Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Тонкая вертикальная структура поля скорости течения в Балтийском море

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Тонкая вертикальная структура поля скорости течения в Балтийском море"

п • я ч

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. П.П.ШИРШОВА

На правах рукописи УДК 551.465

ЛИЛОВЕР МАДИС-ЯАК ХАРАЛЬДОВИЧ

ТОНКАЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ПОЛЯ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ В БАЛТИЙСКОМ МОРЕ 11.00.08 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1989

Работа выполнена в Институте термофизики и электрофизики Академии наук ЭССР.

Научный рукаводитель:

доктор физ.-мат. наук, проф. А.М.Айгсам

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук В.Н.Анучин

кандидат физ.-мат. наук С.М.Шаповалов

Ведущая организация:

Государственный океанографический институт

Защита состоится " .¡¿¿ОА^... 1990г. в

часов Л.0 мин. на заседании Специализированного совета К 002.86.02 по присуждению ученой степени кандидата наук в Институте океанологии им.П.П.Ширшова АН СССР по адресу 117218 Москва, ул. Красикова, д. 23

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии им. П.П.Ширшова АН СССР

Автореферат разослан "/6 й . О^-ЦШ^К 19Э0г.

Ученый секретарь Специализированного

совета, канд. геогр. наук С.Г.Панфилова

ташьаГ.У"

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

дьляртлщ..'. ]

-'Актуальность проблемы

Начиная с семидесятых годов, предметом интенсивного изучения стала вертикальная структура поля скорости течений в океане. Во многом это было связано с появлением новых технических решений измерения скорости потока вода. Наряду с

традиционным измерением скорости течения на буйковых станциях

%

начали использоваться зонды с акустическими датчиками и с датчиками электромагнитного типа для измерения скорости течения в режиме вертикального зондирования. Исследования вертикальной структуры поля течений важны для понимания и оценки роли разнообразных динамических процессов (внутренних волн, турбулентности, послойной адвекции и др.) в формировании и изменчивости структуры гидрофизических полей-, переносе массы и энергии в океане. Тснкоструктурные профили скорости течения позволяют изучать механизмы передачи энергии от движений синоптического масштаба и внутренних волн к мелкомасштабным процессам, оценить фоновые параметры (градиенты средних шлей, числа Ричардсона, параметры внутренних волн), определяющие турбулентность, а также выдвинуть физически обоснованную параметризацию процессов обмена в моделях циркуляции вод Балтийского моря.

При постановке и проведении экспериментальнных исследований шля скорости течения в Балтийском море хотелось бы получать ответы на следующие вопросы:

- какие характерные временные, горизонтальные и вертикальные масштабы изменчивости структуры поля скорости течения в Балтийском море?

- какие процессы определяют временную и пространственную изменчивость тонкой структуры в различных районах моря?

- является ли обнаруженная структура типичной для некоторого района моря или вообще типична для моря?

- могут ли динамические процессы, определяющие вертикальную структуру течения, приводить к генерации мелкомасштабной турбулентности?

Следует отметить, что проведение измерений профилей скорости течения в натурных условиях само по себе сопряжено с рядом методических трудностей, требует сложного метрологического обеспечения и применения специальных методов обработки данных. Этим вопросам в работе уделено достаточно большое внимание.

Исходя из вышеизложенного были определены основные цели и задачи работы.

Цели и задачи работы

Основная цель диссертации состоит в выявлении характерных масштабов изменчивости тонкой структуры поля скорости течения в специфических условиях Балтийского моря и исследовании основных гидрофизических процессов, определяющих эту изменчивость. Для достижения этой цели требовалось решить ряг. задач, которые можно перечислить в следующем порядке:

I. Разработать методику измерения тонкой вертикальной структуры профилей скорости и обработки данных для получения

оценок вертикальных градиентов скорости, плотности и чисел Ричардсона с заданной относительной погрешностью.

2. Осуществить широкий комплекс измерений тонкой структуры поля скорости совместно с тонкой термохалинной структурой в различных бассейнах Балтийского моря на фоне развития разнообразных мезомасштабных гидрологических и метеорологических процессов (синоптические вихри, фронтальные зоны, присклоновые течения, проховдение штормов и др.).

3. Определить относительную роль геострофических течений и инерционных колебаний в формировании вертикального сдвига скорости течения и возникновении зон гидродинамической неустойчивости.

4. Сопоставить результаты прямых измерении с модельными расчетами тонкоструктурных неоднородностей профилей скорости, обусловленных распространением гравитационно-гироскопических волн.

Научная новизна результатов работы

1. Обнаружен промежуточный экстремум в вертикальных профилях скорости присклонового течения, связанный со смыканием термоклина и халоклина в направлении берега.

2. Установлена волновая природа флуктуаций скорости течения с вертикальной длиной волны от 15 до 30 м и квазиинерционным периодом. Источник этих колебаний находится в верхнем слое моря и связан, по-видимому, с атмосферными возмущениями, а энергия колебаний распространяется от поверхности в глубь моря.

3. Вертикальные сдвиги скорости течения, обусловленные

квазиинерционными колебаниями, способны вызвать развитие гидродинамической неустойчивости в пикноклине, приводящей к образованию нятен мелкомасштабной турбулентности. Определены характерные размеры этих турбулентных пятен в центральной части пикноклияа.

Практическая значимость работы

Полученные в работе научные результаты существенно расширяют и уточняют представления о масштабах изменчивости и о процессах генерации тонкой структуры скорости течения в Балтийском море. Результата исследований могут быть использованы для параметризации годсеточных процессов в численных моделях циркуляции Балтийского моря, моделях распространения загрязняющих веществ, при расчете траекторий распространения звука в пикноклине и в других прикладных задачах.

Ашробация работы и публикации

Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсувденн на семинарах сектора физики моря Института термофизики и электрофизики АН Эстонии (г. Таллинн, 1981-1989 гг.), на коллоквиуме Лаборатории морской турбулентности Института океанологии им. П.П. Ширшова АН СССР (Москва, 1984), на 2-м и 3-м Всесоюзных съездах океанологов (Ялта, 1982, Ленинград, 1988), на 13-й, 14-й, 15-й, 16-й Конференциях Балтийских океанографов (Хельсинки, 1982, Гдыня,1984, Копенгаген, 1985, Киль, 1988). Основные результаты работы изложены в 8 публикациях, список которых приведен в конце автореферата.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 94 названий. Работа содержит (SÜ страниц, в том числе страниц текста, £ таблиц и ST рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе изложено современное состояние экспериментальных исследований тонкой структуры шля скорости течения, приведены пространственно-временные масштабы изменчивости и основные физические процессы генерации вертикальной структуры течения. Особое внимание уделено рассмотрению внутренних волн с квазиинерционным периодом как процесса, вносящего существенный вклад в вертикальные сдвиги скорости течения.

Разными методами анализа показано [Saniord,1975; Ъеашоп, Sanforcl, 1975; НоззЬу, 1976], что внутренние волны с квазиинерционным периодом получают свою внергию вблизи поверхности моря и что энергия волн распространяется преимущественно вниз. Предлагаются [Kunze, Sanford, 1984] три механизма генерации этих волн: генерация волн во время геострофического приспособления течения, ветровая генерация, захват и увеличение амплитуд волн из-за взаимодействия со средним течением. В [Федоров, 1976] изложен совместный

анализ неодаородностей скорости течения и тонкой плотностной стратификации океана. В качестве параметра, характеризующего устойчивость движения стратифицированной жидкости, во многих случаях рассмотрено локальное число Ричардсона [Thorpe, 1972; Evans,1982; Варлатый, Озмидов, Пыжэвич, 1981]. Во втором параграфе главы дано краткое описание гидрологии Балтийского моря и особенностей формирования вертикальной структуры поля скорости течения. В третьем параграфе главы описаны фоновые гидрологические условия на полигонах измерений по анализу карт относительной динамической топографии СТД-сьемок и по разрезам температуры, солености и условной плотности, а также дана характеристика используемого экспериментального материала по измерениям вертикальных профилей скорости течения. Всего проанализированы данные 347 зондирований скорости течения зондом АСМ/СТД (фирмы Ниль Браун Инструменте Системс) на шести полигонах, расположенных на продольной оси Балтийского моря. Измерения проводились в течение I98I-I987 годов.

Вторая глава работы является методической. В главе описаны современные приборы измерения и методы вертикального зондирования скорости течения. Приводятся технические данные зонда АСМ/СТД и рассмотрен принцип работы датчиков. Описаны также организация измерений на борту судна и обработка данных для получения проекций вектора скорости течения в географической системе координат. Проанализированы причины возникновения помех в рядах скорости течения при вертикальном зондировании и предложены пути их устранения.

Особое внимание в это® главе уделено оценке погрешностей вычисления градиентов плотности и скорости течения. Предаокены формулы вычисления относительных погрешностей значений квадрата частоты Вяйсяля , квадрата модуля сдвига скорости и числа Ричардсона в зависимости от ошибок измерения температуры, электропроводности, давления и составляющих скорости потока, а также - от вертикальной дискретности Ди. По существу, этими формулами и определяется минимально допустимый вертикальный шаг дискретности Аг при обработке данных.

В третьей главе рассматривается разномасштабная изменчивость вертикальной структуры скорости течения на разных полигонах с точки зрения идентификации процессов порождающих возмущения и определения их характеристик.

В целях анализа разномасштабных процессов профиль скорости течения рассматривался как суша трех профилей, каждый из которых представляет разные временные и пространственные масштабы изменчивости поля скорости и(г,1;):

и(г^)=и(г)+и(г,1;Ни(2Д) . Составляющие получаются путем следующих процедур: и(и^) путем высокочастотной фильтрации по г ряда й(г) путем

осреднения по ансамблю оставшейся низкочастотной части и(г^) за инерционный период, и(гД) низкочастотная часть профиля и(г,1;)-й(2). Разделенные таким образом профили характеризуют, соответственно, ( й ) - геострофическую изменчивость вертикального профиля скорости течения, ( и ) - изменчивость

I

из-за квазиинерционных колебаний и ( и ) - тонкоструктурные

вариации, обусловленные, главным образом, короткопериодными внутренними волнами.

Измерения серий профилей скорости течения на разных полигонах при разных фоновых возмущениях синоптического масштаба (струйные течения, фронтальные зоны, присклоновые течения), определяемые по данным СТД-сьемок или разрезов, позволили количественно определить геострофические сдвиги течений и выявить характерный вид вертикального профиля скорости течения. Так, на полигоне БОРНХОЛЬМ в присутствии фонового струйного течения геострофический сдвиг в пикноклине составлял 0,4--Ю-2 с-1.

Хотя морские фронты никогда не представляют собой строго геострофические явления, в некоторых случаях изпользуют геострофические соотношения для оценивания перепадов скорости через фронт (формула Ыаргулеса). По формуле Маргулеса перепад скорости поперек плотностного фронта, обнаруженного на полигоне СЕВЕРНЫЙ составлял 20 см-с-1. Это значение совпало с перепадом скорости, полученным по инструментальным данным, что показывает возможность использования динамического метода во фронтальных зонах Балтийского моря.

Присклоновые течения детально исследовались на восточном краю полигона ГОТЛАНД. Неоднородности синоптической составляющей профиля скорости течения с вертикальными масштабами около 20 мэтров отличались от фоновой скорости 10-14 см «с-1, поровдая сдвиг величиной до 2-Ю-2 с"1. Такие профили являлись характерными для всего присклонового района Готдандской котловины, где наблюдалось понижение термоклина и

поднятие галоклина.

Анализ профилей: и(г,1;), характеризующие низкочастотную изменчивость скорости выявил периодические возмущения вертикальной структуры скорости течения на разных полигонах.По данным отдельных вертикальных профилей зональной и меридиональной составляющих относительной скорости течения трудно судить о физическом процессе, формирующем вертикальную структуру поля скорости и поэтому предлагается представлять данные в виде вертикального годографа вектора скорости. Круговая или эллиптическая форма годографа может быть обусловлена присутствием прогрессивных волн, а годограф вытянутый по диагонали, идентифицирует стоячую по вертикали волну. Вращения годографа по часовой строже в присутствии гравитационно-гироскопических волн указывают на то, что групповая скорость волны направлена вниз и что фазовая скорость направлена, вверх. Круговая форма годографа позволяет определить вертикальную длину волн

Построение годографов оказалось полезным при выявлении волновых процессов по данным измерения скорости течения на разрезе через шютносгной фронт на полигоне СЕВЕРНЫЙ. В районе контакта двух водных масс ниже слоя их соприкосновения наблюдался почти круговой годограф с Х2 « 30 м, поворачивающийся по часовой стрелке. При удалении от района соприкосновения круговая форма годографа исчезала. По-видимому, во фронтальных зонах моря происходит генерация квазиинерционных волн.

Недавние теоретические и экспериментальные исследования

распространения квазиинерционннх волн в поле геострофического сдвига скорости выявили,что существует захват и усиление квазиинерционных; волн в районах отрицательной завихренности ( С<0, С- gf - щ ) с Kunze,1985; Kunze,1986 Ь Годографы скорости течения через циклонический вихрь, обнаруженный на полигоне БОРНХОЛЬМ, показывают захват прогрессивной волны с Xz » 25 м в области ожидаемой отрицательной завихренности (примерно от 5 до 10 миль от центра вихря).

Длительные серии измерений профилей скорости и гидрофизических полей в фиксированных точках на полигонах БОРНХОЛЬМ и ХИЙУММ позволили обнаружить существование прогрессивной волны с квазиинерционным периодом (инерционный период на полигонах Ти« 15 часов). На полигоне БОРНХОЛЬМ в ниженем (40-80 м) сильно стратифицированном ( NH<w 5-10_2с~1) слое были получены следующие оценки параметров волн: Яв» 30м, амплитуда i^« 10 см-с ~1, фазовая скорость направленная от дна моря к поверхности составила с « 7-10 см*с , амплитуда вертикальных смещений изопикн от средней глубины их залегания 5 w 3 метра. Построенные по профилям составляющих скорости

«V IV

u(z), 7(z) вертикальные годографы вектора скорости течения имели круговую форму и вращались по часовой стрелке, указывая на то, что энергия этих волн распространяется вниз и следовательно, эти волны возникают вблизи водной поверхности. В верхнем ( 10-40 м) слабо стратифицированном слое ( NB« 3 • Ю-3 с-1) возмущения профиля скорости с вышеприведенными параметрами отсутствовали. На профилях флуктуаций u (z),v (z) в обоих слоях преобладали регулярные волновые возмущения с

вертикальной длиной волны Л,2* 7-9 м и амплитудой 3

см•с-1. На полигоне ХИЙУМАА после ослабления ветра наблюдался волнообразный ход изопикн в течение четырех периодов волны. Амплитуда смещения изопикн 5 « 3 метра, период волны Т * 15 часов, в слое 25-50 метров, где N » 1,3-10 с , вертикальная длина волны Л2« 17 м. Годографа вектора скорости являлись характерными для прогрессивной волны с фазовой скоростью, направленной вверх и групповой скоростью -вниз. Анализ метеорологических данных для обоих полигонов показал, что волны с квазиинерцаонным периодом, по-видимому, генерируются изменчивостью поля ветра.

Описание отмеченных возмущений поля скорости проведено в рамках модели гравитационно-гироскопических волн с учетом горизонтальной составляющей силы Кориолиса т.е. в "нетрадиционном приближении". Гравитационно-гироскопическими называются волны, в которых, кроме силы Кориолиса, важную роль играют также гравитационные силы. Для рассмотрения их используем линейную теорию внутренних волн в приближениях а-плоскости и Буссинеска [ Бреховских, Гончаров,1982 ]

Ш + Зу + Ш "

Й-Ро^-о-

Декартовая система координат выбрана так, чтобы ось ъ была

направлена вверх по вектору g, g - ускорение силы тяжести; u,v,w - зональный, меридиональный и вертикальный компоненты скорости; р,р -отклонения плотности и давления от равновесных значений р0> р0; 1, 1 - удвоенная вертикальная и горизонтальная составлящие угловой скорости вращения Земли ( Í-2 (1 sin ф0 , I - 2 Q cos ф0 ); ф0 - заданная широта; N - частота Вяйсяля.

Исходя из этих уравнений при H2(z)=const получены формулы для расчета профилей горизонтальных составляющих вектора скорости при удовлетворении граничных условий w=0 при z=Q и при z=~H . В случае "нетрадиционного приближения" (I/O ) составлящая скорости вдоль водного вектора ( ^ - ík^ky.O} ) имеет вид:

uj=ff0(u7 cos 7Z cos S — ей sin -jz sin (I)

где S^Xj+az-wt , fi=ifky / (ufi-f2) , 7=nit/H . Для оценивания роли горизонтальной составляющей вектора вращения земли (Г) в формировании вертикальной структуры составляющей скорости выпишем соотношение для Uj в "традиционном приближении" (í=0):

U|=W0(oj7.cos yz coa SJ/^u), (2)

Ss^Xj-ut , 1?0-амшштудная постоянная. Сравнение формул (I) и (2) показывает, что из-за слагаемого Qz в выражении для S в случае коренным образом

меняется временной и вертикальный ход первой моды горизонтальной составляющей скорости Uj .

В случае 2=0 составляющие скорости волны представляют собой стоячие волны с вертикальной структурой первой моды в

вида полупериода синуса. В случав ГИО составляицив скорости описывают модулированные по амплитуде и распространяющиеся по вертикали волны. При характерных для пикноклина Балтийского моря значениях частот Вяйсяля и условии |0|>|7|» т.е. в диапазонах частот ш_< ы < 1 и <о2< ш < ( - диапазон

частот с вещественными значениями Й, = (Ъ2-4Г2И2)1^], 15=Ы2+Г2+12з1п28, 8-угол образуемый с осью х, ш2- особая частота, ш2= (№+12з 1п29)11/2 ) амплитуда горизонтальных скоростей в первым случае во много раз превышают амплитуды для случая Г=0. При |В|<|7| , т.е. в интервале частот Г<охш2 постепенно различия амплитуд и вертикальных размеров структур для случаев Г?Ю и Г=0 уменьшаются. Выяснилось, что именно учет 1 (при определенных частотах) дает существенно отличную от обычно рассматриваемого случая амплитуду волны и ее вертикальную структуру. Учетом 1 также объясняется вертикальное распространение фазы этих волн. По приведенной выше модели (Г^О) рассчитаны для нижнего слоя полигона БОРНХОЛЬМ, с учетом вышеприведенных параметров гравитационно гироскопических волн, амплитуда вертикального смещения £д*3 метра и отклонение плотности от равновесного состояния Ра«0,75'Ю_3 р0 , которые сравнимы с данными наблюдений.

В четвертой главе по данным измерения скорости течения и мелкомасштабной турбулентности анализируется вопрос, могут ли большие сдвиги скорости ( наблюдаемые в вышеописанных измерениях) привести к образованию зон или пятен перемешивания из-за локальной гидродинамической неустойчивости в нижнем сильно стратифицированном слое

Балтийского моря. С этой целью по экспериментальным данным

2

вычислено локальное число Ричардсона R1- -2 , где з2- и2+т2 ,

S

характеризующее локальную гидродинамическую неустойчивость штока. Недавние натурные исследования Грегга (Gregg, 1984) свидетельствуют, что долгоживущие зоны перемешивания в верхнем термонлине океана могут быть связаны с климатологией внутренних волн квазиинерцинного периода. На полигоне БОРНХОЛЬМ в присутствии прогрессивной волны с квазиинерционным периодом на временном разрезе s2(z,t) (осреднение по глубине произведено через 7 м) отмечаются зоны с повышенными значениями около глубины 50 и 65 метров. Пятна относительно низких значений осредненного градиентного числа Ричардсона (1,25 $ Н10 $ 2,0) полностью коррелируют с пиками параметра s2 (s2 > 1 И О-3 с-2) . Пятна с Rl0 имели характерный вертикальный размер 5-7 ми наблюдались в течение 9 часов. Несглаженнне значения квадрата сдвига скорости s2 (вычисленные с разрешением 1,5 метра и включающие в себя суммарные сдвиги скорости в поле внутренних волн различных масштабов) в два раза превышали з2 . Пятнам с большими значениями s2 ^ 2-10-3 с-2 соответствовали пятна, где Ri $ 1 с характерным вертикальным размером « 5 м. Такие пятна наблюдались около 3 часов. На полигоне ХИЙУМАА, где в нижнем слое частота Вяйсяла в 5 раз меньше чем на полигоне БОРНХОЛЬМ, при прохождении прогрессивных волн с квазиинерционным периодом образовывались пятна слабой гидродинамической устойчивости с характерным вертикальным размером «1м, где число Ri было меньше критического 0,25.

По всей видимости, в сильно стратифицированном сдое именно внутренние волны с квазиинарционным периодом являются причиной пятен слабой гидродинамической устойчивости. Можно пологать, что в таких пятнах число Ш. становится меньше критического значения Б!^ (по Майлсу 111^=0,25) и возникает турбулентное перемешивание.

По-видимому, первые для Балтийсколго моря одновременные измерения фоновых характеристик гидрофизических полей (профили температуры, солености, плотности, квадрата частоты Вяйсяла, квадрата модуля сдвига скорости течения и числа Ричардсона) и мелкомасштабной турбулентности (профиля сдвига пульсаций скорости течения и электропроводности) проводились в октябре 1987 г. в 19 рейсе НИС "Арнольд Веймэр" в районе восточной периферии полигона ГОТЛАНД. Параметры мелкомасштабной турбулентности измерялись зондом "Баклан" сотрудниками Атлантического отделения Й0 АН СССР. Для Балтийского моря по работе [Ьоготагзку, Огт1<1оу, N1110X11, 1977] было известно, что в приповерхностном слое до глубины 6 - 7 метров, в термоклине и в придонном слое наблюдаются повышенный уровень турбулентности.

Результаты совместных экспериментальных исследований микроструктуры и тонкой структуры гидрофизических полей, выполненные на полигоне ГОТЛАНД позволили выявить существенные отличия распределения микроструктуры и турбулентности в области присклонового течения по отношению к районам центральной части Гогландской котловины. Турбулентные прослойки толщиной 1-2 метра регулярно существовали как в

термоклине так и в галоклине, причем в большинстве случаев они были приурочены к высоким значениям градиентов плотности и максимумам сдвига скорости. Отмечена также хорошая корреляция глубин нахождения турбулентных прослоек и максимумов величины сдвига скорости течений или низкими значениями М. при высоких градиентах плотности в слое. При малых значениях средних градиентов плотности корреляция довольно низкая. Оценки чисел Ричардсона для турбулентных прослоек не всегда меньше I, что может быть обусловлено значительным сглаживанием профилей скорости и большим Ьа для вычисления Н1 ( Да=2 м ).

В заключении суммируются основные вывода и результаты диссертации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

I. Показано, что особенности формирования тонкой вертикальной структуры шля скорости в Балтийском море связаны преимущественно с влиянием следующих факторов: I) - разделенностью на множество бассейнов, где преобладают характерные фоновые процессы ( вихреобразование, фронтогейез, адвективные процессы); 2) - преобладанием двуслойности плогностной стратификации вод, обусловленной водообменом между Балтийским и Северным морями с ослаблением стратификации по продольной оси моря; 3) - формированием склоновых течении и топографических волн в районах резкого изменения глубины моря; 4) - частым прохождением сильных

штормов, возбуздапцих интенсивные движения во всей толще моря, включая возникновение инерционных и сейшевых колебаний.

2. Разработана методика измерения вертикальной структуры поля скорости течения в режиме "привязного" зондирования, позволяющая при принятых методах обработки данных достичь разрешения по глубине 1,25 м при построении профилей составляющих скорости течения.

3. Определены зависимости относительных погрешностей расчета градиентов плотности , скорости течения и чисел Ричардсона от точностей измерения температуры, электропроводности, давления и горизонтальных составлящих вектора скорости потока, а также от вертикального шага Лг.

4. Сопоставление расчетов синоптических составляющих профилей скорости течения по инструментальным данным с расчетами геострофических течений показало возможность использования динамического метода во фронтальных зонах Балтийского моря. Обнаружены неоднородности синоптической составляющей профиля скорости течения с вертикальными размерами около 20 м, связанные со смыканием термоклина и галоклина в присклоновых течениях.

5. В районе фронтальной зоны обнаружено возникновение тонкосгруктурннх неоднородносгей профилей скорости с вертикальными размерами 5-7 метров, которые формируют инверсии в профилях температуры и солености под действием интрузионвых процессов. Формирование этих неоднородностей может быть связано как с бароклинной неустойчивостью фронтальной зоны, так и с интенсификацией инерционных

колебаний на фронтах.

6. Массовые измерения профилей скорости течения, выполненные в 9 рейсах в разные сезоны в Балтийском море выявили квазипериодаческиэ возмущения вертикальной структуры течений с характерной вертикальной длиной волны 15-30 метров и периодом, близким к локальному инерционному. Показано .что энергия этих колебаний распростроняется вниз, а источник энергии находится в верхнем слое моря, и связан с изменением скорости ветра.

7. Интерпретация этих неоднородностей в рамках модели гравитационно-гироскопических волн с учетом горизонтальной составляющей силы Кориолиса позволила рассчитать параметры этих колебаний в зависимости от определяющих фоновых условий.

8. Усиление вертикальных сдвигов скорости течения, связанное с возникновением гравитационно-гироскопических волн, приводит к образованию очагов с малыми значениями чисел Ричардсона, которые могут оказаться ниже критических. При этом может происходить потеря устойчивости течения и генерация пятен мелкомасштабной турбулентности. Кроме того, установлена связь размеров турбулентных пятен в пикноклине с коротковолноьыми флуктуациями сдвига скорости течения, обусловленными, по - видимому, прохождением короткопериодных внутренних волн.

ОПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ I. Лшювер М.Я.Х, Отеман М.В. Вертикальная структура течений

и плотности на Борнхольмском полигоне Балтийского моря//Тонкая структура и синоптическая изменчивость морей и океанов. Таллин, 1984. С. 61-62.

2. Лиловер М.Я.Х. Оценки погрешностей определения вертикальных градиентов скорости течения, частоты Вяйсяля и числа Ричардсона по измерениям зондирующими приборами//Океанологические исследования. М., 1987, N. 40. С. I17-127.

3. Лиловер М.Я.Х. О возможности появления неустойчивости в поле инерционных волн в Балтийком море//Тесисы докладов III сьезда советских океанологов. Физика и химия океана. Ленинград, 1987. С. 69-70.

4. Laanemets J., Lilover М. The data processing scheme of measurements with the Neil Brom Mark III CTD//The investigation and modelling of processes in the Baltic sea. Part II. Tallinn, 1981. P. 10-19. .

5. Aitsam A., Pavelson J., Laanemets J., Lilover M.-J. Preliminary analysis of a front in,the Baltic sea//Proceeding of the 13-th Conference of Baltic Oceanographers, Helsinki, 24-27 august 1982. Helsinki. Valtion painatuskeskus, 1982. V. 1. P. 70-86.

6. lilover M.J., Otsmann M. Experimental study of vertical structure of current and density fielde in the Bornholm Basin//Abstracts of the 14-th Conference of Baltic Oceanographers, Gdynia, 28 September - 2 oktober 1984. Gdynia, 1984. P. 43.

7. Lilover M.J., Otsmann M. On the vertical run of inertial

waves In the Baltic Sea//Proceeding of the 15-th Conference of Baltic Oceanographers, Copenhagen, 1986. Copenhagen, 1987. Part II. P. 374-387.

8. Lilover M.J., Otsnrann M., Tamsalu R. Hear - Inertlal wawes and. shear Instability//Proceeding of the 16-th Conference of the Baltic Oceanographers, Kiel, 1988. Kiel, 1989. V.2. P. 648-652.

Академия наук СССР, Институт океанологии им. П.Ширшова, Л и л о в е р Мадис-Яак 1аральдович. Тонкая вертикальная структура поля скорости течения в БалтиЖЖом море» лвтбре-ферат. на русском языке.

Подписано в печать 15.11.89. МВ-03251. Бумага 60x84/16. Печатных листов 1,25. Условно-печатных листов 1,16. Учетно-из-дательских листов 0,8. Тираж 100. Заказ Ш 265. Бесплатно. Ротапринт АН Эстонки, 200001 Таллинн, бульвар Эстония, 7.