Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гилл А. -> "Динамика атмосферы и океаны " -> 12

Динамика атмосферы и океаны - Гилл А.

Гилл А. Динамика атмосферы и океаны — М.: Мир, 1986. — 415 c.
Скачать (прямая ссылка): dinamikaatmosferiiokeana1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 6 7 8 9 10 11 < 12 > 13 14 15 16 17 18 .. 170 >> Следующая

При расчете приливов также важно учитывать реакцию твердой земли на приливообразующие силы [318], проявляющуюся в изменении формы твердой поверхности. Скорость этой реакции очень велика, так что форму, которую принимает твердая поверхность Земли, можно считать находящейся в равновесии с соответствующими силами. Непосредственный отклик твердой оболочки на приливной потенциал вызывает [578] отклонение ЬФт/g, где h — постоянная, примерно равная 0,6. Если этот эффект было бы возможно выделить в чистом виде, то отклонение поверхности океана относительно твердой оболочки Земли уменьшилось бы точно на такую величину. Поскольку г] отсчитывается от твердой поверхности, в (9.8.5) необходимо заменить ц на г) — /гфт/g или, что равносильно, заменить —г]е на (1 — h)Or/g. Однако существует также другой эффект, который необходимо учесть, а именно — появление добавочного гравитационного потенциала, возникающего при изгибе твердой оболочки Земли. Его величину можно определить по формуле &ФТ, где k — постоянная, примерно равная 0,3. Соответствующие изменения надо внести и в выражение для т)е. Включение этих двух эффектов не изменит формы уравнений (9.8.3), если ц в них рассматривать как отклонение от твердой поверхности, а т]е переопре-
делить в виде
Т1е = —(1 +k— А)Фт/(
0,70T/g. (9.8.6)
Итак, влияние реакции твердой оболочки Земли на приливы состоит в их уменьшении примерно на 30 %. Постоянные k и h в формуле (9.8.6) называются числами Лява. (Приведенные значения относятся только ко второй сферической гармонике, основной для приливов.)
Другое усложнение, вызванное эластичностью твердой оболочки Земли, связано с тем, что при повышении уровня она опускается. Это опускание не настолько велико, как можно было бы ожидать при учете только упругости этой оболочки, поскольку при повышении уровня возрастает действующая вверх сила притяжения воды. Оценка величины этого понижения не проста, поскольку она определяется не только местным уровнем моря, но и средневзвешенным отклонением поверхности [206] с весами, уменьшающимися с расстоянием от выбранной точки. Этот эффект оказывается весьма существенным для приливов [319] и, следовательно, влияет и на другие баротропные движения. Все расчеты, приведенные в этой книге, не принимали во внимание этого эффекта, однако в модельных расчетах приливов [5, 611] он учитывался. Кроме того, реальные приливы очень сильно зависят от расположения материков, т. е. для них очень важны эффекты горизонтальных границ. Далее, вплоть до гл. 10, мы не будем более обсуждать динамику приливов в океане. Динамика атмосферных приливов очень сильно отличается от динамики океанских. Обзор этого вопроса дан в [465, 394].
9.9. ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЙ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И ВЕТРА
НА БАРОТРОПНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ОКЕАНЕ:
ВЫНУЖДЕННЫЕ УРАВНЕНИЯ МЕЛКОЙ ВОДЫ
Колебания атмосферного давления ра на поверхности z — г) могут привести море в движение. Если учесть колебания атмосферного давления, то линеаризованное граничное условие для возмущения давления (5.2.11) приобретает вид
p' = pra + pgn-
(9.9.1)
Это соотношение можно преобразовать так:
р' = PgV>
(9.9.2)
(9.9.3)
называется приведенным уровнем моря, а г)а определяется так:
¦Па = ~ Pa/PS- (9-9-4)
Величину т|а называют отклонением поверхности для обратного барометра, поскольку оно равно падению водяного барометра на поверхности океана. Изменение атмосферного давления на один миллибар примерно эквивалентно изменению высоты столба воды на 1 см.
Изменения атмосферного давления создают в океане ие зависящие от глубины горизонтальные градиенты давления, которые вызывают в океане постоянной глубины однородные по вертикали течения. Для мелкого однородного океана уравнения движения (4.10.2) приобретают вид [см. (7.10.1)]
ди ¦ -j- и ди •+ У ди -fv = - ~g 1 g d •On- - Ла):
~дГ дх ду н dx
?¦8
dv 4- и dv ---[--- XJ dv + fu = ~ ~g II g d (r) - -Ла)
Ж дх ду 1 dy
а уравнение неразрывности, как и прежде, имеет вид (5.6.7). Оказалось, что уравнения для движений, возбуждаемых колебаниями давления, имеют точно ту же форму, что и уравнения
(9.8.3) и (9.8.5) для приливов.
Отметим, что в соответствии с (9.9.5) состояние покоя соответствует постоянному приведенному уровню моря. Таким образом, эффекты сил трения, которые сводят к нулю скорости течения, стремятся также привести поверхность моря к состоянию, соответствующему закону обратного барометра. По этой причине процесс приспособления давления в океане, который оставляет уровень ц' неизменным, называется изостатическим. Подобное приспособление не меняет давления у дна океана, так как полный вес столба воздуха и воды над выбранной на дне точкой остается постоянным. На практике установлено, что приспособление уровня моря к изменениям атмосферного давления, происходящее по закону обратного барометра, является существенной частью его сезонных изменений в высоких широтах [612, 252, 470].
Предыдущая << 1 .. 6 7 8 9 10 11 < 12 > 13 14 15 16 17 18 .. 170 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed