В приближении Буссинеска рассмотрены бароклинные топографические волны, захваченные плоским зональным склоном при наличии диссипации энергии волны в мелкомасштабную турбулентность придонного слоя. Определен декремент затухания волны. Из условия равенства потока энергии от волн в турбулентность и скорости диссипации энергии турбулентности получен коэффициент горизонтального турбулентного обмена.

В приближении Буссинеска рассмотрены бароклинные топографические волны, захваченные плоским зональным склоном при наличии диссипации энергии волны в турбулентность придонного слоя. Получены обусловленные нелинейностью поля средней плотности и скорости течения, индуцированные волной. Определены волновые потоки массы. Показано, что индуцированное течение имеет преимущественно меридиональный характер.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.32

Шифр НБУВ: Ж14253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

В приближении Буссинеска рассмотрены слабонелинейные топографические волны, захваченные плоским склоном произвольной ориентации. Рассчитаны средние течения, индуцированные волной за счет нелинейности в квадратичном по амплитуде волны приближении при наличии стока энергии волны в турбулентность. В диффузионном приближении определено вертикальное распределение концентрации взвешенных волной наносов. Показано, что расход наносов поперек изобат направлен вниз по склону, вдоль изобат сонаправлен с проекцией горизонтального волнового вектора.

В приближении Буссинеска для захваченных наклонным дном топографических волн определены средние течения, индуцированные волной за счет нелинейности, при учете турбулентной вязкости и диффузии. Определены толщина придонного погранслоя, коэффициенты вертикального турбулентного обмена, а также турбулентные напряжения на верхней границе погранслоя в зависимости от параметров волны. В диффузионном приближении находятся вертикальное распределение концентрации наносов, взвешенных волной, и расход наносов вдоль и поперек изобат.

В приближении Буссинеска для захваченных наклонным дном топографических волн определены средние течения, индуцированные волной за счет нелинейности, при учете взаимодействия с турбулентностью придонного слоя. Коэффициенты турбулентного обмена выражаются через плотность турбулентной энергии (ТЭ) по соотношениям полуэмпирической теории турбулентности. Уравнение баланса ТЭ и уравнение для погранслойных волновых возмущений решаются совместно, что дало возможность найти вертикальное распределение плотности ТЭ и характерный масштаб турбулентности. Показано, что определяющий вклад в волновой массоперенос вносят средние течения, индуцированные волной за счет нелинейности.

Исследованы захваченные бароклинные топографические волны на северо-западном шельфе Черного моря при реальных уклонах дна и стратификации. Определены временные масштабы захваченных волн, рассчитаны пространственные масштабы и вертикальное распределение амплитуды колебаний, которое качественно соответствует экспериментально наблюдаемому. Энергия захваченных наклонным дном топографических волн сконцентрирована в природном слое, что соответствует данным измерений.

В приближении Буссинеска исследованы захваченные топографические волны над наклонным дном при реальной стратификации. Определены средние течения, индуцированные волной за счет нелинейности, и неосциллирующая поправка к средней плотности. Получено нелинейное уравнение Шредингера для огибающей. По данным эксперимента в Норвежском море сделана оценка периодов и амплитуд захваченных топографических волн. Приведено пространственное распределение амплитуд скорости и индуцированного за счет нелинейности среднего течения. Исследована модуляционная неустойчивость этих волн. Показано, что захваченные топографические волны модуляционно неустойчивы.

В приближении Буссинеска асимптотическим методом многомасштабных разложений определены средние течения, индуцированные внутренней волной за счет нелинейности при учете турбулентной вязкости и диффузии. Получены погранслойные решения, декремент затухания волны, тангенциальные напряжения у дна. Найдена донная коцентрация взвешенных волной наносов, когда тангенциальные напряжения превышают критические значения, соответствующие началу движения наносов. В диффузионном приближении определено вертикальное распределение концентрации наносов, взвешенных волной.

В приближении Буссинеска рассмотрены захваченные топографические волны на неоднородном течении, направленном вдоль изобат. Изучено его влияние на дисперсионные свойства захваченных топографических волн в Норвежском море. Определены средние течения и неосциллирующие на временном масштабе волны поправки к плотности, индуцированные волной за счет нелинейности. Показано, что влияние течения существенно в коротковолновой области. Его учет приводит к уменьшению длины волны при неизменном периоде, а среднее течение, индуцированное за счет нелинейности, заметно изменяется, особенно в придонном слое.

В приближении Буссинеска исследованы нелинейные эффекты при распространении внутренних волн при наличии турбулентности. Получен декремент пространственного затухания волны. Определяются скорость стоксова дрейфа и эйлерова скорость среднего течения, индуцированного волной за счет нелинейности. Показано, что главный вклад в волновой перенос вносит горизонтальная скорость индуцированного течения. Стоксов дрейф существенен только у дна. Вертикальная составляющая скорости стоксова дрейфа при учете турбулентной вязкости отлична от нуля.

Отмечено, что в приближении Буссинеска, следуя методу асиптотических многомасштабных разложений, исследованы нелинейные эффекты при распространении внутренних волн с учетом турбулентной вязкости и диффузии. Определены декремент затухания волны и погранслойные решения у дна и свободной поверхности. Показано, что среднее течение, индуцированное волной, находится во втором порядке малости по крутизне волны. Получены коэффициенты нелинейного уравнения Шредингера для огибающей волнового пакета. Показано, что в длинноволновом пределе слабонелинейная плоская волна устойчива к продольной модуляции; если длина волны меньше некоторого критического значения, то волна модуляционно неустойчива.

Исследованы особенности трансформации плотности энергии квазиинерционных внутренних волн в зоне сопряжения шельфа и свала глубин на неоднородном стратифицированном течении в лучевом приближении. Показано, что при распространении волн из области открытого моря, в исследуемой области за счет процессов их трансформации в геострофическом течении и отражения от наклонного дна происходит сжатие исходных волновых пучков лучей, что приводит к возрастанию плотности волновой энергии. Возрастание плотности волновой энергии, сопровождающееся уменьшением числа Ричардсона в квазигоризонтальных волновых течениях, должно вызывать, в свою очередь, повышение интенсивности перемешивания и рост коэффициента вертикального турбулентного обмена в таких районах по сравнению с областью открытого моря. Этот вывод согласуется с результатами анализа тонкоструктурных измерений, собранных в ходе натурных экспериментов в соответствующих районах Черного моря.

Асимптотическим методом многомасштабных разложений исследованы нелинейные эффекты при распространении внутренних волн с учетом турбулентной вязкости и диффузии. В первом порядке малости по крутизне волны находятся решение в линейном приближении, дисперсионное соотношение и декремент затухания волны. Во втором порядке малости по крутизне волны находятся среднее течение, индуцированное волной за счет нелинейности, и вертикальная составляющая скорости стоксова дрейфа, которая при учете турбулентной вязкости и диффузии отлична от нуля. Определены волновые потоки тепла и соли, обусловленные фазовым сдвигом колебаний температуры, солености и вертикальной скорости в волне. Указанные потоки сравниваются с потоками, обусловленными вертикальной составляющей скорости стоксова дрейфа, проанализирован их вклад в суммарный волновой перенос. Показано, что волновые потоки на шельфе возрастают с уменьшением глубины моря при неизменной амплитуде и частоте волны и могут превосходить соответствующие турбулентные потоки.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221(922.8)93

Рубрики:

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж71487 Пошук видання у каталогах НБУВ 

In the Boussinesq approximation, the mean flows induced by a wave through a nonlinearity in the presence of eddy viscosity and diffusion are determined for topographic waves entrained by a sloping bottom. The bottom concentration of wave-suspended sediments is obtained when the bottom stress exceeds a critical value. In the diffusion approximation, the vertical distribution of the concentration of sediments and sediment consumption across and along isobaths are determined.

In the Boussinesq approximation, the mean flows induced by a wave through nonlinearities in the presence of eddy viscosity are determined for internal waves. The boundary layer solutions, decrement of fading of a wave, and tangential stress at the bottom are determined. The bottom concentration of wave-suspended sediments is obtained when the bottom stress exceeds a critical value. The vertical distribution of the concentration of sediments is determined in the diffusion approximation.

Асимптотическим методом многомасштабных разложений исследованы нелинейные эффекты при распространении внутренних волн с учетом турбулентной вязкости и диффузии. Определены волновые потоки тепла и соли за счет фазового сдвига колебаний температуры, солености и вертикальной скорости в волне. Показано, что вертикальная составляющая скорости стоксова дрейфа отлична от нуля. При этом потоки тепла и соли у короткопериодных внутренних волн превосходят турбулентные.

В приближении Буссинеска рассмотрены свободные захваченные топографические волны над наклонным дном при наличии вертикально-неоднородного течения, направленного вдоль изобат. Изучено влияние сингулярностей в уравнении для вертикальной структуры захваченных топографических волн на поведение дисперсионных кривых. Причиной указанных сингулярностей является синхронизм частоты волны со сдвигом Доплера и инерционной частоты. Определены средние течения и неосциллирующая поправка к плотности, обусловленные нелинейностью волн. Проведено сравнение течений, индуцированных захваченными топографическими волнами при наличии среднего течения и при его отсутствии. Показано, что учет среднего течения, противоположного направлению распространения волны, не изменяет направления индуцированного течения. При этом в придонном слое скорость этого течения несколько уменьшается. С изменением направления среднего течения меняется и направление индуцированного течения.

В приближении Буссинеска рассмотрены свободные внутренние волны при учете турбулентной вязкости в вертикально-неоднородном течении. В линейном приближении рассчитано дисперсионное соотношение, декремент затухания волны. Во втором порядке малости по амплитуде волны найдены скорость стоксова дрейфа и вертикальные волновые потоки. Показано, что волновой поток соли по абсолютной величине сравним с турбулентным вне слоя с максимальным градиентом солености, т. е. глубже приповерхностного слоя. Учет течения приводит к тому, что волновой поток несколько уменьшается. Поперечная к направлению распространения волны горизонтальная компонента скорости стоксова дрейфа при учете течения отлична от нуля.