Введение к работе
Актуальность теш
Большое значение для современной деятельности человека имеет знание и возможность предсказания естественного хода термодинамических океанских процессов. Среди них важное место принадлежит процессам протекающим в тропической области океана, выделяющихся широтой возможного спектра движений и их пространственно-временной изменчивостью. С точки зрения глобальной циркуляции атмосферы тропический океан привлекает внимание исследорателей ещЗ и благодаря существенной важности его взаимодействия с атмосферой (научные планы программ "Разрезы", "Тога").
Среди других районов тропиков уникальной по своим физическим свойствам представляется северо-западная часть Индийского океана - Аравийское море. Уникальность этой части Мирового Океана определяется сильйо выракенным сезонным характером его изменчивости. Такое поведение океана по-видимому носит вынужденный характер и имеет' тесную связь с мус-сонным режимом атмосферной циркуляции в этом районе.
В настоящее время нет ясной полной картины сезонной термохалинной циркуляции Аравийского моря и еЭ мекгодовой изменчивости, как с точки зрения описания е5 на основе данных наблюдений, так и, как следствие, модельного изучения взаимосвязи физических процессов ответственных за еб формирование и изменчивость. Поэтому задача численного моделирования сезонной циркуляции Аравийского моря представляется актуальной. Она важна также и для изучения в последующем вопроса о роли и влиянии Аравийского моря на
- г -
Индийский региональный муссон. .
В данной работе представлены результаты расчЗтов квазиравновесной термохалишой циркуляции Аравийского моря соответствующие муссонныы режимам. Расчбты были проведены по разработанной автором математической модели в рамках "адаптационного метода" по заданным климатическим характеристикам температуры, солбности и напряжения трения ветра (А.С.Саркисян, Ю.Л.ДЗмин и др. 1986).
Метод гидродинамической адаптации заключается в последовательном выполнении двух этапов расчёта: на первом етапе по полным нелинейным уравнениям движения и уравнению неразрывности расчитывается квазистационарное поле течений, соответствующее фиксированным полям температуры, солености и напряжения.трения ветра; на втором этапе интегрируется вся система примитивных уравнений термогидродинамики океана, начальным условием поля скорости котррой служат результаты первого этапа расчёта. Длительность интегрирования на втором этапе. расчёта определяется, как правило, изменениями плотности кинетической энергии, или е8 бароклинной и баро-трошюй компонент.
Большую-роль в процессе адаптации гидрологических полей может играть динамика захваченной береговой волны Кельвина. В определенных условиях она способна давать основной энергетический вклад в процессе приспособления полей течений к ' полям массы на втором этапе адаптационного расчбта. Именно поэтому в '; настоящей диссертационной работе отдельно исследуется вопрос о роли береговой захваченной волны Кельвина в различных условиях модельного эксперимента.
Цель работы
I. Построение эффективной численной модели способной воспроизводить термохалинную динамику океана, в том числе с высоким пространствешшм разрешением к в условиях невисоких коэффициентов турбулентной вязкости и диффузии.
Z. Воспроизведение с помощью численной модели сезонной циркуляции Аравийского моря соответствующей муссонним режимам в рамках адаптационных расчЭтов.
3. Исследование задачи короткопериодной адаптации полей на- модельном эксперименте с целью изучения механизма ответственного за перераспределение полно* энергии системи.
Научная новизна диссертации состоит в построушш и реализации нелинейной бзроклшшой модели крупномасштабной циркуляции океана. Алгоритм решения модели по времени основан на применении метода расцепления и позволяет эффективно использовать еЗ в условиях высокого пространственного разрешения и малой вязкости. В рамках разработанной модели проведены расчЭгы по воспроизведении квазиравновесной сезонной циркуляции Аравийского моря. Проведвн модельный эксперимент для исследования роли краевой захваченной волны Кельвина в процессе короткопериодной адаптации полей скорости и плотности.
Практическая значимость работы.
Проведенный расчЭт сезонной термохалинной циркуляции Аравийского моря, его анализ, и удовлетворительное соответствие расчетам полученным по квазидиагностической модели (А.С.Саркисян и др.) позволяют утверждать, что построенная'
математическая модель может быть использована в качестве
»
океанского блока в совместной с атмосферой модели по изучению муссонной циркуляции тропической атмосферы..
Анализ процесса адаптации полей скорости и плотности в модельном эксперименте с прямоугольным замкнутым бассейном позволяет определить критерий окончания процесса приспособления на основе характерного времени физического
*
процесса - пробега береговой захваченной волны Кельвина по береговому контуру. Волна Кельвина возбувдалась рассогласованными в начальный момент полем скорости и расположенным нормально к границе фронтом плотности.
Численная модель запрограммирована на машиннонезависи-мом языке и реализована на МБК "Эльбрус-2" и ПЭВМ АТ-386.
Аппробация работы.
Результаты работы докладывались на семинарах ИВМ АН СССР, Ю АН СССР. На конференции молодых учбных МФТИ в 1989г», и на всесоюзном совещании по программе "Разрезы" в г.Одесса в 1990г.
Публикации.
Основные результаты диссертации опубликованы в трвх работах.
Структура и объ5м работы.
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы. Общий объем диссертации составляет 125 .страниц^" библиография заключает в себя 38
наименований отечественной и зарубежной литературы, в диссертацию включено 36 рисунков.