Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Взаимодействие внутренних волн и тонкой структуры в океане

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Взаимодействие внутренних волн и тонкой структуры в океане"



8 О'*

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ДАЛЬНЕВХТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ГИХСХКьАНСКИИ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

НАВРОЦКИЙ ВАДИМ ВАСИЛЬЕВИЧ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВНУТРЕННИХ ВОЛН И ТОНКОЙ СТРУКТУШ В ОКЕАНЕ

II.ОО.Оа - океанология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степе!« доктора <$изико-математи«зских наук

Вл.?д'!постс-: - 1591

^ »

.. > с

Работа выполнена в Тихоокеанском океанологическом институте Дальневосточного отделения АН СССР

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Сабинин К.Д.

доктор флзкко-штематических' наук Рожков В.А.

доктор технических наук, профессор Шауб Ю.Б.

Ведущая организация - Морской гидрофизический институт АН УССР

Залога состоится " 2.6^26ОПА ЭШ1 г.1

час, на заседании специализированного совета Д.002.06.09 при Прегидкумо Дальневосточного отделения АН СССР Адрес: 690600, Владивосток, ГСП, ул. Ленинская, 50

\

С ¿доееергйцией можно ознакомиться в Центральной научной отеке ДВО .УЗ СССР (г. Владивосток, пр-т 100-летия, 159)

Автореферат разослан "/6} /идр)ис^ 1991 г.

Учон^й секретарь Сг.г!^!«у?игарос;а»:«го созега Новожилов В.Я,

/ *," —- '•)

I ""

; ■ • I. Общая характеристика работы.

! Д!,СС«0т-»'! |

''~*~-^Дк;У&льность проблемы. Одним из наиболее обг^их свойств океанов и морей является большая вертикальная неоднородность поля плотности, обусловленная, главным образом, вертикальными градиентами температуры и солености. За исключением отдельных специфических районов потенциальная плотность воды увеличивается с глубиной, т. е. в направлении градиента гравитационного поля. Для такой среды основным присуди ей видом движений з большом диапазоне волногчх чисел и частот (до 5-6 десятичных порядков) является внутренние гравитац!!Оннь,'е вслш (ЕВ). Важность этого процесса определяется несколькими обстоятельства»,:и: 1) ЕВ содержат больную долго кинетической энергии океана (того .те порядка, что течения и вихри), приводят к быстрым вертикальным перемещениям частиц глдкости (до 100 м за периоды порядка часов) и охватывают практически всю то~;гу океана. 2) ВВ переносят кинетическую энергии на гс;о глубиь'у океана по вертикали и на многие сотни километров по горизонта;:::, т.е. создают в океане некоторый энергетический континуум независимо от локализации зон генерации. 3) Создавал больше перемещения изспик-.нических поверхностей, БВ влияют на все гидрофизические, гидрохимические и гидробиологические процессы в океане: распространение акустических и оптических сигналов, концентрацию взвесей и различных примесей, фотосинтез, вертикальные перемещения фито я зоопланктона, концентрацию нектона и т.п. Поэто:лу экспериментальный и теоретические исследования внутренних волн не утрачивают своей актуальности уже более 30 лет.

Основным параметром, определяпэп: характеристики ЕВ, является вертикальный градиент плотности или выражаемая через него частота Вяисяля-Ерента /V -(//^ поэтому с точки зрения ЕВ чрезвы-

чайно ватным становится явление тонкой вертикальной структуры (ТС)-значителышх колебаний градиентов плотности и других характеристик

на небольших вертикальных расстояниях порядка десятков и до единиц метров. Тонкая вертикальная структура представляет также большой самостоятельный интерес, поскольку слои с большими и малыми грг.гмеитами плотности - непременные элементы ТС - воздействуют на все указанные выше процессы и, в особенности, на вертикальные переносы различных свойств и субстанций в океане. Взаимосвязь внутренних волн и тонкой структуры является объектом многочисленных исследований в последние 15 лет как с точки зрения влияния ТС на характеристики ВВ, так и с точки зрения образования ТС при воздействии БВ на среднюю крупномасштабную структуру. Именно эти аспекты проблемы ВВ и ТС были первоначальной целью наших экспериментальных исследований, но в процессе работы оказалось, что репение проблемы взаимодействия ВВ и ТС неразрывно .связано с глобальной проблемой вертикальных переносов энергии, импульса, тепла, примесей, т.е. • вертикального перемешивания в океане. Таким образом, актуальность работы определяется как объектами исследования, так и теми аспектами их взаимодействия, которые изучались.

Цель и задачи исследования. Основной целью настоящей работы является изучение статистических характеристик внутренних волн и тонкой структуры, закономерностей их взаимодействия, а также формирования тонкой вертикальной структуры и вертикальных переносов массы в процессе взаимодействия внутренних волн с крупномасштабнс средней структурой поля плотности.

Основное содержание составляет статистический анализ набла доний, выполненных в различных океанах и различными методами. В процессе интерпретации экспериментальных данных были предложены на основе физического анализа новые подходы к объяснению ряда оС Г/Гкеишх закономерностей, подкрепленные численными расчетами и с использованием соответствутацих гидродинамических моде

Г! ,тт!'ии с поставленной целью решались следующие ос

вные задачи: I) Физический и методический анализ понятий процесса и структуры, течений, волн, турбулентности, средней, тонкой и микроструктуры, взаимосвязей мегхду типа;.::! процессов и структур и текагацих отсюда ограничений. 2) Анализ различи статистических характеристик колебаний темпоратури и скорости течений в океане в масштабах ВВ, в особенности вертикальной структуры этих характеристик, и их интерпретация с точки зрения взаимодействия ВВ со средней структурой поля плотности. 3)Спектральный анэлиа в области частот и волновых чисел, а таг-с:е анализ распределении вероятностей спектральных оценок для ЕЗ. 4) Анализ взаимодействуя колебаний на различных глубинах с пахоты» стагдсдгессл:::

характеристик, колмчестпенкая оценка горпзонтэлы.шс кзргл'а-ч::« потоков гегпульег., сксргки, топяс. 5) иту.гусотйстсГ'^.-«-.- :< ра'-ст'грт.'сти:: ЕВ I! 'ГС. 5) ;; ГП ■ ."С!:."* : <

с^д:!:-^ ?г уорегуг Г", :-1'УУ.; _с, < ■ < "V;'': ; ■!-•

и.'!ГГ гг.ру :г-туугу' -т'\" ">;гг ■• ...-'Л ; 1

с.ру.Т/.р^ "-ерсог; .угу у \ "";, :•'• " •;

г:с? !го,г~7.;т!с?с*5!1'> г:'0/';■"с"'". ", : . ','"'. " ' "

То с 1 '•........." ■'■ '

7.0) ; г?,у."-::".' г с-усу : ■ •.."■•

' —т ' ' уу-

;г:уа С::.:о усу:::ъс уу:ууу:.:,уу уу:уп;/:у. Гг^с^'! "л *уу.\у у у\уу:г.-.

у." гсу^-у ух г:-"оз т;сг:ср.":;"-.;: I) Проуу: "т: у-,у:::у; у гг. с '-гг/с—'э оууоууу'уу: с::зг;::г ;:,утууу~ (^учуу-уу

гу*.:). ?,) Прсс.7.;;:;гзсгт:з ргзрез;:, ссссосвд-Г^ ; ; тсчпзратур?:, со-глюстя, скорсст? ип сул'цпгх 3)

набдадс-пш тс;-;яоратур;:, солоиосгл, тс''ок::." из горизонтах (дкбо в слоях) на буйковых станциях .тдбо с гаякорсяиич

судов. 4) Длптолы-ие серия зондирований температуры, солености, скорости точен.;.! с заякоренных либо дрейфухкцих судов.

Наиболее трудоемким оказалось использование и развитие статистических методов обработки и анализа случайных процессов в океане. Непрерисность и больсой спектральный диапазон, нестационарность и отсутстксе априорных сведений о видах вероятностных распределений, кслашГшость процессов - все ото создает большие трудности применения известных статистических методов и требует их модификации и развкх^:. При интерпретации результатов наблюдений и моделировании изучали;': процессов использовались численные методы решения диффе-рснцкашгас уравнений на ЭВМ и аналитические методы.

Значительные трудности исследования были связаны с технически,: обоопечочием экспериментальных работ, и эти трудности преодолевались большой степени благодаря усилии сотрудников Атлантичес- ■ кого КО АН СССР (лаборатория В.Т.Пани) и Тихоокеанского

океанологического института ДЗО АН СССР (лаборатория акустических м-тодх •.г^ояздоиглпя океана В.П.Шевцова).

уст^х^ч ъе.боты. В основу диссертации положены работы, ¿шзерез с 1970-13£5г.г. В процессе исследований были раораСс^ш к рзелкаозеиш в виде программ новые алгоритмы расчета ряда счсхиетлчеокях характеристик по дискретным реализациям непре-риьних случайных процессов, созданы блоки взаимосвязанных программ для аг;то..:гт;:з:гро1;£л:ной обработки множества скалярных и векторных рядов с расчетом всех статистических характеристик до третьих двухточечных моментов включительно, разработаны метода представления, анализа и интерпретации статистических характеристик.

Анализ всего комплекса статистических характеристик колебаний те.лпэратури и скорости течений в верхнем 300-метровом слое океана шлолнен впервые в работах автора - рассматривались одновременно средине значения, дисперсия, асимметрия, эксцесс, энтропия распре-опий, критерии стационарности, одномерные распределения вероят-

ностей, структурные, корреляционные я спектрачы«;? двух-

мерные и условные распределения вероятностей, тихт-г". к^рреляц:гл5 модуль и фаза взаимных спектров, когерентность и передаточные Функции. Впервые проведен детальней анализ вертикальной еттутурн указанных статистических характеристик в их взаимосвязи о гнутрэнк'.г.'л волнами, а также наблюдения и объяснение воздействия к.тпег.сэ рас-пространяюцихся ВВ на вертикальную структуру течений ?. г.'.;?;:', Ковш является анализ распределений вероятностей для спек;ргх- • сценок ВВ в океане.

Экспериментально обнаружены взаимосвязь «шушунов ; ВВ и ТС, киграция элементов тонком структура на глубину г,:--: яденки пакетов ВВ, быстрая перестройка вертикальной стру:г.\- •• моклина, изменение теялосапаса страти$ицирозанн'.тх слоев к СИОИНШС СВОЙСТВ БЗ В Е-ЭЛЬфО^ОЙ зеиз иеря.

В концептуальном плгн? предлоге:! иоглй подход у, объг"- .• механизма образования тс::::оЛ структура и бсльгг.х вертияйлып:.. пг.~ тонов плавучести. Ргееготрс.пн::? р'нзе в ребстсх других авторе:- '/г-хапигш - адзехция з гонах ело:«гдг д.-ей;яя

линейность и разруд'зггч.з ГЗ - язяяэтс! я ив дзэг г:^»

МОЩНОСТИ объяснить поесс!кст!!ссть Л гют'итолг.-.'г'ЛЗ ССОЯ"КЬ уННВДрСГ'-льности явления ТС и <$ольгзпс гереггельтге: лс-.'сктз лгсЛг«. ИегйЪ-лее эффективным иехагглсксч ясрг.кгнЕсгсхя к ТС траг-.-

ционно считается турбулслтнзссь; " зс:гс: е;л??с?::опс'г::и турбулентности перемег-ившие привод:!? :: од?::под::осп, к зечк стоутст:^/: булентнсстп сохраняются градиента сго,'!стз - тур-бул--7-

танх й нетурбуленткых зон создает тонкую структуру. Рель них волн сводится к тему, что I) в некоторых областях сденгор. с', либо ачллнтудко" неустойчивости БЗ разрускэтсл, создается зека турбулентности со всеми указанными заше последстзиячя; 2) слаС»« нелинейности при прохождения ВВ приводят к юнкоструктурным деформациям средних полей.

Hs:.!h проснслкзироЕсаы различные aonsKîu взаимодействия ВВ п турбулентности к рассмотрена роль стоксова переноса во внутренних волнах v.aii основного конвективного механизма формирования ТС и увеличения вертикального перемешивания в стратифицированном океане. В результате роль внутренних волн оказалась довольно многообразной, но основные механизмы воздействия устойчивых ВВ на вертикальную структуру гидрофизических полей можно свести к следующим:

1) Средние деформации га счет нелинейности волн коночной амплитуды.

2) Модуляция фоновой ыздномаезтабкой турбулентности вертикальной

структурой ВВ. 3) Взеиыодзйстьно квазигорпзоктальной турбуленгно-

сти с полса параметров, создаваема внутренними волнами. 4) Взап*

модсйствие ВВ и больших средних гориаоктальных градиентов поля пло-

t

тности. 5)Параметричсокоо взаимэдсйстэиэ разномасштабных ВВ - стоке оэ перенос в коротких и высокочастотных ВВ нагсладывается на градиенты, создаваемые длинными и низкочастотными волнсыл.

Научная и практическая цешость работы» Внутренние волны и турбуленгность являются ушворсалыти процессами, а тонкая структура - универсальным явлением для стратифицированных потоков жидкостей и газов. Поэтому исследований закономерностей их взаимодействия, изменения структуры среды при прохождении волн и соответствующей параметрической перестройки волнового поля представляет больсой научный интерес.

Практическая ценность работы определяется тем, что основные ее результаты ведут к возможности прогностических расчетов вертикальных структур гидрофизических характеристик s океане, с которыми связаны геострофические течения, крупномасштабные гидрометеоро-лог.'чоские процессы и соответствующие им .дрейфовые течения, гидробиологические характеристики (расположение и качество продуктивных зон), осог>ншости распространения акустических сигналов в океане. !;зеА"дне? ''-:aiih вакно для надводной и подводной навигации, подвод-г-ог.:5 лу^здпя 11 других видов деятельности человека в океане. Не ые-

нее важной является возможность расчета док&яыпге ха-

рактеристик, потоков энергии и тепла, диффузии рпэличких пр::мосс.1, в том числе веществ, загрлзняюдпх океан. Скорости гид^оушиче-с:!:«, биохимических и геохимических процессов, нвйтрплкоу»: зггрлзпе-ние, могут меняться на несколько порядков в загкстаоспг с? д/шг"1/-» ческих процессов, поэтому локальное их прогнозкрогл;::;^ больпое значение.

Аггообз.иия работы я пубяикгти» Результат:*, вадютт*!«? п боте, докяадазлксь на Всесоюзном си"пог::уг"з по c?pfir.rJ*i:rsr3B~:«;!'-: течениям в Новосибирске (1970 г.), и:\ II к П Ezcooar.-rx мах по автоматизации исучнкх исслодог-па'] и г. С-

стополе (1У69 г. и 1972 г.), на лУ ГслзральксЯ Лее*5-:го родного Геофизического и Геодсгичссксго Ссг.?*; г. -'ос;го 11071 на I и 1У Всесспзкнх xcn^spsis^uc: по з'.ейгядо.-;:;'™; :« *. р-.-лур-

сов ¡¡ярового oicsana по (1973 p. I5CO г.), на Х:7

Тихооксаиско:.? научно:: конгресса з 'ktüt^zzir,-: (197? г.), ая с'-'городских ссг&шарах, прогодяггткся з !!сс:сго под л :п;ка А.Н.Кол-гогероза (IS72 р.) к Я.У.^гсгсж (IT/73 г.), на зссссзэнс;! секяязре-скжюгиум "Тозгая crpyrrrypa. is c:i"cn?;;4c-cs:-r) ясгсггятость огсспоз коре.!" э Т&лл:;;:о (ХСЗО P.), !:а II -г III .съездах советских опсаюлогзз (Ялта, 1922 т., Лс.'г.птгрпд, IC37 г.), на I Tiixooiteasicircn спг'поялугз к? ш:орс:с:т.з ичугсг.ч а Нпходтсо (1?Гор.), на обцепнститутсг-их ссгпшсрзх Института океанологии АН СССР з "о-стоэ (1972 г.), ка сс-гшар,?к: отделов и лаЗоратсрг::'? этого ::нс?нт7"% на сс:в:нграх отдала турбулентности МП! /Л УССР, на оОъсзття'Гх сяях семинарах Тихоокеанского океанологического института ДЕЗ •■ СССР.

По тепе диссертация опубликовало 42 работа, из них 15 n cobs' ТОрСТВЗ*

Струптура я объем работы. Порзая глава является п^адно-мат!1-днческоЛ, в неЛ дается обз?(Я физический анализ изучясммх процвел:«.

- и -

их д..зс70 с общей картине гидрофизики океана, даются определения ооаоь1кГл ;;спо;1ьзуе:,г.'х б работе понятий. Затем следуют две главы, 11осз;,-,зишо анализу а;;спериментальних данных, получешшх с Атяан-тчосиом океан.!. Деталь!" ¡а анализ статистических характеристик ко-

температура и скорости течений затрагивает различные ас-¡и.пт:: гидрофизики океана, и, в особенности, влияниз характеристик врад::-.': теплой структур; на г:<у?рзшшо волны. Четвертая глава сод-;г;;;;г р;зультаты наблюдений в педьфовой зоне, в, дальневосточных !/п\-.; и и Тихо:; с;:эи«з. Здесь цэнтр тягости смотается на анализ статистич-еких характеристик тонкой структуры и их взаимосвязи с ьелнамл, В пятоЛ главе производится анализ наблюдений то;п:оГ: вертикальной структуры и иезолланктона в района проведения "¡.^гелолигон" в 19537 г. в зоне фронта Цуросио в 2к-с;:сгл-з. В п.ъстс;; гк«в дается гидродгшашчесхая интерпретация сслсу.^: г;; закономерностей поведения ВБ и ТС и их взаи-

.'•мтзьи. ирс-зпод "Л'С.т численное ыодолировшше и делаются числошша сгряви рсяи прсд-с^скгж механизмов с использованием измзраншх оп'.-чог:;;!! параметров.

ссстслт из ведения, шести глав основного текста 5С£У.»ч«шя. Шгсц работы 324 стр. .кшашописного текста, 86 рис. 1> тс.5::::ц. Сппсс:: лп.ср^турм содержи' 203 наншноваинй.

Гуту;.-;:; гггр- , п^гос^мтэ на защиту.

I. Ксяоблг,;я теипоратури н скорости течений в верхнем 300-. сс.'рогом слог устоПтазо страифщироосшого океана в диапазоне :,:дс.~ге.бои дзеяа-:::: кзтров - кнаомзтра к периодов от 5 иш до 10-20 с определяются, гдагкх« образом,' снутрснша:! гровитеционшш волнами,

характеристики которых для большой части указанного диа-пазс:;- херово огасцзоится в кииойнои приближении. Нзлинейныа эффекта с;.гчзсхссц:;ц для воршого и догиого участков рассмотренного ди-100-300 и А > 2—3 км) и обусловлены как конечны!» гл

рмплчтудсмн ЕВ, тпч is кваз'а'еризситродсЯ vyrJyr.r.;:?'.::.., •; э тег и п 1 nix коэффициентов длл гер?:':г?1ь: потегх.-- ■

ла в указанном диапазоне пригедя? :: cirrniu'i.'::! до JO-Г")

2. 3 зонах геноргд:';! и р"ст:рсг7р::с::"*л гпу?рз).:::: - -сходи? онстрля перестройка гстру'лгур! ягг» ■

с сбразссзкягм тс;;*соЯ структур:.!, утсгг.зтс!! гзр'телг'.на, ^г"-'" :-пнем теплозапаса сграт!г*:тц',фсрг.!:?п:х слосп.

3. Тс:гкая гертикалыгсл структура npi-cr;;? :: усчя^пл • дового (г2!огс?.«одовсго) взглгодейстсая r;yrp""':i:i гели, т.о. :: -тсгсу oiioprnn из имсп'.х мод в nncrsio. Взгтг'Э.т^сгг-гз ::с:'::::!тг"тг ся на устойчивых прослойках тсикоП crpyrryj*:, я его пспг7.~"! зультглсм долгло бтггь уззлнченпэ тонле/лги рг;:ру;:;::.:п ГЗ :: зовасю гурбулепппк пятсп, а тем с.^'ггм к тс:г:еЛ с.'р.■..•• туру зплс?ь до ::'лрсстру^тур::.

4. гртхчт-.г.чпагм полегл зе?дс"стпу:с'г ¡г-н гор."::; -"'-iiil пергиез я приведя? сбр.чзо^ицгэ тохпго,1 п-зртг'ПпльнсЛ «щ"-'»-"/;'" с пехегдо пяти ¡:эхсн:!з::эя: I) -Jlcfop-rspsi сродщх почсЛ

BO.H!2»:i копо'шод Я» ялнтудч. 2) !.!Сдул."Ц.'!л (фСНОЗОЛ турбулсгтюсти вертикально^ структурой ЕБ. 3) Взг.тядсйстггз зигерязентгльяой турбулентности с полом плогност:;, создп?г.с;гч сцугрзшяга водиакя. 4) Взгмнодсастзяз пзутр^шпк волн со ср?д!::"л градкоггхсса плотности, ссобоннэ в зонах с бол*^л:а.гл гор-.зотнталыг-грэд:;е;1тс.*г1, т.о. понвехтязшй перепое за счот стс.чсоза дргЛу*г со гнутроикз? волнах. 5) Пзрзлгстрлчсскоз вззш'одсЧстгио рагкотс-

ЕВ, при котором сродно поля скорости п:соио:'астотгпх м ;;срзтлг:х соли (с?с"с0в перенос) нзалодаггзтел на поло плотности, СОЗДС-ЗаЭ^СО ДЛПН'ПЛ"! и КИЗХОЧйСТОТИ.'!"1 ЗОЛЮ?"!. Псслодгпю трч гэ-ханязга язлкэтея наиболее универсальная и могут приводить верт:: *:алыши переносам с 5<}фектизкьЕ/и до I—10 с.?~/с з

озоаие и до 10-100 см^® 3 «"ьфовоП зоне.

II. Сод«! т.ание работы.

Г;о ьвад'гь'.ш сформулированы цель и основные задачи исследования, обсуздзэтся различные подхода к объяснению механизма формирования тоихой лерхикальной структуры, актуальность и практическая значимость проблема, носизна результатов автора, сформулирована основный положения, сшюсяше на зациту.

Глава I. Гидрофизические явления е океана, связанные с вну-

ъ-розмип волнами и турбулентностью. §1.1 содержи' обгцецотодачоспий анализ понятий структуры срои процесса ¡¡а структуре, различий иезщу аолнеии, ?урбулентно-сл-д и '¡-счзшцт.;;:. Д*л практического раздаденая этих процессов сводится критерий £> «Г/й , резкий отсбзошгв скорости потока акергаи 1! простракогсз к скорости дассшз^м этой гвзргки £ . Вадичниа 0 , каеаг^к схял «гезтйба пром-раистгонаого распространили ф::к-корц.:и ьп*р?;п; рсоси&£ра£&ЗД5г2 вэдоа двсгсшй, для *-ргх-^/рЗулса-ихс^;! х- схозгга на несколько порядков изньсэ, чса-для гелн к ^ечс^;?,. сдадес-акао ргслжпл спрэдолдзхся уга, что «г? чо;,-.я - пехенаг-! сгрсясвг. ^карга-ьиси-с с тссой, саавд - ко:»-и;;см псрз$:оса через ерзду ирг, цели: средаси порсиосс и&зез

(скорос-г:. гкрзпогс» «аосы ¡^.илого ияп&з скорости переноса вддовч чеека:; сьзрг;:;:) «урбусопгкосзд - изх&нигх локальной дзесигавди. >:сзсс:п:чсскоЛ зкирш! н Бцргзш:год& т«р:о/?:ахз:чсс1аЕС сеоПсус ерз-д" IV.е. «глепшзльиого уасллчеггля ангрсп;;::). Учет только иолепу-процессов при расиста £ приводит к кзреадько больший она-чвнаг.!! 'О и волн» откуда сдсдузт, что п рсаяъке-л оке-

ана одкэзре.шагэ с точешии а волгшя доаас* суцзсгаовать с^сстс ил;: по отдольнсст»: &)1&шх;£сст&3исл турбулентность, б)ргбота против ьрхимодогах сил (у.о. пэренгс насси с гразатоцаоннга поле) В §1.2 производится группировка явлений и процзсссв в заг-п-с№*.оогл от пространстзетах ыасатаЗов» позволягкцая понять иезто I

роль исследуемой проблемы в оби;с8 картине гидрофизики океана. Диапазон пространственных масштабов I- 1Û8 с»! разделен на четыре интервала: крупные масштабы 11000-10 пм), средние (Í0 rc.f -100 м), малые (100-1 м) и микрсмасятаби (lu- 1 ел). Огнсептсльнзя роль различных процессов - течений, взхреЯ, вот Росби, грсгитгиргокпис, акустических и капилляршыс поли, турбулентности- доухнзрпоП и трехмерной - меняется при переходе из одчого дч?г,.гзспа изазт&Зоз в другой. При это« существует чет;:?я тсндс^гя уззлястй случаГ.из-ста, трехмерности, затахреппоста прл от бодыак :::.cr.¿z6oi

к шжьбзд» что значительно облегчает 'reroiyt опясппз провесом н отдельных инторзолзх.

С течки зрения ютодгпсспоЗ врсгллсС:

анплигудней структур:-; прсг^зссп есотпс.тггзуг'г .vt.tvs -

прсстргист2с:::!::э перргтел (гг. i елллтл по ?; , : ь

гсррэлпт'-il (г~л ne п-гототз),

псстсЯ (пли xcpa:;îcp::cr;:'ï-cî;:-e œ.'^s). Д1л печгл: /п .

тсчпссткэ s чл-гу,:;? ::;Л, г,л. дч-: í.-rr.-r;'«

кого стяеягзя прок^ссс^, ¿s - i'f.sç-

ряястасппоорас]тсг?г:'.з, ».т^схг.-гес.к.кс.с'л - к сх-гх.ч

негду деггг:: сгф-чг'егг-": сСртеч ícorrct-crr.er.Mú упа~" хгролтерист::кгл и сгяггл »rery-.f ч р-глъ:::;" процесса4:.

В §1.3 д'нэ фггзгтч-с^еа л стродол^нпа :rtyTp-;î-:;n:

поли п методов полутапл о тгс:. С ppcrrî.-т

сппсспоЯ ЕЗ- проямкзйз о ймтрше я Cosi-rm: зертпгггльпг: клкх изожпяП глдйс*'1с:лзсеп:: аср-г:зтрэз, пх глагппоряодгсоегчоз простргястаетгпаа и врсгзккоЯ стру^ауро, в ползло*.""? зен поЕпгпт:?: п попкгеяшх грздкс:гесз, чорэдук^ясея ггагкперзодочевЕЯ в np?cïp.~:t-

стзе и во вреютга. ДяпгмячесЕив аффекта ЕВ проявляется з пг поз-•

действии па поло плотности и роэлкчшэ тола в море, nepcîfc^oinsa пассивных npiwccoft, згеимодеЙстЕгга с полем Ерупкскасзтсбпах течений и с »»олкомаситабкой турОулентностьо.

Измерение скоростей частиц во внутренних волнах технически очень словно, поэтому при наблюдениях ВЗ следят за изменением какого-либо скалярного параметра, колебания которого с достаточной точностью отражает динамику ВВ. Наиболее сироко используемым параметре; является температура, но с некоторых случаях (больше поток;! тепла, тонкая структура и т.п.) это ио-т,ет приводить к больше по-греигюстям, доя устранения которых создается специальные изизр::-«схы&хо e;:cto:ci.

В §1.4 да;;о опродэлешю и физическое оппсышо турбулентности в cííoaHí. Наиболее кркоз ео проявлен;:? - интоношюо локально© кс-р- ссек свойств: шпульег, тапка, соли, газов, взвсссй

к i: паасавш* приизеой» По гориакпалыиа кспраглс-

5....-...Ч гдг ^ао»;;^:? д_:.:лснйй огрсишока' только рссысрсми басосГ..;^ :: í rea tp^ir.;« сф^зитшиз когйкц^гнш с&гка «orjv c'j.-l ь pao болия иолгкуяяр!ии. По всряшагз, гдз iíoccví,-»

с': и ерзаггодзгащ склпя,

t-:crуч Сип tío. д^^-четеро порядна бодьез иоловуляр;:^:. • Гааг^д^с::::; с^с.'.сг-« кухрз *урбуяоишо8 sciai рззко отличасго;-: ti Г с кз?ур£/;&::укг: ойдезик rotoiíü, что создиг

аглс:::;л к .его следствий о пемкро' шюкае

n¿x; iss^opcsaa вурбулвягиоош 'В Моро г-^л:-vcí: в-Зор cnovcuu oícsotü i; кообходогоогъ сочетания догедлзац;:;: пргцозей по крос5рсастас:ао-вр«:о:йса воордаиатеа с больсой проч-нэо«.а коззтрувдц» праЗора. ОЗсукдаэтся краторан', кояорио позвоас» суд:.ть о качсотиа и выбирать налболоэ удобный способ измерений. ■

В §1.6 обсуждаэтся п дазтея определенно понятия тонкой структура. В соответствие с'КЗЛОгОНЗЮП в 51.1 концопцпой, что раояотзпэ пяди структуры определяется как локально инварианты опродзяеккизе процессов, понятно то;гсой вертикальной структура рассматривается в евлзи с процессоу внутренних вол;:. Тонкая структура являотся í-cf;

частью пространственных неоднородностей сряди, на которую практн-ческн нз реагируют крупнснаситабтго процессы (течения, синоптические вихри и т.п.), но от которой существенно зависят ЕЗ, П--сь спектр зосмодных внутренних гравитаниотмх коли 'у,-'.у уссм, «еля уч гыполним фильтрацию на инерциошюЛ частог-э - г.тл :i t'j'n? ;' :л граница частот для выделения ТС в об~'м слу;"), f?/> f7»r»<*7f -ту г.ееможгэ периоды ЕВ лоааг в большем 75 г:'~'лг".г), '.'Г)

~;сгут существовать олеиенты структур-!, if*. :: :р<*,7;';:') ;* гн^о-

70*:астот5мо волны, по исчезе"™тз гггл f7.T"'Y"<

•fc.3737:snc гати. ПгрСССЧСГ"*3 Г^.Г'.Г'П Г-^Г'^-З .'! П

я геггу, 470 x^rjrtrrrcr:^! ПЗ п 7-3 гсгут Л-т?» с-г— ." .Tt тагьтгэ с сгг"":г:~;п:С! -.:Л m тлу:г--.

г:.?;тэ гт~-у •■':~?рг-?д'"< сср-—......Т,:

гг.л rvr-cm 7Z » r'srr~'r,ri7.*» Г-.'с.т».-::

^•/Л» а)

::."пюго искьпэ глуС;:::ч с"тг:я г.'Г"/? г ""-7 г: i -3 ;-----

сторонней £:ubvp?szv.tt a) m :i oc-

от~отстзу~'г^!х1"руппс::асзтг.б;"г|-рс*усс""г,-- -/n группе

irpyitTypy 1 ^wi stiucture) % <5) i---:"', n г'гг-рт«™

Zitf'-¿VN'1 - Д-'я отдаления о? гпгфсструг^Т'Ь

Глаза 2. О^смзрпю статистические гетрзкгерявтняя колебагн'; гснпоратури и спорости точотаП в спсатэ з масштабах снутрокних гелт«,

В 52.1 производится анализ структуршх функций и проверки ::з стагдспг'рнссть изучас.^к процессов. Главное nmwa'nie удслястсгг ::зменспгэ статистических хараптерлстип по вертикали. Построит* га-срссц пространстзстых н времени?« структур!!1« функций, нронп^од->~ ;и оценки скорости распространения возмущений различите мректлбеп. Сопоставляются етруптурнтгз Функции колебаний т^шорятурч и скорости течения. Показано, что в масштабах порядка сотсн ветров мог.ет бить

существенной роль горизонтальной турбулентности.

Большие вертикальные градиенты структурных функций сосредоточены в слоях с.максимальными градиентами плотности. Обнаружены случаи, когда энергия температурных колебаний, отражающих, главным образен, вертикальные смещения, увеличивается одновременно с уменьшением горизонтальной скорости течения и ее вертикального градиента. Это явление интерпретируется как возможность генерации внутренних ноли за счет вертикального сдвига средней скорости. Большая перо-мсгааеиостъ ВВ с длина:.:и до 5-10 км и периодам до 5-10 ч обнаружена в результате проверок на стационарность по средний значениям и по дисперсиям.

В §2.2 производится анализ одномерных распределений вероятностей колебаний скорости течений и температуры. В настоящее время доминирует представление о нормальной зснопе распределения вероятностей для ВВ в ог.оанд. Детальней анализ показывает, что однозначного и простого о'.'сота па Еопрос не еуцзствует. Большшство распре-делегшй кузст закошу» оошиотраэ, прачеа енагс аскиаетрия часто ио-няотся с глубиной, что могно связать с теорией нелииойиих волн 1!а-гаарда. Бокоьпс плотностзй вероятностей при значениях

аргумента ьОлиса + С' четко указизьат на волновую квшшгариоинче-екуз структуру рассматривает колебаний« Преобладают два типа процессов: I) су»ыа синусоидального и портального процессов (трох-Еор:лшша распродолсаш»)} 2) пераодаиоски кеотацаойарша - проаэ-Ездзки'я пврподлчозкой функции на случайную нестационарную. .

ОтфильтровиБакио ксааонбит с иасатабсаа больше 2,5-3 им привод«? к однородности распределений по вертикали, что говорит О '«ан-донции к статпэткчсскоцу подобна процоосоа на раз пах глубинах ь наиболее 1!асш;ст<оу кнторгала иасатабов £3. Колебания скорости качения можно описывать распределениями Гаусса или Рэйлея в слое, но глубхэ аерхнзго ториогакна ото шоет сшсл только дал ие-однородностей с временными ыаелгабаыи меньше 10 ч. ■

В §2.3 производится спектральный анализ наблюдения в трех удаленных друг от друга районах Атлантического океана. Пространственные колебания температуры в масштабах 5 км - 100 ы имеют устойчивые спектры вида к~3-к~'1 с увеличением крутизны вблизи масштабов 200-150 м. Временные колебания температуры гаэют спектры си* да о'2 -to'3 п характерный излом с увеличением крутизны вблизи частоты Вяисяля. Сравнение характерных точек пространственных п вр'з-иетшх спектров показывает, что неоднородности с насатабами 2С0-150 и и периодами вблизи частоты Вяисяля переносятся практически со средней скоростью течения.

Спектры скорости очень близки к спектрам тенпературч при t;a-лых средних скоростях течений й сильно различается при больппх средних скоростях - при этом резко уизпьпаетея наклон спе-

ктров скорости за счет уветюганяя энергии гисоксгастотгах ¡то"пон~т\ Эти компонент, раепростраигап^еся со сродпэй сксростьэ течетт и isiesapte масштаба 100-500 «, очевидно, отражагг? склад кйазкгер::??"-тадыгсй турбулентности.

Большая степень ушшзрсаяьноств спектров колебаний тегетерт-турп, обусловленных, raonsst образра, гаутроиикка волгла, wcrs» гетать несколько о&ыкшенвй, пз которых принципиально ваядоя и раз-япчташ явяшгея насыщенность всех иод па кагдоЯ глубине по крпио-ряэ равенства-фазовой и ерэдкзй скоростей п внутренняя д'?иггг:::\, т.о. нзапгайлиэ взогмодейетгая п поле БВ.

Вертикальная структура спстстров тс-аторатури я скорости ;:вр-и;-тсразуотся внтсксне!Ш!!н эигаяутша нашггунг.'Л! в слоях с n-mto™* s-ЛЫП."'Л1 Гр2^1СНТК:П СрЭДН1Й ТО!Пера?урН И скорости. Д1Я спсрсс.*'. картина всегда слоягее, чем ддя температура, причем в верхк:« слоях велика роль лраг.ош'я вектора, с увеличением глубины опа pwnv уноньпается. В районах о хорош внрачонкиот колебания!«! всригоаль иого градиента плотности (ТС) спектры ЕВ всегда хорем •мгрч-генгао iia1ccrn.f51.a1 кол при йогах волновых числах и частотах, таг? и

ihj-: Go.'li

В §,'-'.4 рассматривается распродолеиия спектральных оценок для bi'.yrbj.iH.ix s-оли z окесхс* Дискретность рассчитываемых спектров приза счет «глуктуачастоты в полосе ди) к искажению спект-оценок, увеличазвачвмуск с увеличением крутизны спектра, foe/..штатом явльотск асимметрия распределений спектральных оценок. Бч-орлк, повиддмому, основная причина асимметрии распределений -

перемэгаемость поля ВВ. Анализ эмпирических спектров прс-о'.-;=-л:ствен1шх колеб&шй температуры позволил обнаругить довольно рос..се- изменение распрэделзниП спектральных оценок, переход от близких к нормальному при Л > 150-200 и, к экспоненциальным с полояд:-г.асимзтрпел при Я< 150 ы. Масштаб Л = 150 и соответствовал ь на^еы случае тол^шс слоя Bsp;aidro тармоклнна с иаксималыо:-градиэнтси::.

Нологлтсдишг! вксцоос и нспосрсдотьзшшЯ анализ распродала;::;; троятностой приводят к выгоду,'что готические довзрителышз кигер-валч доя снзкчрслыЕлх одзнок почти гсгд'3 кеиьпз, чем обычно пр:иг.г-v.T.'iua в предлоло-^нин нор:.!ал:.1:ззт;:. Соответственно агашега докг-t''.приышо вероятное!«.

Получена омппричсская £ормула,аппро::скыиругцая средний ел с-¡¿р Ш из рассматривазмоу полигона:

„(4stxp{-V5i[ln iff} К/к, ±30, • . 2) / 400 (К/КсГг } М, A■.'ZS-fffto.

Глава 3. Двухморлыз С5'а1ПС?;г.;азк;:о характеристики кслеСс::::.". темноратури и скорости п масштабах спутрспппх волн.

В 53.1 производится взаимный корроллциэтщЛ анализ. Взгии-о ког? злкцил колебц»;?. температуры ейн скорости па различны;: го-р;;г»онт&;; ¿окадьинэ Ьуфокты топкой структуры i;

1уро'улегт!Юст:-: и потоку пелслов удобной характеристикой для сгг.;-' Щ). Вздикции 'корреляции ывзду временными кслебанлями разяич-

:":x :tc"nc::ciiT скорости или тгмпорптури и старости в оямх и •:-* зе точках при нулевом аргументе даит значения интегралы-:« t.-/. ■!:..>• импульса и тепла.

По сдвигам максимумов взаимных корреляция пространс/' ••: колебаний температуры на различных глубинах получои оценки . -.г -тикаяьних скоростей распространения возмущения 1,5-3,0 см/с. Г-.v-ченпе вертикальной структуру корреляции температуры па разлив г : горизонтах и разложение на ортогональное составляйте приводи':' гчводу о хоронен соответствии наблпцасях колебаний тсорзтячсс-'сг предетавлешпэ о линефшх внутренних волнах, позволяет оц«ччтъ модальны!) состав волновых колебаний, преобладало наст 'год и р-с нространснио тсплсвюс вог":угдниП по вертикали от Bopxnei! гртпгч термоклппа.

Поле скорости г*«5от более слошут? структуру, чгч поло tcvh-pifypi, что шра^аотся в сложном поведении лэапккпх коррпллп? скорости па плоскости TZ, больной их |'еся.",трк'-шост:!, сглчг.".:: "ai KancK'syHOB, отрагсг7к *::~р"плст;ость процессов.

При осреднении за пэр'тод порядка подели горизелталм^'-э пого-::н ;::„'пульса з наблюдениях :г:оли чакекмалыгче пчпепия кяряд-

m деелткел сч^/с, а горлзонтачг.-!'!^ потоки гопла порядка од:*лп<д сч«грэд/с на горизонте 25 к*, п стрзтв^щяров-.инеч слое m тропой •'СПЬПЭ. Для ПеОДПОрОДПОСТеЯ С ШЧГЛОД".'«:! ?'СНЬ'П 10 t|*tî »«Ткевчаями»" потоки импульса сказываются того го порядга я »'пгу? дт-о yr.-v»'-»:»-гаться по сравнена с пол.г.'ми, потоки тепла у?«.?яьг"'зтся на пор-' ;•• о ггасиодиороднсч слое, в 2-5 раз я страт::Т',!,:,р";:."'!П!:'!> Пнтогртль-гпэ гзртикальш'-э потоки ¡"«пульса и тег.га, пг.тзпен'пл по ггглпгп" льт"г! с пено^ью уравнения иерззр'^пссти, имеют ••г'.пег^льт-:« г»»" " -к::л того ге порядка, что и горчзсптг!шл:в, и приводят к п1."! кооф-1"Циента\! порядка I—10 см'"/с. Постольку г'елко".^ трэхиорпая турбулентность-япленио лояалпзовпшоо, а б«лыч<» г'-р"'"-

калышв перекосы наблюдаются повсеместно, напрашивается вывод о нетурбулентной их природе. Альтернативный механизмом должны быть, невидимому, сами внутренние волны, и соответствующий анализ будет произведен в главе 5.

В § 3.2 производится взаимный спектральный анализ наблюдений. Спектры потоков импульса и тепла в высокочастотной области в большой степени подобны спектрам колебаний скорости и температуры в отдельности, но на низких частотах заметны различия: до периодов 40 иин на взаимных спектрах практически нет участков степенной зависимости ; спектры потоков импульса сильно различаются даже на близко расположенных горизонтах; спектры потоков тепла падают круче, чем спектры потоков импульса, т.е. соотноиение между этими потоками сильно зависит от масштабов, которыми они осуществляются. В некоторых случаях отмечены больше максимумы в спектрах потоков на высоких частотах, близких к частоте Вяиояля.(периоды 12-15 мин). В целом степень универсальности спектров потоков значительно меньше, а зависимость от района наблюдений значительно больше, чем для

ЕБТОСПОКТрОВ,

Вертикальная структура вашшных спектров и передаточных функций очень своеобразна: пространственные колебания доволбно однородны по вертикали вблизи горизонтальных масштабов 1000 м и 50 м н . иыеэт довольно сложную структуру между 800 и 50 ы и для масштабов больно 1000 и. Временные колебания хорошо связаны в интервалах 23 часа и 30-15 иин, но резко усложняют свою структуру на периодах больше 4 часов и ывнылэ 15 ыин. Это проявляется в наличии замкнутых максимумов функций » //¿у ( иодуль взаимного спектра и передаточная функция для колебаний на горизонтах ), т.е. в больной избирательности стратифицированного океана по отношению к возмущениям на различных глубинах. Эта собирательность в Гюпщюй мере мокет быть связана с тонкой структурой поля плотности.

Гпспичтрииарччй в §3.3 двухмерные и условные вероятности от-

рагают взаимодействие процессов непосредственно и амплитудах колебаний интересующих нас характеристик и опазыпозгся более чувствительными Зункцикчп для описания комбинированных турбулентно-волновых процессоп, че:л взатснно порроляцга и спектры.

Ориентация изолиний двухмерных вероятности под углем 45° гг озяа //, ^ (значения колебаний температуры па горгзочтах г'), еккетричша положения »агепйууоэ вбгпгн зночекиЯ ± &

ТЛЯЩИЙ"«! ПрОЯВЛСН!1Я!1Я СИЛЬНО.! ВЗСКМСЗВЛЗП КОЛОбЯГЛЙ КЧ Р"?:?Л!!Ч;П1Х

глубинах при наличия нсбальсого тасла вотнэшх |.угоэ, обеепечпвпа-купе взаимосвязь »гезду а^плигуд-ггл колобипгй ил уд^лзтг.тчх горизонтах. йиьтрацгм довольно часто пртзод;:? к ясолпнчпч д?.уР!орчоЯ вероятности, близка; -г ченцентг-гтегг."' екрдтиостг:?, что пггпгглп огрзгенксч тсндспг*'! л статнзтячеспеЛ нэчвгпс'.-'эсги колсб^Л при ут.гзнызегстп наспгтабол. По?::слы.у гтептабпри .-»-се:! "'■}, п.-сг'гг-уп 1'ЗЛ1,чтобы ОТПесЯТЬСЯ ;>• "ГурЙуЛСНТПП!, ТО 370 ТЛе;::?С '»ГКО прстяровать гак 1гс-.?аг::с;г-:сз раэгитиэ кзкеторе! тгети корогк^сл-кгвах кс'лтененг спектр*.: па раз.тппге пл^'г;:?-:: тонкоч структур»». При взапше! спетгрсгьпсч сполвге ?то яплс¡т:-.о отря-ппеоь п у^ г-пь-г:01"И! когерентности и пзя^лег.:"; сгжиуг.к гяпскмут'сэ сетта пгт«-птрзв я соответс7гуг~г,' интервале :юлпэпк чпе'л.

Условнее вероятное«! позволят' гнят-п. нэ-гря:укиг>:озтг>, .-«••.*!-1!зтр;^П1сст?1 гявттсгчссти колсбзия!! на рп.г-;Ш:-п глубп?т: и п.»1."") Г'лтсл'гь со'гч тскоП ечг'лсгегост:!. Со'то5г'..т .услоп"-':; -"грог.тноз ;?Г! л ---лгзтея сре"г.'!!:, поз гол разделять разлитого сострллг^'гчг; и

сугвгарпсм процессе— в случае вяел"од5?ств'.п прадитурЛудлч-тгглх полебст'й, проявляться при коболм-тх л?»ялт!тудях на бячэкп рпслоло.тзн:гп: горизонтах, от взаимодействий золто^ыг, пр^ярлягпп-хся пр:! мокекмалъичх флуктуацчях даг.о на удплмч^-гг горизонтчт 1трехвергтпгче условные вероятности или с резкими псплсоктмя ?«п>. ¿'-функций, пая для детерминированных процессов).

Гвй^а 4. ШЛдхдс'ИЛ/: внутренних волн 1; тонкой структур*-' г сольфовой ооно коря.

Б {-1.1 г.рэкхад.й'Сл детальный анализ статистических с:у.:ог;и: вертикальни;: распределений температуры в шельфовой оо..„ кор;;. Б срьднзи вертикальная структура характеризуется л слонин поьь_-сших и двумя слоями пониженных градиентог, г.:. которых замитни мелкомасштабные неоднородности то.ициной 1-1:1.:, Анализ спгптроь гргдазнтов температуры и числовых статистически характерном:» пэзсрлмл выделить преобладанию масштабы иеодиорсд-ноцтой вертикальной структура 16-18 и и 1,5-2 и. Первый соответствует вертикальному масштабу преоблодсгЕцей второй иода ВЗ, вторсГ; - амплитудам ЕВ. Аналогичная экспериментальные результаты - соответствие масштабов ТС и вертикальной структуры ВВ, ио при других ай» солю «¡их значениях - получали Ногата (Л^л/а , 1978,1979). Посх драюцу, вертикалыше стоячио пода при набольших глубинах на еэльС^ каезт реальный физический слгол и окасывавт влитию на формирование среднего профиля температуры и других характеристик, помимо очевидного кинематического Еффэкта.

Анализ распределений вероятностей дкя колебьнай температур-:.-получасмых при вертикалмах зондпрозшпшх, возможность оценить некоторые валаше сродни с свойстга 1С: характер с.с1их.;етр:а: ее;: поклтих и пониженных градазнтов, усоявчсикэ тсплозалаза всего стратифицированного слоя па сравнена с профилей прл тел

ро разности значений температура и саду верхней и кпгпзЯ границей! слоев и т.п. Распределен;« вероятностей для вертикальные градаг::-тог. почти окспоненциадькоз. Поскольку такоо ез распродолеикэ бмдо получено 1Корабаиава, Поздашн» 1976) дм горизонтальных град:с;;» топ температура (при нормировке на соотвэтствук^ю градиенты ргс-нре;;олчния идентичны), то иозаю^ предположить, что горизонтальная ТС (мпсктаби 100-2000 и) ягля^-^л выходом на поверхность верт»:пг-пмюй ТС, либо образована под воздействием того ке иехакизма.

В дальнейпоа будет показано, что такта дэмлыю унигорсалышч лэ-хзнизмсм могут бнть внутренние волнч.

Наиболее аа-аша результате! раосчатрмсао-шк ¡пбл->д?ниЛ ягля-зтея установление с пече-^п разрезоэ кор??1.-циЛ гтргчг-

гпюго распространения восг.тг.зииЯ течлертгурч сверху •.'•таз со срлд;»с:Ч з::орсстъя 1-2 и/ч з период-! херегзго р.г^лтмл па'/г.-оп коротких ГЗ, Пг.ч стсутстп:п» 23 зону полс^чгсьг'х и огр-.гглог^::-:: горрол-пи'Ч »■•> :";?лп па.т."с:га я гер^зопт.гп, ?.'5. гегчу-::::^ г^'Т'""

.па глуСлну из рг.^озтрг'.г^'сь. О......! г-!; : с> ■:•.•■'.-

':"!г;гпгд гаргспагапоЛ сс^Т',Ч7'Г'*рсгог;!сгтл прчгодд? -»«отг:***" < с-г/с,.

3 М.2 г: с я ?г»утрс!яг« зогл .---у. *-

"гтгм^Л с.'Зрсзп '' с-":-':. Нпблпдт-ч:: и:;----

л Тгггсп о;:-":г::э з ргЛг.ч Г.'^о.т., 'СО0 ч.д. л я г.гл.:: • ч тт. 75 с?сг: сгу":г~: ггор п::;:" >.:■•..) гу 1 ■•.••; а ;""' '

с'ргглп;} (дз г^грп с^сго-.с; •} стгч ПСО'СТО г 7 ч ' т з сгхо 1С0-"СЭ м з С^с""*-! ', г:о ко- г

.'.......... '"с:?") —п : ч '"ч

.• г;.? сг.",т.:гл *•• :•:.:•.;- о? ГО до 1С:; и з ?;-;сч ;.•:•

:: 'т: Г.0 & -'.0 :<, з Охс?с::г:* Г

*:тэ гс~с~~? о рггпрссгр"?!гп"1 пепг: т'сг^гс'^гг.;г?"^ э со-

сргсггсрЗ г'/;.--! гегнг.ептл.гл ~ Го'',

сзгсрестп ?:•-*::! 5-3 с:?/с. тт-ч:: ~зл'| п ?•-••?<•.•<

с? перхизго и ппгддгггего с?о--п сг.огггл, гоп:о сплзат:» с едггтеч сл'.> т.?

г:рз печга псстояшшсч сроднгп значс;г:::1 ""сгот'1 Г.г!сплл.

сгсргз?» ссстаглялн с"1 и Т'сгп оч^иь (¡лнпг-п к т.^-тг-

я п^гдзггася поли, чтз уггаг^о? т поггитнссть рояпггглтт^г''-пото:га спорппг из сродного тз'пния со пгутрокнио зодич, структура Сила слсбо ецра-гом - только п пид-? одного-д.чу.х нс-^с"

• uv -:¡) yiuuibiíi с масштабши - 10 u в нижней части термоклина.

И § 4,3 ыиниизируются особанности вертикальной структуры ujuiiepai'jpu ii ЬВ в aune шельфа и непосредственно вблизи его Гранина . Hit о<.-1шиашш пространственных разрезов показано, что перед границей шеяЦа со стороны ыаря возауцания тераоклина с большими afüi.'iif•(•> дгши - чщч всего в виде опусканий типа гидравлического [цм'.па. Непосредственно над границей часто наблюдаются болыаие со-литшюподосншь волны, а дальше к берегу - пакеты коротких ВВ. Поскольку все описанные явления четко выравены в периоды сильных приливов и при отсутствии атыосфоршх иозмуи^ний типа интенсивных циклонов пли таГ.фунов, то uoeho предпохогить ел едущую последовательность процессов: ириливо-отлиыше течения пороадаат гидравлический прыжок, тот рчзруиается либо при двизиипи на сельф, либо вследствие алнлитудной неустойчивости и порождает солитош, поторыо при движении дальше на вэльф разрушается н поролдают ракеты коротких внутренних волн. Оцонки отношения ввергни гидравлического прькна к оперши волнового пахота 1,1-1,25 не противоречат такой гнпотово.

Наиболее суи^оствошой особенность» по.:л температуры при наличии Ю является перестройка вертикальной структура ториошаша на раасгошшйх порядка 10-15 1зш. .вблиаи.граница езльфа: он утол-рдитея от 20-30 м в иоре до 70-60 и па езльфэ, появлкэтоя елсуонты roiL'íjn структур: - квазиодиородаие и устойчивые слои. Тспдозаааз ст pcáJi'íнц'фовагнж слоев при стон увеличивается в 3-4 раза. Груп-повия спорзсть увеличивается непосредственно над границей сальфа а рй.'.ко умошгоае^сй па цоль|о, что приводит к концзвтраарш ввергла коротких ноли в соне гольфа,

Дмсгюргкокшз ъа::зи изгду частотой а колнэвш числса укааива» от мп кв.1Я1уишо?.костъ наОладакл» Ш, что подтверждает результата натурных и ía6op¿i'opivii.\ иклергзглй других авторов. Г1о типу вертикальной структура ,/ (5?) кроводеио разбиение пршазльфовой и саяьфог »'Григории на четыре зон;J, для каждой из которых рассчитав дис-

перепонки в характеристик:!.

В целом результаты четвертой главы приводят п выводам о езяэя вертикальных иасятабов ТС и ВВ, распространении возцуцегай тештэ-ратуры по вертикали со скоростями 1-2 ц/ч пря наличии ВВ, болызоЯ рола ВВ в вертикальной структуре теченяй, возиозиостя генерации

I

воротках ВВ облязп грающу пельфа праянвшая течениякз через посредство гидравлического проста и солатонов, резкой перестройке вертикальной структура тестературц вбляза гранаци пельфа с утогце-гаеи терютлпна и появзегаем топзоЯ структуру, концентрация аиер-гга яоротзях воя« на езяьфэ и уво.тачггап тсплсзапаса стратк^гппзра-взншх слоев. С учетом нзлозешзп в главах 2 и 3 результатов (бо-лъпзо потока тепла в кзептабах ЕВ, воздействзо топкой структура га харзатарзетпка ВВ) п того факта, что кзкроструктура кал показатель турбуле1гт?!0стл пралтпче'скя нэ наблюдалась (за пезгзчэтпен ог;с!п> тетатга сдоэа вблпзп верхней грагацз тормоз,тина), эозгияаст пзоб-зо"л?-ость объяснить наблэдах^пася лзяестл достаточно укязерсаль-гд^л способоа без прявлзчеетл представлений о разрупогпга ПЗ. 17 посвятила поетая глаза диссертации.

Гааза б. Сронты, г.пхрп, тегяал пэртаяояьизл структур"» п зоопяйпзтоя по СрснталыюП зспэ Курссзо.

В 5 5.1 ел основала пабяядснзЭ о зспэ пуросно - субг.рчтч-«С80Г0 Срсста (Кагаполагса) производятся аиаета етатястач'мкз* харглторзстЕЗ ТС з саг,пс::гостп с? полс^зггал по отлс™''!п:тэ а ^ренту я «зскаеэтабгггл плхряп. Показало, что рдоаь "ретт ерчдгчЯ оэртзхаяыкЛ градпетг? п полная дясгзрезя зертлкгльиоге прздеяеязя геаюратурз а еасэ 0-500 и к» явдязтел гоиотептя-.» СупгЕпзтл: областя ь-аксанумов чередуется с обяаст.тго ,

прятан гэдетугы прзпегйэт к фронт7 с яга, •типку*"*» - * '•»•т«-

< t. — Ca —

Пшеис^вность такой вертикально;! структура, хара::тер:;5ус«^я •."«ir.pcnC: ó* колебиви! Tctaopatypu с KsciT£¿¡£¿r.;

. IС-0 себя сбраоон, т.о. опаки скс-

С t'^ Iío-s^.í:;^', (.абледае^ал ТС

с п в оавлскиости or

,. :.ecv'\(Jc5 t.c..:c? Cirro г.гд сидс-.-^-.е*, тк: к стпцугкруьдлу (сгто-

р:.-.-: по'-^оликагь;;;.

Г' cHüü:ii';;*i.;c;:»ri: i>;:x]..¡;: кгисьл^ьнпл кп1_!;с,.1:юоть ТС ccci^jï-

I га.,:ги каС^гд^гсл S-.Í^I :>щ,¿pensil ^р^х^ар:^;:; ксг>-r.r. гср.исп'ссл:; x.^iccr»4; 100-159 r:;.n .л. iîT.^fo;:sv,îCS«: ходе по ¡i-Ci.xaöy, я; о

.. v'.r:.;.;- r,-.s.....e.-'iccvb voiîsocrpj-u'o-pj,:-.: eneja, езз:.:™^

r.i;. ч ,. •• ' i; cc:;- ij.c.jvÄ E;r]':r;::-: . . т и;; ,; с.о ц:.: С. . .. :: XX^-U-zr^c^

Z S s i', .-1С кэ

v. ;; cuu.'.i'i'v'i ¿S. .*•'.. 23-CJ :

к K.'-VÍ.;-«;^ из rc^curcs.*:, ucn^iwi-i }:;•

crjivrri. : a С:;::;?:; s сзхрсП. Ч:гяо и

г i.—-. L% " V0-I10 к) trsen^sa

i,-.. r:RSbïiiCïCSîye? к us-zc-zzгл'л csic;;^: cvpjvcX' (;,;v_ *«;¡.-:2 cin.-p."'}. Прссгралзггс;;.™:

r:r licva-xzars (Лг < 25 Ii) Öusizs, v^y cpyc:>-

¡.-.c...ji^ci^xv is\ Qvpcrçsit&a сагдюаа&гь

ТС о;* zcz&iiîzsi гро&сгсэ.

В 5 5.3 праподе.чы р^зулыс-ы с^г-:

тик ТС и концэнтрпцоИ г?зслялг:тсня '.: о,- , Дяояь ifpoHToa facacetî mwrc . p. - .■•, . •: " •

холодных год, раскол с.™сг,:г n.-rxî^î г .. ■ • . •

слгмостп ТС. ß цяялетчг.сягх вихрях cootdstct ■ ' -.--;•: ..:

стьп ТС н бнсшссс.1 г«лб«*да$?ся г. слоях глубже 1С'} ... :. .......

пах юнтфиу интсггягксст:! ТС (схогнч »"глягняяс..! :у„ . i...... -

ra) соотг.зтстзуе? »"TCtvy:.: йпс'.-лсд (зг. cc? ц'.-гл--v-v г* ' ' па з слоо 0-IC0 и), a vxcvi-n-j гзгесгся^ь-огтя ?С {.-s-i-r ;.* ».•.»'.— rrro-гзпядв псяягпп) - ?тче?»7м frir.ï-.ccu. ffoea{-:pa;r:ocv.; с •*.-•

ггснъсэ 25-20 м чутко р:ап'.г>г-1' »:>. й-.ГЯЛЦсрсу-.;-': гя^по^ясичзсгсгес г.о.чсй !t rs то r.a '/pe:*;: с с. ""лгу-

с PKcrpivyi'i:'! 6i{c"~0c:¡ ял:г:;тгл;а, В •.

r.z'-i'.ict структура гагрс'-питгсскх гсчс.:н. о т

с-::-*5чается, пя ггл гггл,яд, cinrcH-m пр-чглядчо'з г-л*:;я?' -.-.v. • дкгтгЯ ТС и взгя^о-у^стгугтх с iktj ^гутрпкя: -с"". Пст.-с--.- : • гздеггяэ nor-curcsciznt я создг,;п;-з соэтг'.>;?'.л:;.зг -т.:

лей гтгэтея ксо?ясгзд2П zi>\vrvn буду:",г:го»

; Гсгха ó. 1!ясяош:со i.-?:;::i:tpo-.u:Ko t.x'.pcytw.n'r. гагеергрстгсл'« pwysbTtœc» на'Хчгдгг:'".

. ЙГДПЖЭ "ГСГЗСЗ COtrí nrrorfíCCVtt ra : ••

Есргзсдмзгэ структуру ::сд ЕВ pisc:rJspt-44-C'* * * '. ✓ • стая'з гядэ стуя~:г:"тсго nçc'r'rn чпетеп Ihtc»«* ПС-)- ; -'* " ' " Пять M(2) » const , г:п:зГ;ка угггь—г-гс-: с '

nriîï од'я1, дп.ч л тр-г ггген'(что соггяг.гс.т; г? *«••„ - • . псязя в презло п-огяссг::).

Пря tartran 1С з слоя* с »лаяся:.а\'?тч..р.:: vzxtœsxbKzo ггзтгеупг* я уз.п E-ijrrrx-j.irnrix гзд .-. >'

кода sise пзрзсЯ метю пзДтя trsos расстояния m-ду caw.t с сягалыгпт значекилч Н, т?о ora о^пучпя^тсч г.иутр» с.т» с

икитудой одного знака для данной мода, т.е. слоя, внутри которого данную иоду ыоано считать первой н плотностная структура которого для данной моду не иизет значения. Верно и обратное: слои максиму -iíod амплитуд ыояно удалить так, что знаки амплитуд в них станут протнвоподсшыш, а аютштуды в промежуточном слое малыш. Таким образом, характер взаимосвязи колебаний с большими градиентам плотности определяется тремя факторами: вояичиной N в этих слоях, расстоянием мзгду слоякл, модой волнового движения. При этом мэд-коиасотабну» ТС чувствует только достаточно высокие коды, а нззйио кади но зш^очают.

Наиболоо eaaüai свойством тмссой структура ягляется го, что она приводит к появления зон ебяияешш днсперсиош-шх кривах на плоскости СОК. Прл учета нелинейных взаимодействий iiuoimo в orive ао-¡i'ix будет происходить резонансной обмел оиергин ыз;лду иодгшп, по-стсцу они назшш золами резонанса. Dpii утзеличогсш числа ступоксш с тош;о.1 структура увеличивается число рззонанснах зон к число дце-порсиошых кришх, сходящихся в один узел - до пести иод прл урох кзксиц/кзх n(

. В {язнчзско^ простралство иногонодошо взаимодействия сосредоточена иа-устойчавах прослойках ТС, причем взаимодействие сосед-Ш1Х код ко.~ет происходить кок в одной фазе, так и в противофазе -в о тем случае колебания определенной ыода в соответствующей слое и о гут соЕорзашю подавляться. Болькая корреляция вертикальной структура мод возможна и для сильно разнзееншх кратнцх частот ííp^íl СCOTüSTCTDjrXíí^Giá pOSKCCCÍÍIEJ SQmIIGSIaX ч<!ССД ) ti CCIIL» TaiwCÍl КОррС-ййрусиости Taimo стянуты к устойчивом прослойкам ТС. Таким образом, ТС является условнее развития резонанаых взаимодействий в nose ВВ, е т(.у самим потока онергнк е васглэ коду п, в конечной итоге, всз-иазюго разрубания dojhi п турбуяиаацш; отдельных слоев.

Сравнение рузельтатов численного моделирования с результатами наблюдений (см., в частности, анализ структурных функций, рзвчч-кых спектров и двухмерных вероятностей) приводит к еызоду, что наблюдаемые особенности вертикальной структуры статистических характеристик во многом обусловлены влиянием тонкой струхтурн на ED, Ьднако многие явления, в частности, больсио потеки килульса и тепла в стратифицированных потоках н само появление ТС, могут йггь в тсЗ или иной мэре обусловлены прямым воздействие;! ВЗ на вертгссапь-нуз структуру полей плотности и других характерчет;;':.

В 5 5.2 производится численное моделирование процесса дойствия внутренних волн и вертикальной структуры температур?! (ггра-екльнзэ говорить о взаимодействии ЕЗ и процессов вертикального по-рзкоса тепла, но поскольку процесс теплопроводности воздействует ка 03 чэрвэ параметр структуры М(2), га используем кэнео гргмоэд-еоэ зырагегао "взгамодействао со структурой").

Уравнение для" вертикальной кегпоненты скорости гдеткц- еяд-еости при наличия сшуаденных Енутргксис всли_

CrSf Q di Cú*- fa ' '

с граачгг^! условяяга

рсзаатся совместно е уравнение« теплопроводности, сгп(сыв**гп»м vn.-леннов по сравнен!» с перяодса волгл язквнчгою ппр^трч N(2):

(4)

w*0, j? = Н

(5)

- ,;з -

Ti - ? 71 ~ Т (ö)

¡2'=í ö» ' |г»я i' v'

л до дТ

-J--. (9)

п дТ ds !

x.ip'i!tTop;;cTii!:n ЦБ ( с^сдлия \zt ç no s, % и их градааи--.л) г-хс;;л- s урагиысы теплопроводности через аффективный коэ4фщи-

Vu v.'urv: ого п;р::поса у , z s еде га::.; Л ÍÍ.Д.Капицей (IS5I):

„ 07 (Q?\z

¡;..;:o::d¡'o¡.:;wi \¡, i: от i,:>C;;í:j lo внутренних шл-

t-. .-.'í 1ц i.vj -so u (ли/сфег-га:: i t(z) со ecgî-i признака:.-;)

г-о:по;; ■ на esopom ncpu-sTpiL'.a 'í(z) определяется зна-

£ supero г.са.Т^др.сцта >í. íbiocrno, чго диссппацш.шшета-

ч:;с;:о,: or л г:;;, IS и ачщ~ти.глс;\и: со с.;сростьи na:.:nsro бодь-: л;.. I-.:J;V¿ ЦС.'.С:"*.:;^',^.:^ при^са.:. Гасгочасзсиааз

. ,г.; •:_•. .¡' .", .^i.IGJ д:;^^/»:;;;; д-иг значи-

о

«• «'»" Д") 1—JO с:.'*/(,• i. г ICO c:fJ/c i; ¡лзгл-piiai этих. iLur:

i. г(t::. гл.4). Лсрс^отрлэуя прэ-ц.сс ipüe^i-l ъ льи'.^сгоднгсгп Í-■•¿■■'-.¡лл^аз гсс^зцленго:] ï.i ^I-IO <: f'/c (i) ел^ч..:, : ; ;:: эх: с вгду vp:W3Uioîau«î ызхаплзп трск-

! -р::о.: тухЗул-нтноети, ¡¡о в случае это ь:огут

'"h ;.-.•.'.:.. ггг-'ОД-"-,'.- i- "-2 результсЛу), ¡и получали

:cvöcrpc;;:.y ::c::o;c;r: ¡л imc>r.eil Ч'('.'.} с тонг.острукаурлагл за ннтор-

ьрс. ;vv-~ .".'-íuvoo ссследоа coiin. Поскольку Ш просто

; к ;.,./.,:•;.:,... :: горелое, сбуслс;:лс;;:;аЛ

; • ••■••• ¿:...;.', jv: ;, vu ¿.с:¡o, ч.о nnoeбла-

дг.-.-, ;.; ¿г-'; í:.", ;;;.;. . :: ги^у^г.'^'лгр^ссгп 1С соотсзтетьусг;«: ¡г - :-r¿-у;;;;, *ли и с,. y-, .л-. .:;. moro'iilVtr.aazxr. наблхдсГиигс.

лот?; рассмотренная модель дает хорошее с or л аг:;-'- ■ к ••-.•• , ta, с::.т. нес не codc'î:i устраивает ¡Тлзичос»::!, coe-to.-'ö, •î фскт:12!д;й козДОщяси? л tu пода связгли то-,г-!'о с -г-'-.тче/! уу-булснюстью (хотя и слабо;!), которая, пз ks-.чн изт-.«-{••*»«.•»

наблюдениям, из является та:;;".', глсЗальу'ч v_ по?'-"-с;Г '' •

с страпфщкровшшси свеепэ, кг.:: ТС и ГЯ.

В 5 5.3 прсизаолитсп >?:ic:î4'»c:-.4.*s ендпп •< «

которые я"итзтся бо.пэ уилзерег.-пг:--!, чэч п -¡г-'"-' ¡'.}->• "" ноегь, н согу? оказаться1 бо.юг» с ' г г ; " л \ ■'.'■•г * *'г ' " тякяльнчх пэреноссз н терпел сгруглух'! a o-'.o-v.^.

ПрСГД- ЕСЗГ0 !.'(;•*»!0 р*!С?ГЗТГ""1'/| ];■;■" •• :. JL -.v: . — '

net ш'ллнтудч. Cooi:"2Tcr:.y;r:":rr рг^отч бтпо. rr-juvr ~ т1-. ,

Леоиопим, !':!рспо:!т.с::';м (ЮТЗ), чэ .«рст» чс:---/;. с :ч у "•*""» "'•'•" результата ''чгс.тдгг (<•''. Il'iaus". IV35). Ih i.r-.y -ч" , ' •

? - -jz'fr-iïlUjiZ-xtysin

do/а?. - и /

т>\

BCvsri ifrc"^' vy.Ciri :: ос:.-", -.к

острчо гр:бпч « г.с.";г:гл гп'чгг! гг, •»/;'.. сс-ду г.гч " H/2. ".-"ч ч •.• •

ППОТИДСПОЧС" ч)»■

."» с:г i стел ч тг-: г"- : • ссч-ч ' •: м •• : ::сгде'1 vn^x стуле илу з r:c-r«--~n" гу'Т::—..".ч ясгпг'Ь cii~:r::i "то г-ч< i : -,:::гч:ч

сбхо.Д!*:"i -л—•;;••!••,■ г'\?;г"'г;:1 lípr; ч'-гч;-.'i ■ пез.тэ ¡¡"■ччг'ч:?;-:

•«я угп»-!.г.!стт> гслопу,1"р;г;о прсч-'зг*: г-».',-; • ¡'.■'¡•tí0-1 cjr,-35Tnc:;:%"ît ддл 'i

?c!to2 сво.»ст:> кз.хтется, по~:к>.'г'Э"7, ctcrîcc1 aosinr. ííf-f во^чеведно-« рчспрсатр-л—

£ ® A(2)st«^ ™ asinmz-sin(iix - cot), ^ « sirup = атн~*со$тг-с<Х(.их-<jt), v/ = -coAcostp » -(¿)atinmz-cas(KX-bit)t a - аиС^'сацо = amc cosmi-sinikx - cot) дак ксипонснг егексова перекоса получаем:

^-rlhsiR«^.«»«..«,

Пр.; u.-.p^-jiiw: bccii a " 3 ы, /м » 2Я/50 if1, Ь 1000 и, -С »30-60 иа, с = 0,3-0,& :«/с псгучим 5-10 ед/с. Во фронтальных и тедьфо-¡.•сг.-л, u lazxs ¡;а границах сшюптических вихрей горизонтальные

—2 Т

гр.цдеьш гсг-гаратур: ыорут достигать значений 10 -10

my Jv;: s; с:сй1£з. Hwzz градиенты стоксова переноса на вертикальной насзть&з одна;; код,.; нь^зут за вреда порядка суток к дополнительна. рааиэяи t : 0,1-1.0°. Поскольку процесс идет с волвзи-сЗгг.;.'.':,:! а.»шл> (появление слоев с повышенными градиентвш гяотиозтя спектр ВВ, увеличивая поток энергии в выс-i-.-'f иоди, то пгдуча^а натравленную тонкоструктурную эволюцию средник pucnpw7w.4i.il:u. ¡;ш наличии ВВ.

D оиъ-шгсх u^Jiii, гда горизонтальные градиенты средних полой ллошсста пс:: огеугстыи внутренних волн шлы, механизм образования 1С r;t..; бол^х вертикальных градиентов по существу остается

том >.э, поскольку для коротких водн роль средних играют градиенты чолр;"(, (¡сржруе'.с.-э дяиккыш и низкочастотными ВВ. При этом наиболее :ггно г-истуиает роль вз в перемешивании. Наклони изопикн, создавае-длится», к клзкочастотнша! волнами, приводят к тоцу, что части->гч, дъидуй^ося под «содействием коротких и высокочастотных волн,

(13)

(14)

(15)

(16) (17)

получают дополнительное вынужденное смещение по вертикали. В результате появляется вертикальная компонента стоксова переноса, которая равна произведению короткой волны на крутизну д$/дх длинной

о _

волны. При типичных значениях дг^/дх ~ Ю получим ~ 0,02-0,10 см/с, что практически совпадает с полученным« в напих измерениях значениями вертикальных скоростей распространения теплових возмущений (см. § 4.1).

Тот г,б результат, но в несколько более универсальной фор:-э кспно получить на осноаа уравнения теплопроводагости.

Пренебрегая молекулярной теплопроводностью при нулевой средней скорости, уравнение для средней температуры 7' гогло записать я гидэ:

ш»

дЬ .дх

При горизонтальной неоднородности поля те:-.пер?.тур! ЕЯ будут нелкне&ваз, но локальные дисперсионные характеристики ВЗ з нулевом прибавлении Е1Ш соответствуют гармоническим решениям емда (12)-(15) при издленном изменении шятлитуд и зелневого пела по х, и лохалыше потоки тепла такгэ и,ото вычислить на оснозо этих решения:

йТ« йя -Лын'зиМАзЫу-^+Л1!?1С051Р^) =-|"Л'Лс-|^ . (Я0!

с. г:

Поскольку уравнение (18) рсзается а мздлегагд порем®!*™* ^ х (по сравнен™ с периодом волны X и длиной волт! А), при т<ст-пии дивергенции потока тепла необходимо учитывать пум:«

туда н волнового числа.по я . Для об^эй сценки уо-кнэ пргшп'ь r-.-r.v-

•gg хгсзяжй/ zcviv'iiTidc?) Миоснгсш згой v.i ojo!":c-:olt;H «f¡c xrazoio-: з cooHoáca гаоо::охэ ¿»a ra T.*o;.?.<erdpo n rdir-tcdta .•*.»

-т?::тисГез cu тоопгЗга triisocc:» ¡boxcvssj Zp/j.C axir-nxl'^

ZQ ~CÎ! , .i ? ??

:<пгэ!агес (S3) 'оапсчз n tbxp/'£a

s T,oJ,lO m rg/f/.ö) raiüoa Aîvkîâî:: и г-'^'.п^у'Лоз цг/^ссэ

ccácn члксссГгз oKx^i е'йиьЛЬ ем гяй^Лп c-.toilcz-i o\f сялгила з ? :~So'o:i xr.V ♦ n Гр/bQ) rr-izoiz- .-»о-гтл ::

í.Ciíj) zp/jß с zarrones •EIÜJTÍ.VJJ ^VO^kJOJ í.-.:.--—Ï ¿rem SÏSII orrffiö о:тГЛ:: '-■?: ц

кгят.'Лз ¿г?*.*з .г о in i::î ~<J/jß г~o<} э х-:.'

" ; -

-С гЛгЛ'сл^г'з т.* ::ï *' "'•'" г: . " '.' ' '.

rJ:: cîî> iû*::::-":. сз г :

г ч^олс^ fn:: г;; 'rrvrv.'.: с T--ÎÂ."Î23 ггзлст.с: z'.zizvslrr.

"Г » ? 2 -P' ГО) « -jrj

я 4irsíireo cirrcn (ох) сэтггггакК и 'таг/г-птс-л::'.! ог.та гтшга rrsicv « » г.о líoj^-r-snro (ig) *(оз) з , «

- sv// юагяфяз f-'joj -(G55I * №?JfJi ~ V ~ *5

ьтасж&п с:кзсhîuoîurssw rotr^ft'ey г^Ялигюг? и (л)« тпгэ:я» 0<î020srr03 ийГ elften я c:-r:sc^s-Sísto) кггггЛ !;:л!СиГг5л в;-?гсгса:га,.г*.гт;:; g • s оч оячгал уэгэ

и z ou гшгеомеа иггег^'з гямзгг» «к cvr.;!-";

Интегр^спс-'-'О (23) г ri ггхь-.гпа '.ci ..;.-,;•» г

хорггэ г "■'-'.-. г ?с прл.1- по-г'¿--3 VT~ ■

tfj îtssb'ji i: с a err il порядна 30-50 ч>с з C^i.-a о

го т (20) кс:к;а -.'.сзг; пр

¡ям 10-50 c?r/s :¡ зегго Лпенсяс-

го ислч, херто ссгласус?сд с

В 5 5.4 r,-?ce*fCT75«! с;э с-"и йкигсгц гоздпПзт.'гя 33 ид гэр'.гтг-.тг.'ггез п;~г-5гг::г--:г;о к ^с-'^гсс^г^г-з 'ГС. o^ycic-rc.-cvl îc сто з :*c~J ггл"с.'п:.'сг:: гсрит-г-ча-илол ryr.^y,-:- ï-

«!сз?ь о cor;:: r-^^i гл. 2). ür-vc'-c, то

с:э гсрлзсг.'мын'П с:г.:г;сз м-i ^чз.г-узл-онгсг;, o-Jj-'у:—; ГЗ, ътгсггз:;::э дег^-сп г: тст

его :i crc:rc:'ï z "с,гу"::гл Ы ¡:?. ^íiuirrrc. i'i ce;;.v;.

n f'"* зс.л'гг.ч u т ,-v лг- ■:-

nv:c:t2. слила Q,„ н д»я «/г^реглг'л по.-нсго потелл гл

■t. « ÏÏT7« fc^wavi«^ • ?irt?.niz - iil. • (P. '■}

<' " ■ ou

Ü., a v/f «-¿tf-Vwirstnífl MmZ • , VÍD)

¿¿trQ -fe* astíC':s-c:^iL'iinz* n-sbiP.r-sin^) (

' or ' ^

Езггпг.гл пеглд 0'tf/a2 з (2.1) .".""i зч:'.'--'^*

« 100-300 :t, о> г. ю-З-ГО"1 с"1» й « lO^-IÛ"4 -Г1. s - .?-TU м -л-

о

с? c;o:nty /л я 0,1-10 с: s Ys, т.о. sczwr.? ?зго га исгя^ла, "то для сслнсзого я § 5.3. ■

В 5 5.4 рлссг'огр'п ?arïa друглз аспзхгу йсп.'годс^стглЛ тур-г'-' aoinitooTrs с ЕЗ.'З чаетиосг!, форг'прозапо т.г: зел с раа.-нт-ч

К2Я80К1СОТС5Н0Л ?^ТСуЛСНТ;',ОСТЬ.Ч VC"îCT Пр!ЮОД!5Т!> К9 только

ступенчатый проф^ляы, но и к генерации ВВ на границах этих зон, поскольку' в спектрах турбулентности на иалых волновых числах под воздействием стратификации появляются максицуш энергии. Возможны так-ко ситуацщ!, когда толщина устойчиво стратифщированного слоя мень-пе тоЕуШ верхнего и шгкиего-турбулизированного слоев. В этом случае турбулентность в потоке будет по шсштабам и периодам модулироваться волнам в промежуточном стратифицированном слое, вследствие чего в спектрах турбулентности появятся хороао выраженные ыаксиму-ггг (когерентные вихри в турбулентном потоке).

В целом результаты физического и численного анализа в пятой гдаие приводят к выводу, что перетдиваше в стратифицированное потеке, если только о нерп ¡л воз1уцеш:й но больше полной энергии устойчивости, но «ожот бить иоиотошвал: и келкокасштабная турбулентность (фоновая либо лоаальная), и горизонтальная .турбулентность,• и стоксоз перенос во внутренних волнах модулируют с л вертикальной структура',: ггс-трсшг;;: воли. Б результате фор^^'ктсл срсдгсш тонксструнтурыыз ссртакслыдо ргепредоязшш всех порсаосп^ал свойств (в частности, квасирогуяяргис структуры при наличгз! хороао выраяеншх ыакенцукоэ в спехтр-х ЕЗ), увеличивается нх сартикалыыз потоки. пзрзстра:ц;едт-ся перггзтрнчоекп спектры ЕЗ, т.е. происходит непрерывное взаимодействие п перестройка ЕВ п взртикалыых структур. Но при зтои Ш под-стрзивсвтся к вертикальной структуре плотности очень быстро, за вро-;.'Л порлдка одного периода, а перестройка поля плотности под воздействием устойчивых ВВ происходит иодленно (десятки периодов), что и позволяет описывать основные черты процесса взаимодействия ВВ н средней структура с помочь» довольно простых соотнесений.

В заключении изложена некоторые соображения о перспективе тоо-ротичгских и экспериментальных исследоваяий внутренних волн в океана. ¡1а нет взгляд, основные усилия должны быть направлены на резание оргашэационно-технических задач для постановки комплексных, длительных и детализированных экспериментов.

III. Основное результаты.

В диссертации отражены следующие основные результаты работы автора:

- Произведен (физический анализ и диы определения понятий процесса, структуру среды, течений, волн, турбулентности. Предложен критерия разделения внутренних волн и турбулентности.

- Даны определения крупной, гонкой и янхроструктури в связи с опрзделенкыми процесса;^ в океане. Сформулировано соотношение неопределенности для внутренних полк к тснхоЗ структура.

- Показало, что оснсил-'е oso6eisíccT:i кортикальной структура статистических характернетгл хозсбсдоЯ тс:гп8ратури и скорости течений з гдсзтабах ВВ (болына зортахалыгкв грздизкты, гаяеетуп онер-гат:5»:зсп:к спсгяров, г.злсзпудг плотностей распр-зделепня вврсттисс-т:!5 и т.п.) сосрздсточсш па устсЛ'гчгшс пг,ослс;1.к.гк ТС.

- Подтверждена ггтеокел пр:::з:~1::ость линейного r.r:.¿r.r~v:i.z для ЕБ в днапазс::з г.есмсдсз ст 5 г: и до 10—£0 час :-ас-Z7ZJC3 ст дссятзоз !*з?роз до килс::зтрзв. Нолкнейьгтз пу-üzztj на казной (~100 м) и серпам (5сл;.гэ 2,5-3 хм) ксчц.гк р.с-Ci:o?p3J2!oro »¡терзала «аеэтабоз обуслсзгс:^| ;viz агтлнтуд''.-

333 (проявляется в пг!»еисш!Я. знака ac:::~-!:.Tt':;: с глуб::::сП), зг&зигорязоэтаяьясЛ турбулентное«:) о »cicrrrafen естгл мотроз.

- Распределения вэроягностзЯ спззтралыг^х ецзнс:* 2Б ко пз::г>;:-сл гаусссзекип. Йз;.:знскпо s;ja:ca асгле.-.этрн'л распсодея-зниа по золнз-ззо:«у числу и большие значения зксцосса отрзг:£з? перемежаемость полкового поял и слабую нзлхноГиюеть, а с методической точки зрения указ1паэт ка закпенно доверительна: интервалов и заиктение доверительных вероятностей npi статистическом анализе с использованном гипотези нормальности.

-Вэаяиодвйстгие возцуцекий тешература по вертикали при H-i.-.rv; ТС осуществляется, глазным образом, за счет взакуоде^стзия кол/'-. .''

' 1Л ycïo:hbii,7x просвс&с; ТС.

- ftp:; ш:а;;лзс eo£".'!.~í!¡.;: дг.г'-'^д:;-. су;: .ру-г--„:;:л рг.^пр;>стрс::о:и?с еозг^;.,;!:;^ 'ix^Oyi^y^a a cuopostí; под уг,-ал Ь-Ю0 i; гррчзси^сли, н?лраз«сгае*-.> пог-схи ¡игпульса, icn-

ьизргнп, puccKorpcjü cnsKïpj noî-cxoi:, их холкчоствем-

; ¡¡ r.ouzsiïне, vre горазентгхыхе и вергйл.гл1-и;г лэто::п в

Bß нйЯооп o6iлсл'ггь только турЗул&кпгг.:.;

- Пр.;: }»лкч;и; r.vícniyüOE D спсктрач .Bi) и ТС г ^^¡¡чяльше i'.nc-siX'i VC RooT£?vcr;;'.v ¡.щ.^лгхлию» cipy-:jypj c¿::ic:v.z: tu^p^ojiocy^ix i-io;, Lß,

- Вззг'уцончя rzi^iuLLi^iu: ьи^лпор^^а.''. у.о, схагхяи 7с?и:с.'; го : гггл рас-

ох ...ruo:;;;- '.,<¿ ï-2 ;:/ч.

- Б гач : л,:. .. гедзт'а 2;C;ío:::¡;x bâ sxv.::;.:: ¿:ол:у: npc;;c;:o;v;r i<i-c~£- £,зри:::альиоЙ

'«oiiiocm Сна pixcvo;:.10-15 rj.Vj i: un. epo^i í¡T,y:n,".ii 5-Ю час) с ейр^о'глгхл ьстгсс&лоЛ ТС ;; гтчитол^^м

г.г;: с»с; уссяичкаг^гсл 'гглясогяйв сгра-

- . ctcrac ÍC кролтл. опро-дэдгига: ^jshíü г. пуинр::.:;;:: zœpcii: кктгкеяшогоь ТС ¡.Чп1С;::;.1гьна случае г>::;пс]:сз к s скучаз млздчклопег.

- L"u;c¡!;.<y:.:i с д!:аг>с&о2:сз 70-100 ti к 5-20 м ensnspe. 1С хорспо коррол;;ру«г с проетргаемз® с йюдсассо'Л шгзгздш, ч?о псоаслявЯ с-^орлулирозать глпогези о г.:е::а;ц;з:.;з 2с-з;;с«стглл ТС на бгопродуктеи-ность: г.) пассизп-л понцотчглцчя гз~.:о;: í; пзргй'.чло!; предукщ;;: na устойчивых прясло.":cax ¿: обуслс^лсшсу: x-tí:í¡ спглга.-садиг услоаий для г.оаплс.и^тсчй; б) двсГ.1Кш д!ц-;у'сия тепла к соли, приводящая к уъепи-verevu кощ:нтрацш пенса г, свяэшшодг с атак кз«ок<21иа скорости био-хи?.-,г-:егких к ^йзиологячосклх процессов; а) розонгше «еаду ТС и соб-

етвенкп:л:1 простренс'гпепно-лрлглллл.л-: млелиаСягл 'л'\л ллч л!лл; лл-дов планктона, пряво.тг^лЯ ïî нх огеяапьчсяу

- Образозшаю и услсллллгю vcrmo.l ¡:артш:а;>ьмсп структур*! приводит к :.<з~гсдслс,.'у (т-изгсуэдопс*/) ьэеж-дпсГтсттгс?. ПЧ, т.е. :*. потоки « зкоргпи из !::;сс!х год в :::jc:.::;g, причем взги!»-зя8йст5!"5 сосредоточено на ycro.lwjran проело!'.:?:; 'ГС.

- При нзлт'лл лслелил лсл ?.; лл: лигл E^.r.i":::""1 "-'i.îic.'i г л:п:рг;-упо -

о

преподнести, ссоглелслл:/ cí..' ллр^улентллллл (ï-îq <■::"/(:). B3an».<oAoSciC!îO 3"> о н.-рсп'тгчьно р--иотсг'::са г.кр'П'ЧР.'гмкй ctjу poil привода к ейр^гггьч*» VC ля лр:л'л пор;:;,: ; р -с- тгет: n »p>.c»w> ВЗ и пл.рлглгглллгес:; псрлсглл;л;о сплглрч. С!" с bl'cc'ix г'зд.

- пз^се,"^'-" л" м ^цел'.т-'ло:' ':уул":,,ч:л:л.лл: л температур:!. лсл;ул л;л"":л ллугг.экл'л,:': ло.л:!' 'лтs гл.ллеллл л л>?:л:/ л

о

[г:м потс::-м ллллл с л j -, теол^у'улелггл ; лср-у."" 10 лл""/о

:: то, слялял^сллул;^;! г^ртглллшлл е-;;":г/гл

- «голнчлгло гл]лл ;ял; !?'>: пстслел глл:лу-лллл ; лС;?.- л/.л '"'" ТС• гогу? прс"с:г?уг;гч лл о*"4.' rcxrvzin:л стелеплл. л-рллсла гл- рл-проетргллп:!:; FD ? co",ir. с л гол гпсплс'л:-' грл"ле::лл'-л n.tcti-:cct!i.

- Улсллл'ллл ^лртлллчл::^; пллелл™. л::""ул л c.iperv ">" ТС г*огу"г пренехелилг) лр глр'.'лтрлллслел ллл'лгрр.' лл рл-лл л ктабных 23, а нуллло, п;л; кеизечткписгКс'.'слсо"^ т) r.?vn"<-'r> stop;-itiîTTï ü гчес'шллстотн'л"! пелнг::; я пс~с грр;::;ггр с:л;'лллг':"-л

и ¡глллоч-етс'пглуд ослкл:л:.

. 1У. Список работ автора по теме диссертации.

1. Навроцкий В.В. Волнение и турбулентность в поверхностном слое коря. - йгеанология, 1967, т. 7, № 6, с. 973-576.

2. Навроцкий В.Б., Каэачкика Л.И., Навроцкая С.Е. Некоторые результаты исследования пространственных температурных неод-нородностей, - Океанология, 196*3, т.Ь, Л5 1, с.14-22.

3. Навроцкий В.В. Статистический анализ пространственных колебаний тсилература в серхноы слос океана. - Изв. АН СССР, Сиз. ати. и с::., 1959, т.5, » I, с.94-100.

4. Лавров В.П., Навроцкий В.В. Критерий и методика сценки качества исследовательской измерительной системы. - Труда 2-го Всесоюзного ехгстозиуш по автоматизации океанологических исследойсдай, 1969, 'Севастополь, с.162-176.

5. Навроцкий З.Е., Ьыпетшн Б.Н. Статистический анализ временных колебаний температуру в поверхностной сдое шрл. - Изв. АН СССР, Сиз. ахи. » ок., 1969, т.5, Р 7, с.714-723.

6. Назроцкий В.В., Б.Н. Статистический анализ изюрз-кий скорости ветра в приводном слоо. - Язв. АН СССР, Сиз. атг-г. и ок., 1970, т.6, Р 3, с.292-293.

7. Навроцкий В.В. О характер:сг.:пах сортикального и горизотналь-ного обцзна в поверхностной слоо иоря при устойчивой стратификации. - Симпозиум по стратафщированзсш течениям (19-23 октября 1970 г.). Тезиса докладов и сообщений. Новосибирск, 1970.

о. Навроцкий В.В. О статистике слоя скачка в Атлантической океана. - Океанология, 1971, т.II, £ 4, с.616-622.

9. Навроцкий В.В. Анализ термической структуры позерхностного слоя на разрезах в Японском поре. - Океанология, 1972, т.12, № I, с.38-48.

10. Навроцкй В.В., Пака В.Т., Карабадева Э.И. Характеристики термических неоднородностей на разрезах в Атлантическо:.: океане.-Изв. АН СССР, Физ. атм. и ок., 1972, т.8, № 3, с.307-320.

11. Навроцкий В.В. О методах обработки и анализа случайных процессов по наблюдениям в океане. - Труды 1У Всесоюзного симпозиума "Автоматизация научных исследований морей и океанов", 1972, Севастополь, с.263-269.

12. Навроцкий В.В. Структурный анализ колебаний скорости и тем: пературы в верхнем слое океана. - Изв. АН СССР, Сиз. атм. к

ок., 1974, т.10, № 3, с.276-288.

13. Навроцкий В.В. Амплитудная структура колебаний скорости и температуры в верхнем слое океана. - Изв. АН СССР, 5из. атм. и ок., 1974, т.10, » 7, с.771-781.

14. Навроцкий В.В. О вертикальной структуре среднемасстабных колебаний температуры. - В кн.: "Атлантический гидрофизический полигон-70", И., Наука, 1974, с.283-304.

15. Навроцкий В.В. Вертикальная структура колебаний температура

и скорости. Некоторые вопросы эксперимента в верхней сло>> океана. - Океанологические исследования, 1974, .V 28, Наука, с.29-35.

16. Навроцкий В.В. Инерционная турбулентность при наличии стратификации. - В кн.: "Особенности структуры и д;ш:и/кк>' г Тихого океана", Владивосток, Изд. дбмц /и1-; ссср,

с. 146-157.

17. Навроцкий З.В. Внутренние волны и .вертикальная структура температуры в океане.- В кн.: "Особенности структуры и динамики вод Тихого океана", Владивосток, изд. ДВНЦ АН СССР, 1976,

с.101 -117.

18. Навроцкий З.В. Двумерные распределения вероятностей для пространств ен;шх колебаний температуры в верхней слое океана.-

Б кн.: "Особенности структуры и динамики вод Тихого океана", Владивосток, изд. ДВНЦ АН СССР, 1975, с.117-134.

19. Навроцкий В.В., Ростов И.Д., Грабовский Б.Ф. Особенности формирования вертикальной структуры температуры в верхней слое океана в период прогрева.- В кн.: "Гидрофизические поля Мирового океана", тезисы докладов 1-ой Всесоюзной конференции

по исследованию и освоении ресурсов Мирового океана 28 сент.-2окт. 1976 г., Владивосток, 1976» с.87-89.

20. Назроцкий В.В. Внутренние волип и теплопроводность в океане.-3 кн.: "Гндрофжгсескко поля Мирового океана". Тезисы докладов 1-ой Восссгзной конференции по исследованию и освоению ресурсов Мирового опсана 28 сент. - 2 окт. 1976 г., Владивосток, 1976,

21. НазрсцкпД В. В. ¿.¡утренние волны и тонкая структура в океане.- доклада-АН СССР, 1976, т.231, Р 5, с. 1031-1034.

22. Навроцкий В.В., Улинович H.A. О распределении спектральных оценок для внутренних болн ь океане.- В кн.: "Исследование океанологических полей Индийского и Тихого океанов", Владивосток, изд. ДВНЦ АН СССР, 1977, с.149-159.

23. Навроцкий В.В. Спектральный анализ среднемасатабных колебаний температуры и скорости в верхнее слое океана.- В кн.:"Гидрофизические исследования в северо-западной части Тихого океана", Владивосток, изд. ДВНЦ АН СССР, 1978, с. I0I-I05.

.с-;. Навроцкий В.В. Взаимный анализ колебаний температуры и скорост;1 в верхнем слое океана,- В кн.: "Гидрофизические исследования в северо-западной части Тихого океана", Владивосток, изд.

ДВНЦ АН СССР, 1978, с. 116-142.

25. Навроцкий В.В. Теоретическое и экспериментальное кзучеккз взаимодействия внутренних волн и тонкой структуры з океане. - Х1У Тихоокеанский научный конгресс, Хабаровск, 1У79, Тезисы докладов, Москва, 1979, с. 138-139.

26. Парамонов А.Н., Лебедева Т.П., Навроцкий В.В. Особенности температурной структуры верхнего слоя океана в районе Ссзднннс-Атлантического хребта. - Изв. АН СССР, Сиз. атм. и су.., 19зЭ, т. 16, Ji II, с. 1220-1225.

27. Навроцкий В.В. Понятие тонкой структуры и ее внделе:г:з п океане. Всесоюзный семинар-симпозиум "Тонкая структура и сннсптичес-кая изменчивость океанов и морей". Расширенные тезисы докладов,

• ■ Таллин, 1980, с. 122-125.

28. Варлатый Е.П., Навроцкий В.В., Ростоз И.Д. Вертикальная структура скорости течения и внутренние волны в океане. - Всесоюзный семинар-симпозиум "Тонкая структура и синоптическая изменчивость океанов и морей", расширенные тезисы докладов, Тал~кн,

■ J9S0, с. 39-43.

29. Варлатый Е.П., Назроцкий'В. В., Ростов И.Д. Мелкомасштабная структура термодинамических полей северо-западной части Тихого океана. 2-сй Всесоюзный съезд океанологов, тезисы докладов; вып. I, Севастополь, 1982.

30.Навроцкий В.В. О роли вращения Земли и течений в процессе генерации внутренних гравитационных волн в океане. 2-ой Веесоязикй съезд океанологов, тезисы докладов, вып. 2, Севастополь, 1-4:2.

31. Буздин A.A., Лебле С.Б., Навроцкий В.В. О теплопроводности наличии внутренних'волн. - В кн.: Исследование гидрофизически* полей океана акустическими методами.'Изд. ДВНЦ АН СССР, Владивосток, 1983, с. 67-74.

32. Навроцкий B.B. Статистические характеристики тонкой структуры по наблюдениям в иельфовой зоне моря. - В кн.: Исследование гидрофизических полей океана акустическими методами. Изд. ДВНЦ АН СССР, Владивосток, 1963, с. 51-66.

33. Навроцкий В.В., Новотрясов В.В., Аханянова Г.В. О влиянии тонкой структуры плотности и течений на внутренние волны в океане. 1У Всесоюзная конференция "Проблема научных исследований в области изучения и освоения Мирового океана", тезисы докладов, иод. ДВНЦ АН СССР, Владивосток, 1933.

3-». Навроцкий В.В., Новотрясов В.В., Ростов И.Д. Вертикальная структура вг?утрзнк;:х волн: теория и наблюдения. 1У Всесоюзная конференция "Проблема каучннх исслгдовший в области изучения и о о г. сон;;;: Млрозогс споена", тезиса докладов, -изд. ДВНЦ АН СССР, Зладизсстс:;, 19ЬЗ.

3ñ. Ц-.ьичза Б.«;., ИавроцпиЯ В.В. Генерация виутрзнгих волн и сорл:-was. стр;г.тура тс;язратура вблизи границу сольфа. Доклад;; cor, iíd?s 29-;, ;:• i, с. 216-220.

■ "¿. Б.Ii, , B.B. ВолкоьоЛ порсное в страт;:с..Л4>;ро-

; >;:д:.остг:п. Дсплгд:: АН СССР, I9Ó7, т. 294, р 2, с. 462.

-•V. лк-j:. ¿.I;., Наврсцнн« В.Б. Внутренние волга: и вертикальная ::.г/.:ууг2 тс-ягратур.' вблизи гранпцн сильфа. 12 съезд советских с::.:•\;;олсгоп, тезпси докладов. Гидро:.;отепздат, Леюнград, 1937, с, IC2-I04.

и:рсх:пЯ В.В. Взртпкальннл пареное при наличии раано:^сатйбгих велн. С съезд советских океанологов, тезиса докладов. Гкдрзустсоиодат, Ленинград, 1937, с. 134-135.

с.-. «-редкий В.В. Внутренние волки, турбулентность и вертикальная Муог.я ъ океане. - Тезисы докладов 1У республиканской научио-?сч<г/.ч;с:;оЛ кенфарзнции по прикладной гидроыеханике "Поверхно-си внутренние волки в океане и прибреяноЯ зоне шельфа",