Горизонтальное перемешивание вод в Черном море

- 2 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение ....................................................... 5
Глава I. Основные направления исследований перемешивания вод в Черном море.......................... 13
§ І.І. Исследование мезомасштабной турбулентности в Черном море............................... 13
§ 1.2. Результаты исследований горизонтального турбулентного обмена импульсом
в Черном море.......................... 19
§ 1.3. Изученность горизонтальной турбулентной диффузии дискретных частиц в Черном море............................................ 22
§ 1.4. Основная цель и задачи исследований 27
Глава П. Статистические характеристики мезомасштабной турбулентности............................................................................................. 3J
§ 2.1. Методы статистической обработки наблюдений за течениями................................ 31
§ 2.2. Энергия и уровень турбулентности ... 36
§ 2.3. Статистическая структура инерционных
колебаний поля течений ...................... 47
§ 2.4. Режимы мезомасштабной турбулентности 66
§ 2.5. Анизотропия морских турбулентных по-
токов .............. ............ ....
§ 2.6. Обобщенная схема энергоснабжения течений в шельфовой зоне моря......................... 88
Глава Ш. Мезомасштабный горизонтальный турбулентный
обмен импульсом ..................................... 96
§ 3.1. Сравнительный анализ методов оценки параметров горизонтального обмена импульсом........................................... 9^
- 3 -
Стр.
§ 3.2. Пространственная и временная изменчивость коэффициентов турбулентного
обмена..................................... 105
§ 3.3. Изменчивость анизотропии горизонтального обмена*118 § 3.4. Районирование Черного моря по параметрам перемешивания вод................ 122
Глава 17. Закономерности распространения дискретных
трассеров в поверхностном слое Черного моря 132
§ 4.1. Методика экспериментов и обработки
данных. ................................... 132
§ 4.2. Метод оценки тензора относительной дисперсии распределения дискретных
индикаторов................................ 138
§ 4.3. Результаты исследований распространения дискретных трассеров в рамках
метода Ричардсона-Стоммела................. 143
§ 4.4. Характеристики тензоров дисперсий распределения дискретных частиц в
шельфовой зоне моря........................ 155
§ 4.5. Общая схема горизонтальной турбулентной диффузии в верхнем слое шельфо-
Г69
вой зоны моря..........................
Глаш У. Прикладные аспекты исследований перемешивания вод..................................................... 175
§ 5.1. Разработка рекомендаций и оценка параметров глубоководного сброса проистоков "Ингурбумкомбината"......................... 176
§ 5.2. Определение динамической активности
- 20 -
восточного района Ирного моря бьш (0,2-11,0).10 см2/с, а по данным Гезенцвей дпя района Гудауты 10^ 4- 6гЮб см^/с. В монографии Аолмазин и др., 1969/ дпя условий с©веро-западного района Ирного моря величины А варьировали в интервале 1(/*-:8*10^ см2/с. В этой работе впервые применялось предварительное сглаживание рядов с помощью косинус - фильтра, предложенное Р.В.Озмидовым /Озмидов,
1964/ и позволяющее исключить из рассмотрения колебания с периодам ми больше периода фильтрации Т0 Показатель степени лс в зависимости:
л гп<>
А-Т (1.2.1)
варьировал от 0 до 2 В.И.Зац и В.В.Кандыбко /Зац, Кандыбко, 1972/
х
по данным о течения^ в районах шельфа Туапсе и Ялты нашли, что этот показатель также изменялся от 0 до 2 с преобладанием значений в диапазоне от 0 до I.
Подробное изучение горизонтального обмена в струе средиземно-морских вод прибосфорского района Фрного моря было проведено А.К.Богдановой /Богданова, 1973/. Показатель степени при аппроксимации функции А ~ Т0 для переходного слоя между средиземноморскими и черноморскими водами находился в диапазоне 1,2 - 1,5, тогда как в верхних слоях не превышал 2/3, а при большой доле мелкомасштабных пульсаций изменялся в интервале 0,1 4- 0,3. Наше исследование зависимости вида (1.2.1) для шельфовых районов Крыма, Кавказа и открытых глубоководных районов моря выявило, что показатель степени п0 тем выше, чем лучше выражены в том или ином слое вод инерционные движения по сравнению с другими мезомасштабными колебаниями течений /Зац, Розман, 1979/. 3 глубинных слоях открытых частей моря величины п0 как правило, находились в интервале 0,8-2,0 тогда как в верхних слоях и шельфовой зоне преобладали значения п0 в диапазоне 0,2-0,8.
Анализ пространственного распределения коэффициентов горизон-
- 21 -
тапьного обмена импульсом для района Ялты, проведенный В.И.Зацем /Зац, Кандыбко, 1972; Зац и др., 1973/ показал, что коэффициенты обмена импульсом возрастали с приближением к зоне основного потока течения, с усилением скорости и устойчивости течений. Вертикальное распределение коэффициентов характеризовалось локальным усилением обмена в промежуточных споях 50-100 м на фоне общего ослабления обмена с увеличением глубины. Отмечалось влияние скоростного поля на распределение А по вертикали. Впервые полученные данные по обмену в придонных споях шельфа Ирного моря выявили, что коэффициенты обмена над дном на 1-2 порядка меньше, чем в вышележащей толще вод.
К аналогичному выводу приходит и Богданова /Богданова, 1973/ по измерениям в прибосфорском районе. Ею же выявлено /Богданова, 1976/, что максимум горизонтального обмена наблюдается в переходном слое между средиземноморской струей и черноморскими водами (10 -10 СМ /с). Здесь отмечались значительные градиенты плотности и доля крупномасштабных вихрей в общей энергии течения достигала максимума. В наших работах /Зац, Розман, 197^; аац, Розман и др., 1980/ максимальный обмен в слоях сезонных и постоянных скачков плотности связывался с генерацией в этих споил мощных ИК. Впервые нами был обнаружен сравнительно интенсивным горизонтальный обмен в глубинных споях Ирного моря (800-ЮСО м и глубже), где величины А иногда достигали значений Ю5 см^/с.
Расчеты по методу Зртепя-Штокмана, по наблюдениям над течениями в прибрежной зоне Болгарии в районах мысов Эмине, Гапата и Калиакра на 6 станциях (ЗС рядов продолжительностью 5 суток) на горизонтах до 70 м приведены в работе /Марков, Крейман, 1977/. Согласно этой работе, значения максимальных коэффициентов горизонтального обмена, соответствующих малой оси эллипса обмена, А х. изменялись в диапазоне 7*10 - 2,9*10 см /с. Максимумы обмена импульсом наипыдапксь как в поверхностном, так и в глубинном спое вод района исследований, изучение анизотропности эллипсов обмена