Математическое моделирование верхнего перемешанного слоя и крупномасштабной динамики океана

• Автор: Реснянский, Юрий Дмитриевич
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 336 с. : ил

1. ВЕРХНИЙ ПЕРЕМЕШАННЫЙ СЛОЙ.
Глава 1.1. ЛОКАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ВЕРХНЕГО СЛОЯ ОКЕАНА
1.1.1. Основные уравнения локальных моделей
1.1.2. Использование теории подобия для параметризации интегральной диссипации кинетической энергии турбулентности.
Глава 1.2. ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЦИКЛИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ И ПРИЛОЖЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ К РАСЧЕТАМ ЭВОЛЮЦИИ ВПС ПО
РЕАЛЬНЫМ ДАННЫМ
1.2.1 .Необходимые условия для воспроизведения циклических состояний
1.2.2. Алгоритм численного решения.
1.2.3. Циклические состояния в численных экспериментах.
1.2.4.0 точности расчетов по реальным данным.
1.2.5. Расчет сезонных изменений по данным океанской станции погоды.
1.2.6. Расчет по данным экспедиционных наблюдений в Аравийском море
Глава 1.3. ЭФФЕКТЫ КОРОТКОПЕРИОДНЫХ ВАРИАЦИЙ АТМОСФЕРНЫХ
ВОЗДЕЙСТВИЙ
1.3.1. Циклический ветер в модели с фиксированной долей энергии, затрачиваемой на перемешивание
1.3.2. Циклический ветер в модели с переменной долей энергии, затрачиваемой на перемешивание
1.3.3. Циклический прогрев при постоянном ветре.
1.3.4. Реальные колебания метеорологических условий.
1.3.5. Приближенный учет короткопериодных вариаций в расчетах
с использованием осредненных атмосферных воздействий.
Глава 1.4. ПРОГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ МОДЕЛИ ВЕРХНЕГО
ПЕРЕМЕШАННОГО СЛОЯ
1.4.1. Общая конфигурация прогностической схемы.
1.4.2. Прогностическая модель.
1.4.3. Определение начальных значений температуры ВПС.
1.4.4. Оценка начальных распределений толщины ВПС.
1.4.5. Результаты опытных прогнозов температуры ВПС.
2. КРУПНОМАСШТАБНАЯ ДИНАМИКА ОКЕАНА
Глава 2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОКЕАНСКИХ ТЕЧЕНИЯХ И МЕТОДАХ ИХ
РАСЧЕТА.
2.1.1. Определение общей циркуляции океана
2.1.2. Методы непосредственных наблюдений.
2.1.3. Упрощенные теоретические модели
2.1.4. Численные модели общей циркуляции океана.
Глава 2.2. ФОРМУЛИРОВКА МОДЕЛИ ОБЩЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ ОКЕАНА
2.2.1. Основные уравнения модели
2.2.2. Краевые условия и уравнение для вспомогательной функции
2.2.3. Разностная аппроксимация.
2.2.4. Временная фильтрация.
2.2.5. Параметризация мелкомасштабного турбулентного перемешивания в верхнем слое океана в рамках циркуляционной модели
2.2.6. Конвективное приспособление
2.2.7. Особенности программной реализации.
2.2.8. Источники исходных данных и типичные конфигурации расчетной области.
Глава 2.3. ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ С МОДЕЛЬЮ ОБЩЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ
ОКЕАНА
2.3.1. Предварительное тестирование и оценка чувствительности
к вариациям параметров.
2.3.2. Сезонная изменчивость крупномасштабной циркуляции
2.3.3. Реакция океана на синоптические вариации атмосферных воздействий
2.3.4. Использование результатов расчета течений для моделирования распространения примеси в океане
2.3.5.Некоторые нерешенные проблемы и перспективы дальнейшего развития модели.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Слово интегральный в названии моделей означаег лишь то, что слабые вертикальные вариации температуры в пределах ВПС игнорируются, что и дает возможность описывать его бюджет тепла не дифференцированно по глубинам. Перемешанный слой, однако, не является изолированным объектом. В ходе эволюции он обменивается теплом с атмосферой и с расположенным ниже сезонным термоклином, для описания структуры которого требуются дополнительные соображения. Наиболее известные это представления о так называемом замороженном термоклине, введенные в работе , и позволяющие воспроизводить довольно тонкие особенности вертикального температурного профиля, возникающие при определенном развитии атмосферных условий на поверхности океана. В подтверждение на рис. Р в Тихом океане и но расчетам с использованием интегральной модели i, , включающей упомянутые представления о замороженной структуре термоклина. Эти представления будут разъяснены ниже при формулировке модели. Из рис. Происхождение таких особенностей, прослеживаемых и в реальных данных см. Куфтарков, Коснырев, , определяется чередованием штормовых усилений ветра с периодами его ослабления. Такое чередование сопровождается меняющими направление смещениями нижней границы ВПС, в ходе которых и формируется наблюдаемая тонкая структура. В этом отношении интегральные модели отнюдь не уступают более сложным по математической формулировке дифференциальным моделям, основанным на тех или иных гипотезах замыкания Зилитипкевич и др. При изложении интегральных моделей примем для простоты, что вариации плотности воды плавучести зависят только от ее температуры2. Общий случай, когда плотность зависит как от температуры, так и от солености, будет рассмотрен в гл.