Вихри в океане

К свободным газам В. И. Вернадский относит атмосферу, газовые скопления, находящиеся где-либо в породах, так называемые газовые мешки, газовые струи (по трещинам), или газовые вихри, к которым относятся вулканические и тектонические струи, связанные со сбросами, трещинами и другими тектоническими проявлениями земной коры. К связанным газам В. И. Вернадский относит газы океанов, озер, прудов и разных источников. [c.33]

По-видимому, прежние представления об океане как об огромной стабильной водной массе, у которой лишь поверхностные слои время от времени приходят в движение под действием ветров, недостаточно точны. Вероятно, определяющим фактором в возникновении океанических течений и мощных циркуляционных зон является неравномерность притока тепла, а также особенности рельефа океанического дна. Крупномасштабные течения оказались очень сложными, многоструйными и многослойными, с водоворотами и вихрями, нередко доходящими до самого дна. [c.59]

Разд. 13.7 посвящен бароклинным вихрям в океане. Как и в атмосфере, вихри являются яркой особенностью океана. Несмотря на то, что их динамика сходна с аналогами в атмосфере, горизонтальные размеры вихрей в океане составляют примерно десятую часть размеров атмосферных вихрей (100 км вместо 1000 км), а по временным масштабам значительно превосходят атмосферные. Очень большой интерес вызывает и другое явление— фронты. В атмосфере они обычно связаны с развивающимися бароклинными возмущениями. Один пример фронта, образующегося в ходе нелинейного развития волны Иди, рассмотрен в разд. 13.8. [c.302]

Изучение частных примеров из разд. 13.3 и 13.4 показало,, как может происходить самопроизвольный рост возмущений за счет притока доступной потенциальной энергии среднего течения. Большое значение этих иллюстративных примеров объясняется тем, что они демонстрируют механизмы формирования атмосферных циклонов и вихрей в океане. Вместе с тем, из-за динамических ограничений, которые сдерживают высвобождение доступной потенциальной энергии, ее простое наличие еще не достаточно для проявления неустойчивости. Возникает вопрос — каковы же условия возникновения неустойчивости Оказывается, что возможно найти такие условия, которые для этого необходимы. Они очень полезны, поскольку в том сл учае, когда эти условия не выполняются, они позволяют сделать заключение о невозможности высвобождения энергии под влиянием динамических ограничений. Если же они удовлетворяются, то они сигнализируют о возможности неустойчивости, хотя проверить это можно только с помощью детальных расчетов. [c.319]

И ИХ взаимодействия со средним потоком. В работе [126] рассмотрены аналогии между вихрями в океане и бароклинными возмущениями в атмосфере. [c.330]

Перед тем как будут рассмотрены отдельные слагаемые этого уравнения, полезно познакомиться с картиной осредненного по вертикали баланса энергии, приведенной на рис. 1.8. Из рисунка видно, что для формирования равновесного состояния между областью избытка энергии у экватора, получаемой за счет радиации, и областью ее дефицита у полюсов необходим поток энергии в сторону полюса. Заштрихованная область характеризует поток энергии в океане, а незаштрихованная — в атмосфере. Как видно, большая часть потока в средних широтах (с максимумом при 40—50° с. ш.) создается за счет нестационарных вихрей. (Отметим, что вклад потока скрытого тепла в максимальное значение составляет примерно 35%. Таблица, детально характеризующая различные вклады в поток, составлена в [602].) Поток, вызванный осредненной меридиональной циркуляцией, оказывается существенным вблизи экватора. [c.354]

В работе [432] для зимы северного полушария приведены меридиональные разрезы осредненных потоков и различные статистические свойства атмосферных вихрей. Из рис. 7.8, в (111) на котором представлена топография геопотенциала на уровне ядра струйного течения, видно, что скорость течения меняется очень сильно. На рис. 13.16 показано поле скорости на высоте 250 мбар. Наиболее сильным струйное течение является в области над востоком Азии. Здесь оно находится на широте 30° с. ш. и имеет максимальную скорость 61 м/с. Над Тихим океаном оно уменьшается по силе и имеет минимум 27 м/с над западной частью Северной Америки. Далее отмечается новое увеличение скорости течения до 40 м/с над восточной частью Северной Америки и новое ее уменьшение над Атлантикой. [c.356]

Таким образом, вертикальная экмановская скорость подкачки может быть приближенно выражена как произведение (р/) на вихрь ветра (если ветер стационарен или меняется медленно по сравнению с масштабом времени инерционных колебаний f ). И в атмосфере, и в океане она имеет один и тот же знак. Если, например (см. рис. 9.4), в атмосфере над океаном имеется циклон, то экмановский перенос в пограничном слое атмосферы будет направлен в сторону низкого давления в центре циклона, [c.18]

Стационарные вынужденные решения рассматриваются в разд. 11.13 и 11.14, начиная с уравнения потенциальной завихренности для идеальной жидкости. Оно показывает, что при отсутствии трения растягивающиеся вихревые линии смещаются к полюсу. Растяжение в атмосфере может быть вызвано нагревом, в то время как в океане его основной причиной служит экмановская подкачка. Если ее связать с распределением напряжения ветра, то в результате получается важное соотношение,., известное как уравнение Свердрупа. Оно устанавливает, что перенос вод к северу вызывается положительным вихрем напряжения ветра. [c.146]

Кроме того, уравнение можно использовать и для определения предельной широты, на которой еще могут существовать волны заданного периода. Например, для первой моды бароклинной волны годового периода в океане с с = 2уЪ м/с максимальная широта равна 45°. В работе [391] были рассмотрены колебания температуры годового периода в северной части Тихого океана. Оказалось, что данные обнаруживают сходство с дисперсионными характеристиками первой моды движущихся на запад планетарных волн, несколько измененных под влиянием среднего потока. Обратные волновые числа были порядка 100 км. Уайт н Саур [850] обнаружили волны годового периода, которые выходили из района в окрестности долготы 125° з.д., где отмечалась особенно сильная амплитуда колебаний вертикальной экмановской скорости. Распространение фазы на запад, характерное для явлений, которые существенно зависят от -эффекта, отмечалось также и для океанических вихрей [58, 220]. Как было показано в работе [510], большая доля низкочастотной изменчивости, выявленной по результатам МОДЕ ( Среднеокеанский динамический эксперимент ), может быть объяснена присутствием баротропных и бароклинных планетарных волн с периодами от 4 до 11 месяцев и длинами волн от 170 до 300 км. В [644] сообщается об обнаружении в западной части Северной Атлантики баротропной планетарной волны с длиной 340 км [c.243]

В атмосфере средних широт господствуют циклоны н антициклоны, которые возникают из-за неустойчивости основного распределения ветра. Модели, иллюстрирующие, как потенциальная энергия зонального потока превращается в кинетическую энергию систем циклонов, изучаются в гл. 13. Здесь же обсуждаются фронты, развиваюихиеся в эволюционирующих циклонах, и вихри в океане. В заключение книги излагаются общие представления о системе атмосфера — океан. [c.10]

Поскольку коэффициенты вязкости и диффузии для воздуха и воды малы, то можно подумать, что их эффектами можно пренебречь совсем. Однако их важность для крупномасштабных движений уже обсуждалась, а их эффекты вблизи границ являются особенно существенными. Например, условие (4.П.11) требует непрерывности касательной компоненты скорости в атмосфере и в океане на границе раздела, тогда как невязкая модель дает большой разрыв касательной скорости. На деле это приводит к больш.ому сдвигу или градиенту скорости около границы. Толщина области большого сдвига (называемого пограничным слоем) определяется коэффгщиеитом вязкости, если сдвиг достаточно мал, как в некоторых лабораторных ситуациях. Однако в атмосфере и океане сдвиг (см. разд. 2.4) почти всегда так велик, что малые возмущения растут самопроизвольно, забирая энергию от сдвигового течения и создавая при этом турбулентный пограничный слой. Перенос импульса, тепла, влажности, соли и т. д. в таких случаях происходит путем вихревого движения, исключая очень тонкий слой около границы, в котором преобладают процессы молекулярного переноса. Природа вихревого движения (и, следовательно, значения скоростей переноса) неполностью определяется сдвигом. Конвекция, связанная с тем, что тяжелая жидкость лежит над легкой, также может создавать вихри или изменять вихри, вызванные сдвигом. На скорости переноса могут также влиять свойства поверхности или некоторым прямым воздействием, или косвенно через форму поверхности (загрязнения меняют свойства воли и скорости переноса импульса волнами). Для моделирования крупномасштабных движений атмосферы и океана детальная структура пограничного слоя не может быть учтена. Вместо этого скорости переноса через границу связываются со свойствами границы и свойствами атмосферы или океана иа некотором расстоянии от границы. В частности, такое представление эффектов турбулепт-иого сдвигового потока принимает вид, указанный в разд. 2.4. Например, касательное напряжение иа дне океана или на нижней границе атмосферы можно вычислить согласно (2.4.1). Существование этого напряжения ведет к тому, что энергия отнимается от океана или от атмосферы, так что этот эффект иногда называется донным трением . Потоки тепла и воды между океаном и атмосферой рассматриваются аналогичным способом с использованием эмпирических граничных условий типа рассмот-рсш1ых в гл. 2. [c.115]

Перечень различных вариантов преобразователей можно было бы продолжить, но важно отметить, что со временем могут быть открыты как более эффективные способы преобразования энергии потоков в океане, так и новые гидродинамические явления, которые потребуют принципиально новых разработок. Уже сейчас можно отметить, например, энергию океанских противотечений,, скрытых толщей поверхностных вод и часто лишь достаточно тонкими пограничными слоями отделенных от поверхностных, энергию различных вихрей, возникающих в открытом океане под воздействием метеорологических возмущений и крупномасштабной гидродинамической неустойчивости в океанах. Известны даже-постоянно действующие вихри. Один из них находится в 400 км от Огасавары (Япония) в Тихом океане. Он представляет собой водоворот диаметром около 200 км, поднимающийся с глубины 3 км почти до самой поверхности. Примечательна одна из особенностей водоворота — примерно через каждые 100 дн. он изменяет направление вращения на обратное. По оценкам японских ученых удельные энергетические характеристики этого водоворота значи--тельно выше, чем у ряда океанских течений. [c.119]

Еще большие трудности возникают при попытке в прогнозах учесть особенности океанской изменчивости. На рис. 9.6 приведена схема одного из меандров Гольфстрима. Отрываясь от основного течения, такой меандр может достаточное время существовать в океане, влияя на перенос тепла и, следовательно, на климат в Европе. Эти сравнительно подвижные и крупномасштабные вихри возникают случайным образом в результате такого взаимодействия Гольфстрима с прибрежными и океаническими водными массами, при котором течение, резко изменив направление движения в сторону открытого моря за мысом Хаттерас, становится не- [c.233]

Во всех аналогичных случаях, характеризующихся чрезвычайно большой напряженностью муссонного поля против остроконечных мысов,полуостровов, необходимо помнить о наличии тангенциальной составляющей муссонных потоков, о которой не было надобности вспоминать в случае круглого моря или круглого материка. Потоки воздуха, стремительно стекающего с мыса, находятся в поле кориолисовой силы, а потому они могут создавать у оконечностей материка мощные вихри, нередко обладающие большой разрушительной силой. По всей вероятности, в таких особых точках муссонного поля должны обостряться и тропические ураганы, траектории которых в Атлантике, как правило, проходят мимо п-ва Флорида, а на Тихом океане — мимо остроконечных образований береговой линии Антильских о-вов. Резкие изменения направления ветра у мысов также объясняются подобным эффектом. В качестве примера на рис. 347 изображены резкие смены направления ветра, которые наблюдались во время прохождения на экспедиционном океанографическом судне Седов траверза м. Гранитоло (на о. Сицилия) и траверза м. Матапан (Пелопоннесский п-ов) [22]. [c.579]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология