Устойчивость стратификации и некоторые механизмы генерации конвекции в Байкале

• Автор: Гранин, Николай Григорьевич
• Шифр специальности: 11.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1.

Физические характеристики пресной воды

1.1. Расчет физических характеристик байкальской

1.2. Расчет минерализации по электропроводности.

Глава 2.

Частота Вяйсяля, как характеристика устойчивости стратификации

2.1. Вычисление частоты Вяйсяля

2.2. Влияние приборного шума на оценку

частоты Вяйсяля

Глава 3.
Устойчивость стратификации и ее сезонная изменчивость
3.1. Вертикальное распределение минерализации, вклад
в частоту Вяйсяля и устойчивость стратификации
3.2. Сезонная изменчивость частоты Вяйсяля
Глава 4.
Термобарическая неустойчивость
4.1. Математическая модель термобарической неустойчивости 7
4.1.1. Решение уравнения движения частицы
при температуре, равной Тмп
4.1.2. Решение уравнения движения частицы для случая, когда профиль температуры параллелен профилю ТМп
4.1.3. Решение уравнения движения частицы в случае однородного распределения температуры
4.2. Экспериментальные данные о термобарической неустойчивости при положительной температурной стратификации
Глава 5.
Конвективное перемешивание подо льдом Байкала
Заключение
Список литературы


До сих пор не до конца ясно, какие именно условия обитания диктуют столь резкие колебания численности диатомей. Выполненная нами реконструкция гидрофизических условий на Байкале в прошлом и оценка их возможной роли в продуцировании диатомовых водорослей в иных климатических условиях iv . Шимараев и др. В частности, известно x . Однако неясен механизм генерации турбулентности подо льдом, когда касательное напряжение ветра, возбуждающее турбулентность в обычных условиях, отсутствует, а клетки диатомей, при этом, не тонут, сохраняя тем самым возможность дальнейшего размножения популяции. При летней температурной стратификации также должен существовать особый, до сих пор не описанный механизм генерации конвекции, способствующей поддержанию клеток в деятельном слое. Наши исследования были направлены на решение этих вопросов, и полученные результаты позволили объяснить, какие именно механизмы ответственны за поддержание клеток в деятельном слое в периоды, неблагоприятные для их развития. Обновление вод отражается на температурном режиме озера, особенно его глубинной зоны. Поскольку температура, начиная с 0 м, уменьшается с глубиной, существует турбулентный поток тепла, направленный вниз. В результате должно происходить повышение температуры глубинной зоны, однако в действительности она существенно не меняется, следовательно, работают механизмы, приносящие в глубинную зону холодную воду. Шимараев, Гранин, . Для корректного описания этих механизмов также необходимо знать вертикальное распределение минерализации. Актуальной задачей физической лимнологии является также изучение пространственновременной изменчивости стратификации, поскольку от нее зависит перераспределение в водной толще озера как речных вод, так и примесей, поступающих от источников антропогенного загрязнения. Статическую устойчивость стратификации описывает частота Вяйсяля V, являющаяся важнейшей характеристикой вертикальной структуры водных объектов, которая дает также верхнюю границу частотного диапазона существования гравитационных внутренних волн и может служить косвенной характеристикой вертикального обмена Шимараев, Гранин . Для вычисления частоты Вяйсяля необходимо знать уравнение состояния, которое связывает плотность воды с ее характеристиками температурой, соленостью минерализацией и давлением, а также иметь информацию о вертикальном распределении температуры и минерализации. Вяйсяля с учетом вертикального распределения минерализации, но столкнулись с тем, что в имеющейся методике расчета , i есть неточности, приводящие к ошибочным результатам. Для анализа сезонной изменчивости устойчивости стратификации эпилимниона использованы данные ежедекадных измерений вертикальных профилей температуры на середине разреза Лиственичное Танхой Южный Байкал в гг. Измерения были выполнены опрокидывающимися термометрами на горизонтах 0, 5, , , , , , 0, 0, 0, 0, 0 м и далее через каждые 0 м. Данные предоставлены М. Н. Шимараевым. Точность измерений температуры составляет 0. С Шимараев, . Для анализа вертикального распределения температуры, минерализации и частоты Вяйсяля в глубоководной части озера были использованы данные измерений, выполненных в гг. Измерения выполнены на более чем 0 глубоководных станциях с регистрацией параметров 4 раза в секунду дискретность по глубине см. Точность измерения составляет для температуры 0,1С при разрешающей способности 0,СС, для электропроводности 0, Смм при разрешающей способности 0,4 Смм 0, мСмсм, для давления 0,5 Дбар. Все СТО измерения выполнены автором лично, либо под его руководством и при его непосредственном участии в более чем экспедициях. Пробы воды с отдельных горизонтов отбирали 5ти литровыми батометрами. Измерения концентрации кремния выполнены Л. И. Горбуновой по стандартной методике колориметрическим методом. За период с по г. Целью настоящей работы является оценка устойчивости стратификации и исследование механизмов генерации конвекции. Научная новизна. Байкала генерируется конвекция за счет осолонения подледного слоя при нарастании ледового покрова.