัติสากล พ.ศ. 2511) ^{[ 12 ]}ในไลบรารี SIA ของการใช้งาน TEOS-10 มีการแปลงมาตราส่วนที่ล้าสมัยให้เป็นมาตราส่วนปัจจุบันรวมอยู่ด้วย^{[ 11 ]}

TEOS-10 ได้มาจากการใช้ความดันสัมบูรณ์Pในขณะที่ EOS-80 ใช้ความดันสัมพัทธ์กับผิวน้ำทะเล 𝑝 _seaสามารถแปลงค่าได้โดยใช้สูตร: P /Pa = 101325 + 10000 ∙ 𝑝 _sea /dbar (ดูความดันบรรยากาศ )

• เว็บไซต์ TEOS-10
• ฟังก์ชันของชุดเครื่องมือสมุทรศาสตร์ Gibbs-Seawater (GSW)
• ไพรเมอร์ TEOS-10
• คู่มือการใช้งาน TEOS-10