Баротропная и бароклинная составляющие приливного потока
1. Введение. Состояние проблемы
1.1. Генерация и диссипация внутренних приливных волн
1.1.1, Генерация внутренних приливных, волн неровностями донной топографии
1.1.2. Генерация внутренних приливных волн во фронтальных зонах
1.1.3; Генерация внутренних приливных волн непосредственно приливообразующими силами
1.1.4. Диссипация внутренних приливных воли
2. Выбор методов гармонического и спектрального анализа приливных течений
2.1. Общие принципы разделения нескольких гармоник в ряде наблюдений
2.2. Выделение полусуточной и суточной составляющих из суточной серии наблюдений (методы Л Л НИ И и Адмиралтейский)
2.3. Выделение основных волн методом наименьших квадратов (МИК) и оценка достоверности получаемых результатов (програ}лма TIDES)
2.4. Векторно-алгебраический анализ морских течений
2.5. Приливные течения как периодически коррелированный случайный процесс
3. Мегоды разделения баротропной и бароклинной составляющих в приливном потоке
3.1. Оценка гармонических постоянных Оаротропного прилива путем осреднения характеристик приливного потока по глубине
3.2. Использование гармонических постоянных колебания уровня моря для оценки гармонических постоянных баротропных приливных течений
3.3. Фильтрация баротропной моды при квазидвухслойной стратификации
3.4. Метод модового анализа вертикального распределения характеристик приливного течения
4. Особенности баротропных и бароклииных приливных явлений в открытом океане на примере Южного океана
4.1 Введение ■
4.2 Физико-океанографические условия в Южном океане
4.3 Результаты моделирования приливов в Южном океане.
4.4 Используемые материалы наблюдений
4.5 Векторно-алгебраический анализ течений
4.6 Резулыпаты гармонического анализа приливных течений
4.7 Разделение баротропной и бароклинной составляющих в пр/пивном потоке
4.7.1 Осреднение характеристик приливного течения по глубине и использование данных гндродинамического моделирования
4.7.2 Модовый ВКБ-анализ
4.7.3 Спектральный анализ бароклинной составляющей
5. Особенности баротропных и бароклииных приливных явлений в открытом море на примере Гренландского моря
5.1. Введение
5.2. Физико-океанографические условия в Гренландском море
5J. Анализ океанологических разрезов и особенности вертикальной стратификации вод Гренландского моря в 1988 - 1989 годах
5.4. Результаты моделирования приливов в северной части Гренландского моря.
5.5. Используемые материалы наблюдений
5.6. Анализ изменчивости скорости течения
5.6.1. Векторно-алгебраический анализ течений
5.6.2. Результаты гармонического анализа приливных течений
5.7. Разделение, баротропной и бароклинной составляющих в приливном потоке
5.7.1. Осреднение характерист ик приливного течения по-глубине и использование данных гидродинамического моделирования для выделения баротропной составляющей приливного потока
5.7.2. Модовый ВКБ-анализ
5.8. Анализ бароклинной составляющей приливного потока
5.8.1. Лучевая модель внутренних приливов в Гренландском море
6. Особенности баротропных и бароклииных приливных явлений в шельфовых районах Мирового океана на примере Охотского моря
6.1. Физико- топографическая характеристика Охотского моря
6.2. Общая характеристика приливов в Охотском море
6.3. Вертикальная стратификация вод Охотского моря
6.3.1. Водные массы Охотского моря
6.3.2. Анализ океанографических разрезов и эпизодических станций у западною побережья Камчатки
6.4. Используемые материалы наблюдений
6.5. Результаты гармонического анализа скорости течения
6.6. Разделение баротропной и бароклинной составляющих в приливном потоке
6.6.1. Анализ колебании скорости приливною течения
6.6.2. Анализ колебаний температуры
6.7. О характере бароклииных приливов в восточной части Охотского моря
7. Особенности баротропных и бароклииных приливных явлений в мелководных акваториях на примере Кандалакшского залива Белого моря
7.1. Особенности баротропных приливов в Белом море
7.2. Особенности вертикальной стратификации вод Кандалакшского залива и губы Чупа
7.2.1. Водные массы Белою моря
7.2.2. Анализ оксано1рафнчеосих разрезов вдоль губы Чупа
7.3. Используемые материалы наблюдений
7.4. Результаты гармонического и спектрального анализа
7.4.1. Анализ колебаний уровня
7.4.2. Анализ наблюдений за течениями
7.4.3. Анализ колебаний температуры
7.5. Разделение баротропной и бароклинной составляющих в приливном потоке
7.6. Неустойчивость приливного потока и приливное перемешивание
7.7. Влияние приливов и внутренних приливных волн на формирование термохалинного режима и продуктивность плантаций марикультуры на примере бухты Оборина Салма
7.8. Основные результаты
8. Заключение
35
2.5. Приливные течения как периодически коррелированный случайный процесс
3. Методы разделения баротропной и бароклинной составляющих в приливном потоке
3.1. Оценка гармонических постоянных баротропного прилива путем осреднения характеристик приливного потока по глубине
Применение метода простого осреднения по глубине полученных посредством гармонического анализа характеристик приливных эллипсов может дать достаточно хорошее приближение к соответствующим параметрам баротропной приливной волны, лишь если имеется достаточно большое число горизонтов наблюдений за течениями. При этом необходимо использовать не сами амплитуды скорости приливного течения, а их величины, умноженные на косинус фазы ( ведь равенство А соэ( <р)= £ А ]Соз(ф,) в общем случае неверно).Однако обычно число горизонтов наблюдений мало, и в таком случае данный метод допустимо использовать, лишь если вклад бароклинной составляющей в абсолютные значения характеристик приливного потока можно считать незначительным. После осреднения характеристик приливного потока по глубине путем векторного вычитания умноженных на косинусы своих фаз максимального (и“тахсоз(ф Ь1)) и минимального ( иМтт соз(фЫ)) значений приливного течения баротропной составляющей из соответствующих величин суммарного приливного течения ( ита)<СОЗ( ф), ит1ПСОЗ( ф)) можно выделить бароклинную компоненту потока (1)ытахСоз(фЬ1), иыт1пС0з(фЬ1)).
Отсутствие существенного искажающего влияния внутренних волн на характеристики приливных эллипсов может быть обосновано: 1) если в исследуемом районе нарушено основное условие существования внутренних волн: а) непосредственные наблюдения за вертикальным распределением плотности показывают, частота Вяйсаля-Брендта (N(2)) меньше приливной частоты( а), б) измерения течений проводились во время года, когда водные
36
масс должны быть нейтрально стратифицированы по всей толще; 2) если натурные наблюдения на станции свидетельствуют о незначительности изменений параметров приливных эллипсов по вертикали.
Рассмотрим последнее условие подробнее. Такая ситуация может возникнуть и при наличии существенной стратификации водной массы, особенно когда исследуемый район расположен далеко от кромки шельфа и крупных неровностей дна (области генерации внутренних приливов). Отсутствие интенсивных внутренних приливных волн в данном случае может быть связано с их неустойчивостью (прежде всего при наличии таких “ ядер разрушения” внутренних волн, как сильные непериодические течения, крупные синоптические вихри и др.), неравномерностью их генерации баротропным приливом. Для объективного выделения из массива наблюдений подобных станций необходимо выработать некоторые критерии незначительности изменения основных характеристик наблюденных приливных эллипсов с глубиной ( амплитуды(итах),фазы(<р), на правления (у) максимальной скорости и эксцентриситета(и min/Umax)), КОТОрЫе, ВИДИМО, СЛвДувТ ИСКЭТЬ, ИСХОДЯ ИЗ предпосылки о малой их дисперсии относительно среднего по глубине значения в случае явного доминирования баротропной волны. Интересующая нас кинетическая энергия горизонтальных движений определяется из
•у
соотношения Е=1/2 pi) (р-средняя плотность воды), и, следовательно, для баротропной моды она будет неизменна от поверхности до дна (здесь и далее из рассмотрения исключается придонный слой , который обычно лежит ниже последнего горизонта наблюдений).
Условимся считать баротропную моду доминирующей, если кинетическая энергия горизонтальных движений внутренних приливных волн (Еы) составит а(%) от энергии баротропной волны (Ем). Разложим энергию внутренней волны на два ортогональных направления: совпадающее с направлением
баротропной волны (ЕЫУ/) и перпендикулярное ему (ЕЫА) Предположим, что эллипсы приливных течений незначительно меняются с глубиной, так что можно выдвинуть гипотезу о доминировании баротропной моды. Тогда в каждый заданный момент времени величина Еых будет определять изменчивость направлений скорости течения по глубине (Ду), а Еы^ -
- Киев+380960830922