Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Моделирование деятельного слоя океана

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Моделирование деятельного слоя океана"

Рг Б ОЛ ^ р Mtf

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. И.И. ШИРШОВА

На правах рукописи УДК 551.465

ОРЛОВ Владимир Станиславович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОГО СЛОЯ ОКЕАНА

11.00.08 - океанология

' АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1995

Работа выполнена в Институте океанологии им.П.П. Ширшова РАН.

Научный руководитель:

член-корреспондент РАВН доктор физико-математических наук, профессор Ю.А. ИВАНОВ

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук В.В. ЖМУР ч-

кандидат физико-математических наук H.A. ДИАНСКИЙ

Ведущая организация : Государственный океанографический институт

Защита состоится " 2.S "А^елЛ- 1995г. в Ж часов ка заседании Специализированного совета К.002.86.02 в Институте Океанологии им. П.П. Ширшова РАН по адресу : 117218, Москва, ул.Красикова, 23.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Института Океанологии им.П.П. Ширшова РАН.

Автореферат разослан

¿Z 1995г.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат географических наук С.Г. Панфилова-

о£щая характеристика работы.

Актуальность исследования.

В настоящее время проводятся интенсивные экспериментальные и модельные исследования, посвященные изучению вариаций климата планеты. На решение этой проблемы направлен и целый ряд международных п национальных океанологических программ, таких как ВОСЕ, ТОГА, "Разрезы".

Важное место в реализации этих исследований принадлежит изучению и модельному описанию процессов в верхнем слое океана. К настоящему времени выполнен ряд работ, в которых показано, что для модельного описания процессов в верхнем пограничном слое и моделирования общей циркуляции, наиболее перспективным является построение объединенных моделей верхнего пограничного слоя и общей циркуляции океана. При модельных исследованиях эволюции гидрофизических полей под действием нестационарных граничных условий, описание взаимодействия пограничного слоя с основной толщей океана становится одной из центральных проблем.

Подавляющее большинство работ, посвященных моделированию горизонтально-неоднородного деятельного слоя в рамках трехмерных моделей, выполнено с использованием осредненных по времени граничных условий. Поэтому диссертационная работа посвящена построению трехмерной модели верхнего слоя океана и модельному описанию его эволюции в режиме мониторинга, с использованием реальных граиичных условий.

Цель н задачи исследования.

Цель работы состоит в создании модели деятельного слоя океана, ее апробации по натурным данным и проведении модельного мониторинга верхнего слоя океана в Северной Атлантике. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи : 7

. 1. Построить модель деятельного слоя океана в одномерном и трехмерном вариантах.

2. Провести проверку модели по данным наблюдений и сравнение с ранее предложенными моделями.

3. Создать совместную модель деятельного слоя океана и общей циркуляции океана.

4. Воспроизвести эволюцию верхнего слоя Северной Атлантики в режиме мониторинга, с использованием реальных граничных условий.

Научная новизна.

Построена новая дифференциально-параметрическая модель деятельного слоя океана, хорошо описывающая его эволюцию широком диапазоне изменчивости гидрофизических характеристик океана и атмосферы.

Путем численного моделирования подтверждена гипотеза конвективного механизма образования вод характерных для Т-. Б характеристик внутритермоклинной линзы, обнаруженной в 50 рейсе НИС "Академик Курчатов" на Субполярном фронте в Северной Атлантике. .....

На основе расчетов по трехмерной модели верхнего слоя, показано, что во фронтальных зонах дрейфовые течения играют важную роль в формировании, трансфронтального переноса тепла н солей.

Сформулирована новая объединенная модель деятельного слоя и общей циркуляции океана.

На основе совместной модели, с использованием реальных ежесуточных граничных условий, полученных по данным Первого Глобального Эксперимента Погоды, проведены расчеты эволюции гидрофизических полей в Северной Атлантике для зимы 1978-1979 года. Показано, что внутрисезонная изменчивость гидрофизических полей, вызванная нестационарным воздействием атмосферы, значительна и ее следует учитывать для выявления внутриклиматических трендов.

Практическая ценность

Разработанная совместная модель деятельного слоя и общей циркуляции океана может быть применена для постоянного мониторинга различных акваторий океана, прн наличии спутниковой информации, на основе которой могут быть получены необходимые граничные условия.

Построенная модель верхнего слоя океана может применятся :

для исследования эволюции деятельного слоя океана, с учетом локальных воздействий и адвекции;

в трехмерных моделях общей циркуляции океана;

для описания процессов взаимодействия океана и атмосферы и в моделях общей циркуляции атмосферы;

при планировании экспедиционных исследований по изучению верхнего слоя океана;

при решении экологических задач.

Апробация работы 4

Основные результаты диссертации докладывались на семинарах Отдела крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН. По отдельным результатам работы были сделаны доклады на. Всесоюзной конференции по программе "Разрезы" (Одесса 1990), на Всероссийской школе-семинаре "Изменения климата, их последствия и мониторинг" (Москва 1993).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 7 научных статьях.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 146

1

страниц, включая 35 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 160 наяменований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во. введении обосновывается актуальность работы, формулируются основные цели и задачи исследования и дается краткая характеристика ее содержания по главам.

Первая глава имеет обзорный характер . Проведен анализ работ посвященных моделированию эволюции верхнего слоя океана в рамках одномерных и трехмерных моделей. Выделены основные достоинства и недостатки существующих методов описания эволюции деятельного слоя океана.

В первом параграфе рассмотрены интегральные модели верхнего слоя океана. 1

Во втором параграфе проведен анализ дифференциальных моделей деятельного слоя океана.

В заключительном параграфе главы дан обзор работ по- __ священных моделированию эволюции деятельного слоя океана в рамках, трехмерных моделей- • .-.-.._

В итоге, на основе проведенного анализа модельных исследований, сформулированы основные цели данной работы, которые состоят в построении модели верхнего слоя океана, ее апробации по данным измерений, сравнении с другими моделями и создании трехмерной модели деятельного слоя океана.

Во второй главе сформулирована дифференциально- ■ параметрическая модель верхнего слоя океана, которая является результатом дальнейшего развития модели, предложенной Ю.А.Ивановым (Иванов, Бышев, 1977, Иванов, 1981 ). Приведены уравнения модели для трехмерного и одномерного случаев, описан способ параметризации процессов турбулентного обмена в деятельном слое океана, показаны методы решения уравнений модели.

В первом параграфе представлены основные уравнения модели. Модель включает в себя уравнения движения и уравнения переноса тепла и солей, которые записываются в отклонениях гидрофизических характеристик от их квазистационарных, климатических значений, которые считаются постоянными или медленно меняющимися во времени. Квазистационарные компоненты считаются известными и определяются либо по данным наблюдений , либо из диагностических или прогностических моделей крупномасштабной циркуляции океана.

Во втором параграфе изложен метод параметризации вертикального турбулентного обмена в верхнем слое океана. Для замыкания системы уравнений движения и уравнений для температуры и солености использован подход, предложенный Ю.А.Ивановым ( 1977, 1981 ) ..

Параметризация процессов турбулентности осуществляется путем введения двух предельных режимов. Критерием служит число Ричардсона:

% (др/дг)

ю= _•*-

р [(ди/дг)1 + (Зу/дг)г ]

Если К1(г)<Шкр, где Икр - критическое число Ричардсона, осуществляется мгновенное перемешивание, в противном случае (Н5(г)>&1кр) , формирование вертикальной структуры определяется фоновой слаботурбулентной диффузией.

В модели данный механизм реализуется следующим образом :

Для каждого шага по времени находится решение си-стгмы уравнений модели. Коэффициенты вертикального турбулентного обмена теплом, солью и импульсом считаются фоновыми слаботурбулентными. Суммы полученных возмущений и заданных средних профилей температуры, солености и скоростей , определяют некоторое рассчитанное распределение гидрофизических характеристик. По полученным значениям

плотности и скорости вычисляется профиль числа Ричардсона ВД.

Далее рассматриваются три возможных режима

1. Если по-всей глубине Ri > Riicp, то полученные распределения температуры , солености и скоростей считаются истинными и расчет проводится для следующего временного шага.

2. Если Ri(z) < 0 , то вводится механизм конвективного приспособления , который осуществляется мгновенным перемешиванием в неустойчивых слоях, до установления устойчивой стратификации по всей глубине. В зависимости от вида граничных условий на поверхности, процесс перемешивания реализуется двумя способами : если на поверхности задан поток тепла (аналогично для соли и импульса), то перемешивание осуществляется с сохранением тепла (солей, импульса) в неустойчивых слоях ; если на поверхности задано значение температуры (солености или импульса), то перемешивание происходит с сохранением поверхностной температуры (солености, скорости).

3. Если 0 < Ri(z) < Risp , то также осуществляется мгновенное перемешивание в динамически неустойчивых слоях до тех пор пока профиль Ri(z) не станет динамически устойчивым, т.е. Ri(z)>Ritp.

В заключительном параграфе третьей главы изложены ме- г тоды решения "уравнений .одномерной и трехмерной моделей. При решении одномерной задачи, уравнения движения аппроксимировались неявной схемой по времени и балансным методом по пространству (Марчук, 197б).Уравнения диффузии тепла (солей) аппроксимировались по времени схемой Кранка-Николсона, а по пространству - центральными разностями. Полученные системы алгебраических уравнений решались методом прогонки. -

При численной реализации трехмерной модели, уравнения переноса температуры и солености решались методом расщепления на горизонтальный и вертикальный операторы (Марчук, 1977). Для горизонтального оператора используется явная схема по времени, а по пространству - консервативная схема направленных разностей (Роуч, 1980).Вертикальный оператор аппроксимируется по времени неявным образом, а по пространству - схемой направленных разностей. Полученные

в

системы алгебраических уравнений решались методом прогонки.

Третья глава посвящена моделированию вертикальной )

структуры деятельного слоя океана в рамках локальной модели. Проведена оценка параметров модели, ее сравнёние с другими моделями верхнего слоя и проверка модели по экспериментальным данным.

В первом параграфе, на основе сравнения численных расчетов с данными наблюдений, определены значения фоновых коэффициентов диффузии тепла, солен,. импульса и критического числа Ричардсона Risp.

Во втором параграфе, дифференциально-параметрическая модель сравнивается с рядом других моделей верхнего слоя океана. Для этого были использованы результаты работы (Martin, 1985) , в которой проводилось сравнение трех моделей различной сложности : дифференциальная модель Мелло-ра-Ямады (МеПог, Yamada, 1982), интегральная модель Нииле-ра (Niiler, 1975) и интегральная модель Гарвуда (Garwood, 1977). Численные эксперименты проводились с идеализированными граничными условиями, имитирующими основные типы взаимодействия океана и атмосферы, характеризующиеся различными режимами перемешивания в верхнем слое океана ; ветровое перемешивание верхнего квазиоднородного слоя (ВКС), нагрев и охлаждение.

Проведенные расчеты показали, что практически при всех типах воздействий, дифференциально параметрическая модель даст результаты достаточно близкие модели Меллора-Ямады. При этом данная модель существенно проще, по своей постановке, и более экономична в вычислительном отношении, что говорит в ее пользу.

В третьем параграфе проведена проверка моделй по данным изменений, полученных в ходе многосуточной станции с 10 по 24 июля 1982 года, проведенной в 35 рейсе НИС ' "Академик Курчатов" в умеренных широтах Атлантики (39°с.ш., 20°з д.) , т.е. в районе со слабыми течениями и горизонтальными градиентами температуры и солености.

Численные эксперименты показали, что модель правильно и очень близко по абсолютным значениям описывает реальную эволюцию деятельного слоя океана. Отклонения рассчитанных профилей температуры от данных наблюдений не превышали 0.3 °С. Расчеты, выполненные с двумя типами граничных условий на поверхности океана : температурой и потоком тепла (отметим, что использовался измеренный поток тепла), весьма близки и достаточно точно воспроизводят основные особенности эволюции верхнего слоя океана в. течении всего периода наблюдений.'

Четвертый параграф третьей главы посвящен проверке модели по данным станции погоды "С" и сравнению с интегральными моделями.

Для проверки модели в широком диапазоне изменчивости гидрофизических характеристик океана и атглосферы был использован ряд наблюдений на станции погоды "С" (52°45'с.ш., 35°30'з.д.) с 15 ноября 1976г. по 15 февраля 1978года.

На участке данного ряда с 1 июля по 31 декабря 1977г. было проведено сравнение дифференциально-параметрической модели с двумя тирами интегральных моделей : интегральной моделью "использующей гипотезу автомодельности (модель''А), (Миропольский, 1970) и интегральной моделью,- представлявшую собой модифицированную модель Гилла' (1977), (модель В). 1.

Результаты численных расчетов по трем моделям и сравнение с данными измерений показали, что дифференциально-параметрическая модель лучше описывает эволюцию верхнего слоя океана, чем интегральные модели указанные выше. Особенно ярко это проявляется при воспроизведении штормов, при тонком перемешанном слое. Скорости заглубления однородного слоя, полученные по дифференциально - параметрической модели были наиболее близки к наблюдениям. Данная модель заметно лучше, чем интегральные модели, воспроизводила вертикальные градиенты температуры в слое скачка. Максимальная ошибка по температуре поверхности океана для дифференциально-параметрической модели составила 0.8°С, для модели А - 1.8°С, для модели В - 1.3°С. Ошибки по глубине однородного слоя не накапливались регулярно, а эпизо-

дически возрастали и уменьшались. Максимальная ошибка по глубине однородного слоя для шести месяцев счета составила 15 метров (в модели А-20м., В- 20м.).

Важным вопросом является исследование зависимости модельного решения от функции поглощения солнечной радиации ЬСг), которая зависит от прозрачности морской воды и частотного диапазона падающего излучения. Анализ проведенных расчетов, при различных параметризациях функции Ъ(г), показал, что учет поглощения важен в периоды интенсивного прогрева океана, а также в задачах, связанных с загрязнением (или повышенной мутностью) верхнего слоя океана.

При повышенной мутности морской воды происходит интенсивное поглощение солнечной радиации в приповерхностном сдое океана, это приводит к его резкому прогреву и повышению температуры поверхности, что заметно препятствует вертикальному обмену с нижележащими слоями. В периоды охлаждения вид параметризации функпйи поглощения солнечной радиации не играет существенной роли.

Результаты численных экспериментов показали, что как при задании потока тепла на поверхности, так и при задании .температуры поверхности, модель достаточно адекватно описывает -эволюцию деятельного -слоя для "всего периода расчетов.

Анализ имеющихся различий между модельными расчетами и наблюдениями показал, что они могут быть объяснены двумя факторами :

1. Нестационарной адвекцией, что указывает на необходимость применения трехмерных моделей для описания эволюции ВКС на достаточно длительный срок в данном районе.

2. Ошибками в определении потоков тепла па поверхности, что требует уточнения имеющихся методов расчетов потоков тепла по данным метеонаблюдений.

Заключительный параграф третьей главы посвящен моделированию процессов конвехтивного перемешивания на Субполярном фронте в Северной Атлантика

- Путем численного моделирования была подтверждена гипотеза конвективного механизма генерации вод внутритер-моклинной линзы, обнаруженной в 50 рейсе НИС "Академик Курчатов". Результаты расчетов показали, что аномальные возмущения граничных условий, наблюдавшиеся в зимний сезон 1989-1990 гг., были способны значительно усилить развитие конвективного перемешивания. Наиболее благоприятные условия для образования вод линзы имели место в. январе феврале к востоку от Субполярного фронта.

В четвертой главе сформулирована совместная модель деятельного слоя и общей циркуляции океана. Проведена оценка эффектов адвекции в верхнем сдое океана. Выполнены расчеты эволюции гидрофизических полей на акватории Северной Атлантики в области -20 - 62.5 с.ш. в режиме мониторинга.

В первом параграфе проведена оценка влияния адвекции тепла в верхнем < слое океана на примере Субарктического фронта в Северной Атлантике.

Численные эксперименты показали, что под влиянием дрейфовых течений во фронтальной зоне формируются положительные и отрицательные аномалии температуры. Величина аномалий после 60 суток расчетов достигает 0.7С. Положительные аномалии сосредоточены к северу от фронта, отрицательный располагались в районе вдоль фронтальной зоны и несколько южнее. В районах вне фронтальной зоны, т.е. там где горизонтальные градиенты малы, аномалии не формируются.

Проведенные расчеты позволяют сделать вывод, что формирование и эволюция подобного рода аномалий в первую очередь связаны с переменным полем ветра (и, следовательно флюктуациямп дрейфовнх течений) б рассматриваемом районе. В результате ветрового воздействия сформировался переменный во времени трансфронтальиый перенос тепла и солей, который, в значительной степени и определил эволюцию гидрофизических полей.

Во втором параграфе главы5 на основе совместной модели деятельного слоя и общей циркуляции океана изучается эво-

люция верхнего слоя в Северной Атлантике за период трех зимних месяцев Первого Глобального Эксперимента Погоды (ПГЭП).

Модель общей циркуляции океана (Демин, Ибраев, 1988), используется в режиме диагноза и адаптации для получения квазисредних полей температуры, солености и течений, относительно которых в модели верхнего слоя рассчитываются их возмущения. Модель основана на системе полных нелинейных уравнений гидротермодинамики океана в приближениях гидростатики, Буссинеска и несжимаемости морской воды.

При построении разностной схемы использована техника, примененная Брайеном (Bryan, 1969) и развитая в работе (Демин, Ибраев, 1988). Система уравнений аппроксимируется со вторым порядком точности по пространственным переменным. В качестве интегральной функции используется уравнение для уровня океана. Это уравнение выводится в конечно-разностном виде и согласовано с конечно-разностными уравнениями движения, неразрывности и граничными условиями для скоростей.

Ранее модель была апробирована по данным измерений течений в эксперименте "Мегаполигон" (Демин, Иванов и др., - 1990). Расчеты показали, что модельные поля течений доста'-■ точно хорошо согласуются с данными измерений.

Схема реализации совместной модели деятельного слоя и обсчей циркуляции океана была следующей :

На первом этапе, на основе климатического массива гидрофизических данных (Levitus, 1982), проводились диагностические и адаптационные расчеты по модели общей циркуляции океана, для получения сбалансированных полей течений, температуры, солености, плотности.

4 На втором этапе (этап инициализации), используя адаптированные климатические поля, как основное состояние, проводились расчеты по модели верхнего слоя при граничных условиях на время начала счета (массивы ПГЭП), затем эти поля вновь адаптировались с использованием модели общей циркуляции океайа. Данная процедура позволила, скорректиро-

вать среднеклиматическое состояние океана к условиям зимы 1978-1979г.

На третьем этапе проводились прогностические расчеты по модели деятельного слоя океана при заданных граничных условиях : температуре поверхности к тангенциальному напряжению ветра из гидрометеорологического массива ПГЭП.

На каждом временном шаге осуществлялся контроль за глубиной проникновения возмущений с поверхности океана. При возникновении значимых отклонений рассчитанных гидрофизических характеристик от основного состояния ниже сезонного термоклика, осуществлялась коррекция основного состояния, путем повторного расчета по модели общей циркуляции в режиме диагноза и адаптации. Затем рассчитанное поля вновь использовались, как основное состояние, в модели деятельного слоя.

Расчеты по совместной модели проводились для акваторий Северной Атлантики от 20° до 60°.5 с'.ш. на период с 1 декабря 1978 по 1 марта 1979г. на сетке с шагами по широте и долготе 2.5 градуса. В модели деятельного слоя расчеты выполнялись до глубины 1000м. на 64 горизонтах по вертикали, шаг по времени составлял 1 сутки. В модели общец циркуляции, вычисления проводились на 21 горизонте с шагом по времени 2.4 часа.

Для выяснения роли адвекции, дополнительно, были выполнены расчеты по одномерной модели верхнего слоя при тех же граничных, условиях и общих параметрах модели. .

Для рассмотрения эволюции нижней границы верхнего квазиоднородного слоя были проанализированы карты среднемесячных глубин перемешанного слоя, полученные путем осреднения за каждый месяц, рассчитанных по модели суточ-- ных распределений.

При сравнении карт видна активная динамика деятельного слоя, вызванная нестационарным воздействием атмосферы. Сравнение модельных карт, полученных для конкретного сезона, со среднеклиматическими месячными распределениями глубины однородного слоя (Кузнецов, 1982), показывает, что модель достаточно адекватно описывает основные особенности

эволюции верхнего перемешанного слоя в зимний период : об-разозание максимума глубины ВКС в районе Саргассова моря, максимума на юге и юго-западе Англии, максимума на юге и юго-западе Гренландии, обширной зоны небольших глубин ВКС в районе Ньюфаундленда. Имеющиеся отличия модельных распределений от климатических, определяются особенностями полей температуры и ветра, которые были характерны для зимы 1978-1979 года.

Анализ карт глубин ВКС, полученных по трехмерной и одномерной моделям, показал, что при расчетах по модели в режиме мониторинга, т.е. когда на поверхности задана температура, учет адвекции, на большей части акватории не вносит существенного зклада в эволюцию глубины ВКС при данных временах расчетов (3 месяца). Однако отличия результатов моделирования по полной и локальной моделям растут со временем, что позволяет сделать вывод о необходимости использования трехмерных моделей, при воспроизведении эволюции ВКС на более длительный срок.

Сравнение расчетов по полной и локальной моделям было проведено с данными станции погоды "С". Максимальной отклонение модельной температуры от наблюдений для всего .периода расчетов .не превышало 0.5°С, ошибка по- глубине ВКС не превышала 30 метров. В целом модель достаточно точно воспроизводила эволюцию деятельного слоя. Одномерная модель, как правило, завышала глубину однородного слоя по сравнению с полной моделью и наблюдениями.

Анализ карт полей течений, полученных по объединенной модели и их сравнение с климатическим^, данными показывает, что скорости течений в Гольфстриме и в северной ветви Северо-Атлантического течения оказались заметно большими, чем по климатическим данным.

Существенная динамика наблюдается также и в распределениях меридиональных переносов , тепла. Обнаруживаются значительные отличия . меридиональных переносов тепла по климатическим данным и модельным расчетам за период ПГЭП.

Описанные выше отличия модельных результатов для периода ПГЭП от климатических, связаны с более интенсивным, чем- среднеклиматическое, ветровым воздействием и активными процессами глубокой зимней конвекции, которые приводят к деформации полей плотности и изменчивости течений.

Основной результат исследования состоит в следующем : на основе апробированной по натурным данным модели показано, что внутрисезонная изменчивость гидрофизических полей значительна и ее следует учитывать для выявления внут-риклиматических трендов.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе :

1. На основе модели, предложенной Ю.А.Ивановым (1977, 1981), построена дифференциально-параметрическая модель деятельного слоя океана в одномерном и трехмерном вариантах. Для замыкания системы уравнений движения и уравнений для температуры и солености использована параметризация процессов турбулентного обмена путем введения двух предельных режимов. Критерием служит число Ричардсона Ri. Если Ri<Rkp, осуществляется мгновенное перемешивание. В противном случае (Ri>RiKp), формирование вертикальной . структуры определяется, ф.оновоц рлаботурбулеятцой диффузией. "

• 2. Апробация дифференциально-параметрической модели по данным наблюдений и ее сравнение с рядом других моделей верхнего слоя океана показали :

а) 'дифференциально-параметрическая модель достаточно хорошо описывает эволюцию деятельного слоя океана в широком диапазоне изменчивости гидрофизических характеристик океана и атмосферы;

б) при моделировании эволюции термохаликной структуры верхнего слоя океана на станции погоды "С", разработанная модель давала более близкие к данным измерений результаты, чем интегральные модели с автомоделья остью (Миропольский, 1970) п вовлечением (Gill, 1977). Дифферен-

циально-параметрическая модель наиболее реалистично воспроизводит штормовые углубления В КС, независимо от начальной глубины однородного слоя, дает наименьшие ошибки для градиентов в слое скачка-,

з) при идеализированных граничных условиях, результаты расчетов по модели достаточно близки к результатам расчетов по дифференциальной модели Меллора-Ямады (Ме1!ог-¥ата<1а, 1982), однако предложенная модель существенно проще и более экономична в вычислительном отношении.

3. Учет проникающей солнечной радиации, при различных параметризациях, является существенным только в периоды. интенсивного прогрева, а также в задачах, связанных с загрязнением (и/или повышенной мутностью) верхнего слоя океана. В периоды охлаждения эта функция не играет существенной роли в формировании характеристик деятельного слоя.

4. Путем численного моделирования была подтверждена гипотеза конвективного механизма генерации вод внутритер-моклинной линзы, обнаруженной в 50 рейсе НИС' "Академик Курчатов", на Субполярном» фронте в Северной Атлантике. Показано, что аномальные возмущения граничных условий, наблюдавшиеся в зимний сезон 1989-1990г. были способны значительно усилить развитие конвективного перемешивания.

5. На основе результатов численных экспериментов по трехмерной модели деятельного слоя океана было показано, что во фронтальных зонах роль дрейфовых течений весьма существенна в формировании трансфронтального переноса тепла и солей. ,

6. Сформулирована объединенная модель деятельного слоя и обшей циркуляции океана. На основе данной модели проведены численные расчеты эволюции гидрофизических полей в Северной Атлантике в период трех зимних месяцев Первого Глобального Эксперимента Погоды. Численные эксперименты продемонстрировали активную динамику полей температуры, солености и течений, особенно в районах, где наиболее существенны процессы глубокой зимней конвекции. Это позволяет сделать вывод, что внутрисезонная изменчивость

гидрофизических полей, которая определяется нестационарным воздействием атмосферы, значительна и. ее следует учитывать для выявления внутриклиматических трендов.

7. Разработанная модель может быть применена для постоянного мониторинга различных акваториях океана» при наличии спутниковой информации, на основе которой могут быть получены необходимые граничные условия.

Основные результаты 'диссертации опубликованы в следующих работах :

1. Иванов Ю.А., Новицкий А.Г., Орлов B.C. Моделирование эволюции термохалинной структуры верхнего слоя океана. - Сборник "Численное моделирование климата Мирового океана." M., ОВМ, 1986, с.80-91.

/

2. Иванов Ю.А., Новицкий А.Г., Орлов B.C. Моделирование эволюции верхнего слоя океана. Тезисы докл. III съезда океанологов. JI., Гйдрометеоиздат, 1987, с.120-121.

3. Иванов Ю.А., Мошонкин С.Н., Орлов B.C., Апробация моделей верхнего слоя океана по натурным данным. М., Океанологические исследования, 1988, №41, с.97-109.

, 4. Орлов B.C. Апробация дифференциально-параметрической модели верхнего слоя океана. М. Океаноло-; гические исследования, 1990, №43, с.85-91.

5. Бышев В.И., Орлов B.C. О природе внутритермоклкн-ной линзы на Субполярном фронте в Северной Атлантике. Океанология, 1993, т.ЗЗ, №3, с.340-346.

6. Ivanov Yir.A., Lebedev K.V., Orlov V.S. Numerical modeling of the ocean circulation and mixed layer. Annales Geophysicae, 1995, Suppl. II, vol. 13.

7. Orlov V.S. Simulation of the mixed layer at OWS "Charley". Annales Geophysicae, 1995, Suppl. II, vol. 13.