Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гилл А. -> "Динамика атмосферы и океаны " -> 97

Динамика атмосферы и океаны - Гилл А.

Гилл А. Динамика атмосферы и океаны — М.: Мир, 1986. — 415 c.
Скачать (прямая ссылка): dinamikaatmosferiiokeana1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 170 >> Следующая

С помощью баротропных моделей невозможно точно рассчитывать циркуляцию океана, поскольку она в высокой степени бароклинна. Однако оказывается возможным сконструировать весьма простые бароклинные модели океана, которые воспроизводят его вертикальную структуру достаточно хорошо. Особенно простую форму имеют двухслойные модели океана (см. разд. 6.2), когда нижний слой (гораздо более мощный, чем верхний) предполагается покоящимся. Уравнения (6.2.2) и (6.2.6) при этом показывают, что изменения давления в верхнем слое равны изменению произведения g' на толщину слоя, где g'— приведенное ускорение силы тяжести, определяемое формулой (6.2.8). Подобная простая зависимость между давлением и толщиной слоя оказывается исключительно полезной. Она может быть использована, например, для расчетов структуры баро-клинного инерционного пограничного слоя, как это было сделано в работах Моргана [563] и Чарни [121]. Подробное обсуждение вопроса приведено также в книге Стоммела [753]. Кроме того, свое применение нашло то обстоятельство, что функция Бернулли постоянна на линии тока (см. (7.10.13)). Если обозначить через Н толщину слоя, то в приближении пограничного слоя функцию (7.10.3) можно записать в виде
г'Я + ^-и2 = й(1|=). (12.6.15)
где функция В от \р определяется по граничным условиям на внешнем крае слоя. Если скомбинировать это уравнение с гео-строфическим соотношением для скорости v,
fQv = g'дН/дх = f0tf дфх, (12.6.16)
то получится обыкновенное уравнение первого порядка, характеризующее структуру пограничного слоя. Оно оказывается слишком сложным для того, чтобы найти его аналитическое решение, однако процедура его численного решения совершенно
очевидна. Поведение решений в зоне начала инерционного пограничного слоя аналогично тому, которое получается в баро-тропном -случае. Отчетливые различия между баротропной и бароклинной моделями начинают проявляться только при дальнейшем движении частиц вниз по течению. Они связаны с возникающими в бароклинной модели изменениями толщины верхнего слоя. В результате этих изменений относительная завихренность dv/dx может стать сравнимой с /. (В гл. 13 в связи с проблемой океанских фронтов рассматривается соответствующая задача о пограничном слое, в котором течение имеет завихренность порядка /.) Приведенные выше расчеты обычно выполнялись в случае, когда береговая линия задавалась в виде вертикальной стенки. Вместе с тем, если область инерционного пограничного слоя захватывает континентальный шельф, то изменения геометрии шельфа могут приводить к изменениям структуры пограничного слоя (см. [255])..
На рис. 12.8 показаны некоторые разрезы, выполненные поперек движущихся к полюсам западных пограничных течений, а именно Гольфстрима (Флоридское течение) и Агульясского. Вдольбереговые течения находятся в близком к геострофическому равновесии, поэтому изопикны в них приподнимаются по направлению к берегу. В зоне, расположенной со стороны открытого океана от оси течения, завихренность имеет антицикло-нический характер. Ее величина может достигать —0,5f (это соответствует разности скоростей в 1 м/с на расстоянии 30 км на широте 30° с. ш.). В мелкой области между берегом и осью течения скорости получаются небольшими, что объясняется влиянием трения. Здесь отмечаются большие значения циклонической завихренности, которые часто превосходят f. Поведение западных пограничных течений может быть довольно разнообразным, особенно в нижних частях потоков. Динамика Гольфстрима рассматривалась в работах [753, 869, 213]. Куросио отличает одна интересная особенность, которая заключается в том, что к югу от Японии это течение имеет две устойчивые траектории и может перескакивать из одной в другую с временным интервалом порядка нескольких лет. Системе течений Куросио посвящена книга [756], выпущенная под редакцией Стоммела и Есиды. Агульясское течение (см. рис. 12.9) вплоть до своей крайней южной точки следует континентальному склону, потом оно разворачивается и направляется в противоположную сторону [40]. Поэтому на 300-километровом отрезке между материковым склоном и плато Агульяс отмечаются два интенсивных течения противоположных направлений. С ними связана весьма любопытная структура поля плотности, которая продемонстрирована на рис. 12.9, б.
Западные пограничные течения, которые направлены к экватору, имеют иной характер. Это связано с тем, что изопикны
Дурбан Порт-Эдуард
d
Рис. 12.8. (а) Скорость Гольфстрима (Флоридского течения) на четырех разрезах (они показаны на карте) между участком 27,5° с. ш., где он вытекает из пролива между Флоридой и Багамскими островами, и точкой 33. с. ш., расположенной в 600 км вниз по потоку, что находится достаточно далеко от мыса Гаттерас, где Гольфстрим отрывается от берега. Изолинии скорости даны в см/с и нанесены через интервал 20 см/с. Стрелки сверху показывают, где находится среднее течение. (Из [671, рис. ЗЬ].) (б) Средние скорости Агульясского течения и структура поля плотности мористее Дурбана (30° с. ш.) и Порт-Эдварда, который находится примерно на 140 км ниже по течению (к югу, см. положение на рис. 12,9, а). Из-за влияния вихрей и меандров структура этих полей ото дня ко дшо может значительно меняться. Примеры таких изменений приведены в [613]. Потенциальная завихренность [245] в зоне мористее оси максимального течения с большой точностью постоянна, в то время как в зоне циклонического сдвига она возрастает в 3 раза. От разреза к разрезу потенциальная завихренность меняется слабо, однако этого нельзя сказать о структуре течений, которая сильно меняется из-за особенностей рельефа (см. [254]). Изобата 1000 м находится в 60 км от г. Дурбана и только в 12 км от Порт-Эдварда. (Из [613, рис. 9].)
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 170 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed