- 2 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение.............................................. . 4
ГЛАВА I. Обзор основных экспериментальных и теоретических
работ по синоптической циркуляции океана ..... 12
§ I. Экспериментальные исследования синоптической
циркуляции в океане . . 12
§ 2. Физическая интерпретация синоптических вихрей .... 20
ГЛАВА 2. Вихреразрешающие модели океана: обзор ......... . 23
§ I. Численные эксперименты Холланда и Линя .......................................... 23
§ 2. Квазигеострофическая модель Холланда . . ........................................ 31
§ 3. Вихреразрешающая модель Робинсона, Харрисона,
Минтца и Сеытнера .................. 35
§ 4. Вихреразрешающая модель Д.Г.Сеидова ............................................. 40
ГЛАВА 3. Описание модели ............................................................ 42
а .. ... л % л
§ I. Системы основных уравнений ..................................................... 42
§ 2. Граничные условия ... ..................... ..... 44
7 * ...................
§ 3. Безразмерные уравнения ........................................................... 47
I -.............................
§ 4. Энергетические уравнения........................... . 49
§ 5. Численная схема интегрирования уравнений модели ... 53
§ 6. Конечно-разностные аналоги энергетических уравнений . 59
§ 7. Программа.........................................................................63
ГЛАВА 4. Результаты имитации синоптической циркуляции
в модельном океане ........................................................... 65
§ I. Численные эксперименты .......................................................... 65
§ 2. Доступная потенциальная энергия модели .......................................... 96
- 3 -
I ...
ГЛАВА 5. Локальный прогноз течений синоптического масштаба . . 106
§ I. Исходная информация .......................................... 106
§ 2. Постановка задачи........................................ . . 109
§ 3. Результаты имитации данных ПОЛИМОДЕ ..................... .... III
Заключение..........................................................123
Библиография ......................................................125
- 12 -
ГЛАВА I. ОБЗОР ОСНОВНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО СИНОПТИЧЕСКОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ ОКЕАНА
§ I. Экспериментальные исследования синоптической циркуляции
в океане
Под термином "синоптическая океанская циркуляция" будем понимать нестационарные движения вод, характеризуемые горизонтальным масштабом порядка 50-100 км и временным масштабом от нескольких суток до
' „ »•. г*
нескольких десятков суток. Класс движений такого масштаба включает в себя волны Россби, собственно синоптические вихри, переносящие значительные массы воды в направлении своего перемещения, и пока не обнаруженные экспериментально уединенные волны или солитоны.
Синоптическая циркуляция океана, являющаяся одним из проявлений макротурбулентности, вносит существенный вклад в энергию общей циркуляции океана и в значительной степени определяет изменчивость гидрологических полей.
В этой связи показательны пространственные спектры флуктуаций температуры с пиком энергии на возмущениях с длиной волны около 100 км, построенные Саундерсом / 87 / и Виртки / 97 /. Фофонов и
• * -• . у
Вебстер / 50 / на основании данных наблюдений в Западной Атлантике показывают существование в океане движений с длиной волны около 100 км и периодом около двух недель. Томпсон / 95 /, использовавший длительные ряды наблюдений на станции " 11 в Западной Атлан-
тике, приводит временной спектр с максимумом на периоде около 30 суток. Спектр температурных флуктуаций с максимумом на периодах от 15 до 100 суток приводится в работе Вюнша /96 /. На важность движений синоптического масштаба в океане указывают также и энергетические оценки Виртки / 98 /, согласно которым отношение средних
- 13 -
плотностей кинетической энергии крупномасштабных течений и синоптических вихрей в открытом океане равно 1/20.
Изучение движений синоптического масштаба началось в 40-х годах нашего века и связано с открытием меандрирования оси Гольфстрима и образованием так называемых фронтальных вихрей на ее периферии. Согласно данным наблюдений / I, 90 / стрежень Гольфстрима на всем своем протяжении испытывает волнообразные колебания с длиной волны 300-400 км, смещающиеся к востоку со скоростью 6-Ю см/с. По мере продвижения к востоку эти волны теряют устойчивость и растут по амплитуде, образуя так называемые меандры, которые, достигнув длины около 500 км, могут отсекаться от основной струи, образуя уединенные вихри, названные по предложению фуглистера / 54 / рингами. К югу от Гольфстрима образуются холодные циклонические вихри, к северу - теплые антициклонические. По оценкам фуглистера / 54 / в год образуется 5-8 пар циклонов и антициклонов. Как правило, вихри Гольфстрима распространяются до дна. Циклонические вихри имеют диаметр 200-300 км и орбитальную скорость в момент от-рыва до 3 м/с. Диаметр антициклонических вихрей несколько меньше -около 150-200 км, а орбитальная скорость в момент отрыва порядка I м/с / 51, 86 /. После отрыва от Гольфстрима ринги движутся на запад и юго-запад со скоростью около 5 см/с./ 67, 81 /. Переместившись на несколько сот километров к западу, большинство циклонов и все без исключения антициклоны абсорбируются Гольфстримом / 67,
81 /. По данным Паркера / 76 /, проанализировавшего более 200000 батитермографных записей, за период с 1932 по 1971 гг. в районе между побережьем Северной Америки, меридианом 40°з.д. и параллелями 20° и 40° с.ш. идентифицируется 62 ринга в западной части Сар-гассова моря; в его центральной части ринги абсолютно отсутствовали. Оказалось, что ринги формируются в основном между 60° и 70°
- Київ+380960830922