Формирование и эволюция вертикальной структуры верхнего слоя океана

• Автор: Мошонкин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 11.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 200 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ ВЕРХНЕГО СЛОЯ ОКЕАНА

1.1. Исследование эволюции вертикальной структуры верхнего слоя океана на основе данных экспедиционных наблюдений.
1.2. Моделирование вертикальной структуры верхнего слоя океана и апробация моделей на основе

данных наблюдений

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ОКЕАНЕ И ЕЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПО ДАННЫМ КОРАБЛЕЙ ПОГОДЫ

2.1. Данные натурных наблюдений, методика их обработки

2.1.1. Общая характеристика использованных данных

2.1.2. Методика расчетов.

2.2. Фоновые характеристики гидрометеорологических параметров в районах кораблей погоды.
2.3. Основные особенности квазисезонной внутригодовой эволюции верхнего слоя океана
2.3.1. Оценка влияния адвекции на изменчивость вертикальной структуры
2.3.2. Эволюция потоков плавучести на поверхности океана и стратификация поверхностного слоя воды .
2.3.3. Эволюция толщины верхнего перемешанного слоя океана.
2.3.4. Сезонный пикноклин
2.4. Синоптическая внутрисезонная изменчивость
характеристик верхнего слоя океана
2.4.1. Вертикальная структура колебаний гидрологических характеристик
2.4.2. Особенности эволюции слоя скачка
плотности
2.4.3. Связь характеристик атмосферы и океана. . . ГЛАВА 3. МЕЗОМАСШТАБНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВЕРТИКАЛЬНОЙ
СТРУКТУРЫ ВЕРХНЕГО СЛОЯ ОКЕАНА.
3.1.Условия специализированного эксперимента
3.2. Потоки на поверхности океана
3.3. Влияние дождей на структуру верхнего слоя .
3.4. Закономерности изменения толщины, температуры
и солености перемешанного слоя
3.5. Сезонный пикноклин
3.5.1. Динамика элементов микроструктуры. . . .
3.5.2. Эволюция формы профиля пикноклина влияние адвекцииИЗ
3.6. Основные особенности эволюции верхнего
слоя океана .
ГЛАВА 4. АПРОБАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ВЕРХНЕГО СЛОЯ ОКЕАНА НА
ОСНОВЕ ДАННЫХ НАЕШОДЕНИЙ
4.1. Результаты анализа данных наблюдений.
4.2. Апробируемые модели верхнего слоя океана. . . .
4.3. Воспроизведение моделями особенностей
локальной эволюции верхнего слоя океана
4.4. Использование модели верхнего слоя океана в расчетах трехмерных полей температуры
4.5. Основные выводы и рекомендации.Г
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.Г
ЛИТЕРАТУРА


I др Амплитуды суточного хода для температуры и толщины однородного слоя в разных ситуациях для условий открытого океана могут составлять значительные величины, равные С и м соответственно ,2,, и др Остается открытым воцрос об условиях и частоте нарушения суточного хода. В работах , юдчеркивается значительное влияние дождя и следов дождя на тепгообмен океана с атмосферной, на весь комплекс формирования структуры верхнего слоя. Между тем этот важный процесс фактически еще че изучался. Поэтому на основании данччых спеччиализированного эксперимента в нашей работе рассматривается эволюция верхнего слоя, как в условиях суточного прогрева и охлаждения, так и ччри чнтенсивном выпадении дождей масштабы от минут до месяца. Итак, как видно из чфаткого обзора, проведенного в данном зазделе, существует еще ряд проблем, связанных с эволюччией одноюдного слоя чч сезонного пикноклина в океане. Целесообразно резать их на основе анализа локальных наблюдений кораблей погоды и чругих многосуточных зондирований в открытом океане. Этому и будут юсвящеччы П и Ш главы данной работы. Современные модели верхнего слоя океана делятся на дифференциальные и интегральные. В дифференциальных моделях характеристики верхнего слоя рассчитываются с детальным разрешением по вертикали, причем существование квазиоднородного слоя не предполагается 0. ОЪЦ В интегральных моделях рассматривается поведение однородного слоя, но не изучается процесс его возникновения. Существует рад целенаправленных обзоров по различным проблемам моделирования ,,,,,,,, и др. В дифференциальных моделях используется, как правило, так называемая Ктеория, в рамках которой постулируется линейная зависимость турбулентных потоков от градиентов осреднениях характеристик, переносимых этими потоками. Коэффициентом пропорциональности является турбулентный коэффициент обмена. Существует большое количество работ по расчету изменений вертикальной структуры верхнего слоя океана в рамках Ктеории ,,0,,,,7 и др. ЭХ ду. ЭЕ
1. Л1 1. КШз КтЦблИ КК 1. С 0. С1т0. Еей поток коротковолновой солнечной радиации И игИГТ течение Вц,т ФУ2. Ричардсона Ях ,,3, КДКГ турбулентные коэффициенты, вычисляеше по полуэмпирическим соотношениям. В 1. Уравнения 1. Идя определения скорости вязкой диссипации энергии турбулентности в работах ,з используется формула 1. Колмогорова, а в серии работ ,,, формула 1. Ь исключается. В этой серии работ дан наиболее. Отдельные расчеты показывают качественно хорошее согласие с наблюдениями. Велики вычислительные трудности, ведущие к отказу от уравнения 1. Эти недостатки отчасти преодолеваются в моделях, которые изложены в работах ,,. Перемешивание в этих моделях параметризуется двумя режимами. На, не станет динамически устойчивым. Вычисление скорости, температуры и солености при этом корректируется законом сохранения кинетической и потенциальной энергии. Таким образом, гипотезы 1. Использование нелинейного уравнения состояния и разделения характеристик на возмущения и стационарный фон расширяет возможности модели. Объем вычислений значительно уменьшается. Сравнение с наблюдениями дало хорошие результаты. Трудности использования этих моделей состоят в сложности точного определения величины Цкр и времени мгновенного перемешивания. Основные затруднения при работе с системой 1. В работах 4,,2, дан ряд модификаций 1. ЪУ вертикальная компонента скорости течения, диффуIионный поток тепла в термоклш, тем больший, чем интенсивней турЗулентность в однородном слое. Но вычисление требует существенюго уточнения ряда параметров. Трудности определения меняющейся температуры побудили с созданию моделей совместной эволюции однородного слоя и термослина, где поток 0 рассчитывается, исходя из той или иной ипотезы о профиле температуры в термоклине. Таким образом, предполагается, что в процессах перемещения пошей границы А однородного слоя и изменения температуры одгородного слоя профиль термоклина всегда сохраняет некую универсальную форму, для чего требуются изменения температуры не только у границы 2А , но и в некоторой области термоклина глубже 2А . Из формулы 1. Использование 1. Легко показать, см.