Влияние параметров стратификации на вертикальное перемешивание
в верхнем слое Черного моря
?, 2
студентка, доктор физ.-мат. наук
?Филиал МГУ имени в Севастополе, факультет естественных наук, отделение физики и геофизики, Севастополь, Россия
2ФГБУН Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
*****@***ru , *****@***ru
Параметризация вертикального перемешивания является одной из важнейших задач в современной океанологии. В Черном море характеристики вертикальных потоков, их региональные особенности, изучены пока недостаточно. Цель настоящей работы – на основе данных специализированных океанографических измерений в западной части Черного моря и у берегов Крыма оценить коэффициенты вертикального обмена и получить их зависимость от параметров стратификации. Данные о коэффициентах необходимы для практических расчетов потоков тепла, соли, растворенных веществ. Основным источником турбулентности в стратифицированном слое в исследуемых районах являются внутренние волны, опрокидывание которых приводит к образованию турбулентных пятен [1]. Это проявляется на вертикальных профилях как наличие областей с нулевыми градиентами по глубине, в которых, в результате перемешивания турбулентностью, происходит выравнивание гидрологических характеристик. Частота образования и размер этих пятен и определяет интенсивность вертикального обмена в стратифицированных слоях. Ранее было показано, что интенсивность турбулентного перемешивания в зоне сопряжения шельфа и континентального склона Черного моря значительнее, чем в его открытой части при схожих условиях стратификации [2], об этом свидетельствует больший размер турбулентных пятен. На основе натурных измерений, выполненных сотрудниками МГИ в экспедициях на НИС в 2014 – 2015 гг., рассчитаны характеристики вертикального обмена по наработанной методике, описанной в [3], проведен сравнительный анализ пространственных изменений интенсивности турбулентного обмена. Для комплексной обработки данных создана программа расчета и моделирования вертикального профиля скорости и градиента. Зависимость масштабов турбулентных пятен от частоты Вяйсяля-Брента в сильно стратифицированных слоях соответствовала результатам [2], но масштабы пятен в открытом море, как и ожидалось, были меньше, хотя и несколько превышали рассчитанные для открытого океана [3]. На основании проведенных расчетов и анализа установлено, что в слоях с сильно устойчивой стратификацией масштабы пятен находятся в обратной зависимости от частоты плавучести, в слоях со слабой стратификацией такая зависимость отсутствует. Для исследуемых районов моря рассчитаны величины коэффициентов вертикальной турбулентной диффузии и значения скорости диссипации турбулентной энергии.
Литература
Wunsch C., Ferrari R. Vertical mixing, energy, and the general circulation of the ocean // Ann. Rev. Fluid Mech. 2004. V.36. P.281 – 314. , , Глобина внутренних волн в зоне сопряжения шельфа и континентального склона как фактор интенсификации вертикального обмена // Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 2013. Т.6, № 2. С. 12 – 23. Самодуров , диссипация энергии и вертикальный обмен в стратифицированных бассейнах. // Дисс. на соиск. уч. степ. д. ф.-м. н. – рукопись, Севастополь, 2005 г.