Введение к работе
Актуальность темы
Интрузионное расслоение является важной особенностью
ермохалинной структуры вод Арктического бассейна (АБ) К.Н Федоров
праведливо отмечал, что «формирование и растекание интрузионных
ементов тонкой термохалинной структуры » является одним из
сновных механизмов, ответственных за трансфронтальное
еремепшвание и перенос тепла и соли через фронтальные разделы на
аницах водных масс с различными термохалинными характеристиками
есмотря на многочисленные попытки математически описать процесс
нтрузионного расслоения при помощи теории нестабильности,
редложенной еще в 1967 г Штерном, и определить степень влияния
рмохалинных интрузий на эволюцию водных масс, вопрос о вкладе
нтрузий в процессы фронтального обмена до сих пор остается открытым
первую очередь это связано с отсутствием необходимых
ространственных данных натурных измерений, и попытками представить
менные процессы на вертикальных границах интрузий в упрощенном
де Вопросы формирования и разрушения интрузий в Северном
едовитом океане и изучение влияния интрузионных структур на тепло- и
леобмен в океане представляют собой актуальную проблему, решение
торой имеет большое значение для более полного понимания
оисходящих в океане изменений и развития моделей циркуляции
еана
Самым значительным источником тепла для Арктического бассейна ляются атлантические воды (АВ), поступающие в АБ из Северной тлантики через пролив Фрама и в виде сильно трансформированной ренцевоморской ветви в северной части Карского моря По мере спространения в арктических морях и Арктическом бассейне, АВ степенно теряют тепло и содержание соли, оказывая значительное ияние на климат Арктики При этом до настоящего времени вопрос о еханизмах, отвечающих за перенос тепла и соли из АВ, остается крытым, а с точки зрения интрузионного обмена практически освещенным современной литературой Существование ледяного жрова и сравнительно небольшая глубина осенне-зимней конвекции здают условия, когда потеря тепла и соли АВ в Арктике может
осуществляться только за счет внутренних факторов К числу последи можно отнести процессы дифференциальной (или двойной) диффузи которые приводят к различной интенсивности вертикального перенос тепла и соли и способствуют возникновению неоднородностей в пол плотности Это приводит к появлению горизонтальных градиенто давления, которые, в свою очередь, становятся движущей сило интрузионных процессов Характерной чертой таких процессов являете то, что они протекают за счет высвобождения доступной потенциально энергии столба жидкости без дополнительного источника энергии. В это связи развитие методов параметризации потоков тепла и соли пр интрузионном расслоении и получение оценок потерь тепла АВ являют актуальными задачами для объяснения и моделирования клима Арктики
В процессе работы над диссертационным исследованием м следовали концепции объединения лабораторных и теоретическ исследований термохалинных интрузий и данных наблюдений это феномена в Арктическом бассейне При этом был выполнен анал систематических CTD-измерений (conductivity-temperature-depth), а так: уникальных записей профилей температуры, солености и скоросте течений, полученных на притопленных буйковых станциях ново поколения в северной части моря Лаптевых Это позволило улучши наши представления об особенностях формирования и развит термохалинных интрузий и определить вклад интрузионных структур процессы тепло- и солеобмена Поэтому исследования по данной темати представляются оправданными и актуальными.
Цель диссертационной работы
Исследовать основные характеристики интрузионнь
термохалинных структур в северной части моря Лаптевых и определи интенсивность вертикального и горизонтального тепло- и солеобме через интрузии
Для достижения этой цели решались следующие задачи
-
Определение пространственно-временных характерней интрузионных образований и выполнение классификации интрузий
-
Исследование механизмов поддержания и разрушения интрузий.
Анализ существующих параметризаций интенсивности обмена в режимах дифференциально-диффузионной неустойчивости жидкости и развитие схем их параметризации
Исследование кросфронтального переноса тепла и соли интрузиями Расчет суммарных потоков тепла и соли в условиях интрузионного расслоения в районе исследования
Основные положения, выносимые на защиту
Систематизация интрузий в северной части моря Лаптевых
Закономерности изменений термохалинных и динамических рактеристик в итрузионных образованиях.
Квазистационарность термохалинных интрузий на основании ехлетних измерений в глубоководной части моря Лаптевых.
Соотношение, связывающее величину коэффициента фонового ртикального обмена теплом и солью с величиной вертикального и ризонтального (кроссфронтально вдоль интрузии) плотностного отношения для условий стационарного интрузионного процесса.
Оценки интенсивности каскадного переноса тепла через ісокоградиентньїе прослойки интрузий на верхней границе лантических вод в условиях неизопикничности интрузионного процесса
Оценки теплоотдачи на боковой границе струи атлантических вод при
іичие стационарных интрузий
Научная новизна
Научная новизна работы заключается в следующем. Впервые выполнена систематизация интрузий в северной части моря птевых.
Впервые подробно изучена изменчивость термохалинных и намических характеристик интрузионных образований Установлена квазистационарность термохалинных интрузий на новании трехлетней серии измерений.
Впервые получены оценки потоков тепла и соли в интрузиях и отношение потоков на боковой границе струи атлантических вод и посредственно на ее верхней границе.
Практическая значимость работы
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планов тематикой ААНИИ (в рамках тем Российского Фонда Фундаменгальнь исследований и подпрограммы ФЦП «Исследование природы Мирово океана») и в рамках международного научно-техническо сотрудничества по российско-американскому проекту АВЛА Полученные результаты могут быть использованы для оцен интенсивности процессов обмена на вертикальных и боковых границ промежуточной водной массы атлантического происхождения Арктическом бассейне Предложенный метод оценивания интенсивное вертикального турбулентного обмена, в основе которого леж предположение о стационарности тонкой вертикальной структуры, районе исследования, позволяет получать оценки коэффициентов обме для решения практических задач В частности, интенсивное вертикального и горизонтального обмена теплом и солью могут бь
ВКЛЮЧеНЫ В СООТВеТСТВуЮЩИе бЛОКИ ГИДрОДИНаМИЧеСКИХ Моделей В BI
соотношений, предложенных в работе Это позволит улучши параметризацию механизмов обмена в существующих моделях и т самым повысить их прогностическую ценность
Апробация работы и публикации
Основные результаты работы докладывались на итоговой сесс Ученого совета ААНИИ (2002), на семинарах лаборатор гидрологического режима Северного Ледовитого океана отде океанологии ААНИИ (2004) и Международного Арктического Научно Центра (IARC, Фэрбанкс, 2005), а также на конференции Международн Ассоциации Морских Физических Наук (IAPSO) по вопрос перемешивания в океане (Виктория, 2004) и на 13-ой конференц Американского Геофизического Общества, посвященной исследовани океана (Гонолулу, 2006) Часть результатов получена в рамках работы н проектом «Термический режим придонного слоя моря Лаптевых эволюция подводной вечной мерзлоты», выполняемого по гран Российско-германской лаборатории Морских и полярных исследован им О Ю Шмидта Работа над темой диссертации была также поддержа грантом Всемирного Офиса Морских Исследований (award № 00014-05-4021 of Office of Naval Research Global) в 2005 г Некоторые полученные
оде работы над диссертацией результаты опубликованы в ряде статей и зисов
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, включая зисы докладов на международных конференциях.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка тературы. Общий объем работы составляет 207 страниц, включая 87 сунков и 9 таблиц Список литературы составляет 150 наименований
