Вертикальный перенос импульса инерционно-гравитационными внутренними волнами при учете турбулентной вязкости и диффузии

Вертикальный перенос импульса инерционно-гравитационными внутренними волнами при учете турбулентной вязкости и диффузии

[1], 2

студент, доктор физ.-мат. наук

[1]Филиал МГУ имени в Севастополе, факультет естественных наук, отделение физики и геофизики, Севастополь, Россия

2ФГБУН Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

*****@***com, *****@***ru

Вертикальный обмен в океане имеет фундаментальное значение для решения задач экологии, охраны окружающей среды, моделирования крупномасштабных динамических процессов. Обычно вертикальный обмен связывается с мелкомасштабной турбулентностью, источником генерации которой в стратифицированной среде являются гидродинамическая неустойчивость течений и обрушение внутренних волн. Внутренние волны повсеместно присутствуют в океане, т. к. постоянно действуют источники их порождающие: колебания атмосферного давления, взаимодействие течений с неоднородностями рельефа дна, вихревые течения. Внутренние волны при учете турбулентной вязкости и диффузии затухают [1], фазовый сдвиг между колебаниями температуры и вертикальной скорости отличен от [2], поэтому вертикальный волновой поток тепла отличен от нуля. Вертикальная составляющая скорости стоксова дрейфа также отлична от нуля [2] и вносит свой вклад в волновой перенос тепла. Волновые потоки могут превосходить турбулентные [2]. В настоящей работе исследуется вертикальный перенос импульса инерционно-гравитационными внутренними волнами (при учете вращения Земли) в неограниченном бассейне постоянной глубины в горизонтальном стратифицированном потоке со сдвигом скорости при учете горизонтальной турбулентной вязкости и диффузии. В линейном приближении находится дисперсионное соотношение и декремент затухания волны. Во втором порядке по амплитуде волны находятся скорость стоксова дрейфа и вертикальные волновые потоки импульса. Показано, что вертикальные волновые потоки импульса , отличны от нуля при учете турбулентной вязкости и диффузии. Волновой поток по абсолютной величине превышает . Волновой поток превышает турбулентный в верхнем двухсотметровом слое. Глубже этот поток либо меньше турбулентного, либо сравним с ним. Волновой поток отличен от нуля и при неучете турбулентной вязкости и диффузии (при учете вращения Земли). При учете турбулентной вязкости и диффузии и вращения Земли, поперечная к направлению распространения волны скорость стоксова дрейфа отлична от нуля и на четыре порядка меньше скорости стоксова дрейфа вдоль направления распространения волны.

Литература

1.  LeBlond P. H. On damping of internal gravity waves in a continuously stratified ocean // J. Fluid Mech. 1966, v.25, part 1. p.121 – 142.

2.  Слепышев переноса, обусловленные слабонелинейными внутренними волнами при наличии турбулентности // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1997, т.33, № 4. с. 536 – 548.