Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гилл А. -> "Динамика атмосферы и океаны " -> 68

Динамика атмосферы и океаны - Гилл А.

Гилл А. Динамика атмосферы и океаны — М.: Мир, 1986. — 415 c.
Скачать (прямая ссылка): dinamikaatmosferiiokeana1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 62 63 64 65 66 67 < 68 > 69 70 71 72 73 74 .. 170 >> Следующая

вые получил Ёсида [892]; оно показано на рис. 11.14. Из системы (11.12.3) следует уравнение для vn,
(c'i/$y)d2vn/dy2— $yvn = Xn, (11.12.4)
которое может быть решено в функциях Ломмеля порядка У*. [196, с. 40].
С удалением от экватора первый член в (11.12.4) становится относительно малым, и получается приближенное решение
Vn = - Xjfiy = - Xjf, (11.12.5)
характеризующее стационарное экмановское течение (см. разд. 9.2). Восточные пассатные ветры по обе стороны от экватора приводят к экмановскому переносу, направленному от экватора и в Северном, и в Южном полушариях. Поэтому вследствие тех же процессов, которые создают апвеллинг у берега, он возникает и на экваторе. Поскольку уравнение (11.12.4) совпадает со стационарной частью соотношения (10.9.4), различие состоит только в форме функции vn (оно связано с переменностью параметра f) и в том, что ширина зоны апвеллинга, получаемая сопоставлением членов в левой части формулы
Рис. 11.14. Аналитическое решение Ееиды [892], характеризующее неизменную по долготе экваториальную струю, созданную однородным по пространству восточным ветром. Направленное на восток течение й и отклонение поверхности fj пропорциональны времени t. При этом направленная на север скорость v от времени не зависит.
(11.12.4), равна теперь экваториальному радиусу Россби (см. •определение (11.5.4). Вертикальная скорость пропорциональна отношению r\n/t, которое также показано на рисунке. Восточные ветры приводят также к подъему термоклина на экваторе, что в свою очередь создает вдольэкваториальное течение, совпадающее по направлению с ветром. Форма его струи и ее общие характеристики показаны на рис. 11.14. Иногда это течение называют струей Еспды.
В том случае, когда ветер изменяется по х и t, решения можно искать с помощью метода, аналогичного примененному в задаче о прибрежном апвеллинге (см. разд. 10.11 и 10.13). Это наиболее целесообразно, когда пространственный масштаб напряжения ветра велик по сравнению с экваториальным радиусом Россби [251]. Весьма важным обстоятельством, даже при неизменном поле ветра, является эффект меридиональных границ. Дело в том, что решение ёсиды граничным условиям не удовлетворяет. Чтобы удовлетворить им, необходимо доба вить решения однородных уравнений, которые имеют форму
рассмотренных выше экваториально захваченных волн. Особое значение при этом имеют длинные волны. До тех пор, пока они не достигнут некоторой точки на экваторе, влиять на нее они не будут. Поэтому в середине океана реакция сначала будет определяться волной Кельвина, связанной с первой бароклин-иой модой. Она имеет скорость с\ и должна достигнуть точки первой из длинных волн. Следующей должна быть либо волна Кельвина, связанная со второй модой и бегущая со скоростью с>2, либо соответствующая первой моде планетарная волна. Ее скорость равна Ci/3.
На рис. 11.15 представлены результаты моделирования этих эффектов [241]. До того, как начнут сказываться эффекты меридиональных границ, восточные ветры будут отгонять воду от экватора и вызывать таким образом апвеллинг. С подъемом термоклина развивается геострофическое течение, имеющее совпадающее с ветром направление. Геострофичиость свойственна движениям даже на экваторе, где параметр Кориолиса становится нулевым. Это объясняется тем, что в пределе при у-*- О стационарный вариант решения (11.9.2) дает
|3« = — р ~]д2р//ду2 при у—> 0. (11.12.6)
Существование границ приводит к коренным изменениям градиента давления в зональном направлении. Их возникновение связано с приходом в заданную точку волны Кельвина. На рис. 11.15 показано изменение ситуации при учете только первой моды этой волны. На поверхности океана обнаруживается направленное на запад (по ветру) течение. В то же время под ним, в термоклине, течение направлено на восток и управляется связанным с волной Кельвина градиентом давления. Под этим течением термоклин опускается вниз; выше его он приподнят. Изопикны при этом как бы расходятся. Это свойство является неизбежным следствием геострофического баланса.
Восточное противотечение, называемое экваториальным противотечением, представляет собой важную особенность циркуляции экваториального океана. Оно наиболее ярко выражено в Тихом и Атлантическом океанах. Это интенсивное, узкое восточное течение, находящееся под перемешанным слоем в зоне сильного градиента плотности. Его ядро расположено очень близко (в пределах градуса широты) от экватора. Вертикальная толщина течения около 100 м, а полуширина (с одной стороны от экватора) порядка градуса. Обычно максимальная скорость течения составляет 1 м/с. На рис. 11.16 показан пример разреза через течение.
Противотечение имеет интересную историю. Хотя эта уникальная особенность циркуляции была впервые открыта в девятнадцатом веке, о ней, по-видимому, забыли, и ее пришлось
0°___________2°

1!________f
-Ю -20 -10 -40 -JO -го -ю
100 г>Ь-
200nh
100 mb
Предыдущая << 1 .. 62 63 64 65 66 67 < 68 > 69 70 71 72 73 74 .. 170 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed