Введение к работе
Актуальность исследования
В результате большого ряда экспериментов в океане (советский эксперимент Полнгон-70 (1970г.). международные . экспеирименты ПОЛИМОДЕ (1978 , 1979гг.), советский эксперимент МЕГАПОЛИГОН (1987г.), было .показано, что характерной особенностью динамики океана является постоянное наличие в нем энергонесущих вихрей синоптического масштаба. В связи с этим в последнее время особый интерес представляют процессы генерации синоптических возмущения и обмена энергии между вихрями и средним течением.
До сих пор основное внимание в модельных исследованиях уделялось такому механизму образования вихрей как гидродинамическая- неустойчивость крупномасштабной циркуляции. Б этих работах исследовались крупномасштабная циркуляция и вихревая динамика, формирующиеся под действием стационарных граничных условий. Было показано, что генерация синоптических вихрей в океане связана с баротропной и бароклинной неустойчивостью циркуляции океана (Holland, Lin 1975; Semtner, Mimz, 1977; Robinson et all, 1979; Holland, 1978; Сеидов 1980). В данной работе будет рассмотрен другой механизм генерации вихревых возмущений - этот механизм связан, с нестационарным воздействием атмосферы.
В некоторых работах (Katz. et all, 1986; Garzoli, 1987) на
основе анализа данных измерений было показано, что
обнаруживается высокая корреляция между колебаниями расходов
течений и параметрами. атмосферного воздействия: напряжением
ветра и градиэнтами атмосферного давления. Кроме того
полуэмпирические расчеты ii дзпные инструментальных измерений в
океане показывают, что , расходы крупномасштабных течений'
существенно изменяются во времени ' (Стоммел, 1963;
Павлова,1964). В спектрах скорости ветра, атмосферного
давления и градиентов атмосферного давления обнаруживаются
большие значения энергии на периодах 1.2 К) - 10 Гц (Иванов, Бывев,. 1969), которые соответствуют масштабам баротропных и. бароклшшых синоптическгч возмущен.:» в океане.
В данной работе будет изучаться в рамках баротропной вихрераэрешающей модели реакция океана на нестационарное воздействие атмосферы.
Цель и основные задачи исследования. Целью данной диссертационной работы является исследование реакции баротропного океана на нестационарное воздействие ветра.
Исходя из этого были поставлены следующие конкретные задачи:
1. Построение баротропной вихрераэрешающей . модели
замкнутого океана на ^-плоскости: а) со стационарной
компонентой ветра, формирующей одну антициклональную ячейку
циркуляции в квадратной области и б) со стационарной
КОНПОНЄНТО.Й ветра, формирующей два крупномасштабных
круговорота: антициклональний на юге и циклональний - на
севере в прямоугольной области.
2. Исследование зависимости вихреобразования от формы
воздействующего ветра.
-
Изучение зависимости образования и эволюции вихрей от параметров модели: числа Россби R и параметра диссипации с.
-
Исследование зависимости образования и эволюции вихрей от периода нестационарного ветра.
Научная новизна исследования.
-
На основе проіздения серий численных экспериментов для различных значений параметров. задачи и формы ветрового, воздействия получены следующие новые результаты.Показано, что в определенном диапазоне параметров модели с и К в квадратной и прямоугольной области при нестационарном воздействии ветра во всех экспериментах на струе восточнонаправленного течения образуются меандры, из которых отделягтся вихри типа рингов. Вихри перемещаются на запад и либо вливаются в западное течение, либо захватываются в области рециркуляции.
-
В экспериментах с одноячейковой циркуляцией фронтальные вихри типа циклонических .рингов образуются в области рециркуляции восточнонаправленного северного погрантечения.
3. В экспериментах с двухячейковой циркуляцией,'
циклоническим круговоротом на севере и антициклоническим
круговоротом на юге, фронтальные вихри типа рингов образуются
в области восточнонаправленного струйного течения в центре
области: к ' северу от струи течения образуются антициклонические вихри, к югу от течения - циклонические.
-
Образование вихрей во ь~ех экспериментах происходит только в определенном диапазоне параметров модели с и R и в определенном диапазоне периодов нестационарной составляющей ветра. Нелинейное взаимодействие вихрей со средним течением приводит,к изменению их скорости и размеров.
-
Сделан вывод, что наблюдаемая изменчивость средних течений в диапазоне синоптических масштабов связана с баротропной реакцией океана на воздействие атмосферы.
Практическая ценность. Полученные результаты могут быть использованы в теоретических исследованиях при моделировании циркуляции океана, при планировании экспериментальных исследований в океане, а также могут помочь в интерпретации натурных наблюдений.
,Апробация работы. Основные результаты диссертации
докладывались на семинарах Отдела курпномаситбного
взаимодействия океана и атмосферы, на I Всесоюзной
школе-семинаре "Актуальные проблемы океанологии" (1987 г.), на
IV Всесоюзной научно-технической конференции "Вклад молодых
ученых и специалистов в решение современных проблем
океанологии и гидробиологии" (1989 г. ), на заседании рабочей
группы ЮНЕСКО по изменчивости климата Атлантического океана
(13-17 июля. 1992 г. ). ' .
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 75 страниц машинописного текста, 42 рисунка, 6 таблиц. Список литературы Е..лючает 80 наименований.
