Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гилл А. -> "Динамика атмосферы и океаны " -> 95

Динамика атмосферы и океаны - Гилл А.

Гилл А. Динамика атмосферы и океаны — М.: Мир, 1986. — 415 c.
Скачать (прямая ссылка): dinamikaatmosferiiokeana1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 89 90 91 92 93 94 < 95 > 96 97 98 99 100 101 .. 170 >> Следующая

В настоящее время нет сомнений в том, что основные поверхностные течения океана имеют преимущественно ветровое происхождение. Механизмы возникновения течений под действием напряжения ветра рассматривались в разд. 10.14 (восточные пограничные течения), 11.12 и 11.16 (течения в тропиках), в данном разделе (внетропические вихревые течения и циркумполярное течение) и будут рассматриваться в следующем разделе (западные пограничные течения). Вместе с тем, как было показано в разд. 12.7, большое значение имеют также силы плавучести. Они, в частности, способствуют формированию такой термической структуры, при которой ветровые течения сосредоточиваются у поверхности (т. е. выше термоклина). В разд. 2.7, кроме того, говорилось о том, что формирование донных вод происходит локально и спорадически, по исключительно интересным закономерностям. Один из основных районов формирования донных вод находится в море Уэддела. При-
чиной увеличения плотности морской воды здесь служит выделение рассола [239, 215, 216]. Модель этого процесса предложена в [400]. Другой тип образования донных вод, происходящий вдали от границ, был достаточно детально изучен по наблюдениям в Лионском заливе в Средиземном море [536, 232]. Он может служить образцом тех процессов, которые происходят в других местах, в частности, в Лабрадорском море [131]. Математическая модель этого процесса разработана в [401]. Формирующиеся таким образом плотные воды могут переноситься из районов своего зарождения к экватору в системе глубинных западных пограничных течений [830], положение которых определяется рельефом дна (см.’ рис. 10.8). Потоки могут продолжаться и в южном полушарии. В Тихом океане формируется небольшое количество собственных донных вод, так что преобладающая часть его объема занята пришедшей с юга плотной водой, путь которой мог начаться либо в Атлантическом океане, либо в источниках донных вод на его севере [659]. В численных моделях океана (например, [100]) эффекты плавучести уже учитываются, но их точное моделирование все еще связано с решением многих проблем.
Более подробное обсуждение вопросов циркуляции океана приводится в отдельных статьях книги [831]. Очень полезные сведения о соответствующих наблюдениях можно найти в классических руководствах Свердрупа, Джонсона и Флеминга [765] и Дефанта [164]. Модели динамики океана рассмотрены в работах Стоммела [753], Стерна [743] и Педлоски [615]. Сведения о региональных исследованиях и источниках данных даются в приложении 5.
12.6. ЗАПАДНЫЕ ПОГРАНИЧНЫЕ ТЕЧЕНИЯ
Проведенный в разд. 12.4 расчет линейной реакции невязкого океана на действие ветра показал, что если не учитывать некоторых нестационарных бассейновых мод, то во всем океане за исключением его западной границы установится стационарная циркуляция. На западной границе образуется пограничный слой с уменьшающейся со временем толщиной. Соответственно, скорости течений в этом слое со временем должны расти. С некоторого момента времени ts в пограничном слое становятся важными не включенные в модель эффекты нелинейности и трения, которые могут приводить к формированию постоянных пограничных течений. Как следует из соотношения (12.4.3), толщина W пограничного слоя в это время имеет порядок
Г = (РУ'1. (12.6.1)
Внимательное рассмотрение выражения (12.4.1) для составляющей и а агеострофической скорости показывает, что
9 Зак. 796
именно при такой толщине пограничного слоя, которая определяется формулой (12.6.1), его изаллобарическая составляющая «а имеет тот же порядок, что и p-часть. С другой стороны, из-за того, что в пограничном слое производные по х велики, в выражении для va доминирует р-часть,. а остальные составляющие этой скорости оказываются относительно малыми.
Рассмотрим теперь, как влияют трение и нелинейность на поведение решений в пограничном слое. Ограничимся случаем однородного океана, который удовлетворяет приближению «твердой крышки» (см. разд. 6.3) (иначе говоря, либо значение в уравнении (12.4.3) считается нулевым, либо в уравнении (12.2.19) равняется нулю Я-1). Будем использовать две формы записи трения. Одна из них представляет собой простейший закон затухания с временным масштабом г-1. Он получается заменой оператора d/dt в уравнениях движения на d/dt + г. Другая форма записи трения относится к типу горизонтального трения с соответствующей вихревой вязкостью А. Она вводится с помощью замены оператора d/dt на
В модельных исследованиях А очень часто принимают постоянным, хотя в действительности этот коэффициент меняется очень сильно и даже может изменять знак [839, 664]. Однако поскольку до сих пор не известно, как определить с достаточной точностью изменения А, мы также будем считать этот коэффициент постоянным. Модели подобного рода весьма полезны при исследовании механизмов влияния трения на течения, а также при определении районов, где оно имеет большое значение. Включение горизонтального трения также оказывается очень полезным для численных моделей. Здесь оно предотвращает чрезмерный рост возмущений с пространственным масштабом, равным пространственному разрешению модели. Если учесть нелинейность и две формы записи трения, то приближенная запись уравнений (12.4.1), (12.4.2) для области пограничного слоя имеет следующий вид:
Предыдущая << 1 .. 89 90 91 92 93 94 < 95 > 96 97 98 99 100 101 .. 170 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed