Приведен анализ вертикальных потоков кислорода, нитратов, аммония и сероводорода, рассчитываемых на основе средних вертикальных профилей распределения концентраций этих веществ, коэффициентов диффузии и скорости адвекции. Такой подход позволил получить независимые оценки потребления и равновесной продукции веществ, а сравнение их с величинами экспериментально измеренной продукции дало возможность обсудить условия баланса бюджетов этих веществ. Результаты расчета потоков и скорости продукции/потребления кислорода, нитратов, аммония и сероводорода позволили предложить общую схему, которая значительно отличается от общепринятых представлений о бюджете и круговороте этих веществ в Черном море.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.4

Рубрики:

Терміка моря.Теплові процеси в морі

Шифр НБУВ: Ж14253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Описан новый измерительный комплекс гидрофизических параметров морской среды. Обоснована актуальность создания такого типа комплексов, очерчен круг задач, для решения которых он может использоваться. Теоретически рассмотрены масштабы разрешения горизонтальных и вертикальных неоднородностей при измерениях в режиме вертикального зондирования. Представлены структурная схема комплекса, основные технические характеристики, конструктивные особенности. Лабораторные и натурные испытания подтвердили соответствие расчетных и фактических характеристик измерительных каналов.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221(922.8)9

Рубрики:

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж71487 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.307 + Д221(922.8)93

Рубрики:

Водообмін. Турбулентний обмін і переміщення

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж14253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Описан новый измерительный комплекс для исследования мелкомасштабных процессов в верхнем деятельном слое моря. Обоснована актуальность создания такого типа комплекса, очерчен круг задач, для решения которых он может быть использован. Теоретически оценены масштабы разрешения горизонтальных и вертикальных неоднородностей при измерениях в режиме вертикального зондирования. Представлены основные технические характеристики комплекса. Приведены результаты стендовых и натурных испытаний, подтверждающие соответствие рассчитанных и фактических технических возможностей комплекса. Описаны конструктивные особенности различных вариантов измерительного комплекса "Сигма-1" (позиционный вариант "Сигма-1П" и зондирующий "Сигма-1З").

Рассмотрены динамические особенности распространения приповерхностных гравитационных линз, а также условия смены режимов контроля над их движением различных внешних и внутренних сил. В качестве последних исследуются лобовое сопротивление, молекулярная и турбулентная вязкость за счет внешних и внутренних сил, а также торможение за счет эффектов двойной диффузии. Анализируются режимы распространения мелкомасштабных гравитационных линз, информация о которых была почерпнута из литературы, дополнена и обобщена.

Построена одномерная нестационарная изопикническая модель вертикального обмена в Черном море, учитывающая вклад процессов стекания и трансформации мраморноморских вод, или "плюма", вертикальную диффузию, а также воздейстие зимней конвекции в верхнем слое. Перемешивание в бассейне считается локальным в пространстве и времени, зимнее ветровое воздействие для рассматриваемого варианта модели - неизменным от года к году. Основным внешним переменным фактором считается температура верхнего пограничного слоя, введенного для моделирования зимних условий. В рамках принятых ограничений модель позволяет исследовать внутригодовую и межгодовую изменчивость термохалинных характеристик, а также гидрохимических параметров в водном столбе моря. В качестве контрольного расчета исследовано периодическое воздействие внешних термических условий на характеристики системы с периодом шесть лет.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.307 + Д221(922.8)93

Рубрики:

Водообмін. Турбулентний обмін і переміщення

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж71487 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Предложена одномерная стационарная модель вертикального обмена для водного столба Черного моря, представляющая собой развитие исследований, предпринятых в [1, 2]. Отличительная особенность модели состоит в том, что в ней учитывается изменение площади горизонтального сечения бассейна с глубиной. Кроме того, в развитом подходе использован альтернативный способ регуляризации решения. Модель позволяет более аккуратно оценивать интенсивность вертикального обмена в бассейне моря.

Рассмотрен вопрос, каким образом природная стационарная система слой - прослойка в режиме послойной конвекции двойной диффузии (например придонный пограничный слой в Черном море) "выбирает" из множества возможных вариантов единственный набор определяющих параметров. В качестве "правила отбора" привлечен принцип минимума производства энтропии для систем, близких к состоянию термодинамического равновесия. В процессе решения задачи система рассмотрена как тепловая машина. Этот подход представляет собой простую процедуру применения принципа минимума производства энтропии для рассматриваемого случая. Совместный анализ теоретических результатов, данных глубоководных натурных измерений в Черном море, а также результатов лабораторных экспериментов приводит к заключению, что, вероятнее всего, стационарная система "выбирает" определяющие параметры в соответствии с принципом Пригожина -Глэнсдорфа. Ключевым параметром в системе оказалось плотностное соотношение, приблизительно равное трем для стационарного случая.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221(922.8)93

Рубрики:

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж14253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Вивчено роль різних фізичних процесів у формуванні тонкої термохалинної стратифікації у природних стратифікованих басейнах, а також оцінено їх внесок у дисипацію енергії та вертикальний обмін. Розглянуто кінематичний ефект внутрішніх хвиль, різноманітні вияви зсувної нестійкості стратифікованих потоків, придонне тертя, конвекцію у придонній зоні, спричинену геотермальним потоком тепла, а також процеси диференційно-дифузійної конвекції, гравітаційні течії, припливний апвелінг. Дані натурних вимірювань використано для дослідження відкритого океану та його прибережних зон, Чорного та Середземного морів. Виконано сумісний аналіз відомих теоретичних моделей, побудованих для оцінки внеску обвалень у полі внутрішніх хвиль у дисипацію енергії та вертикальний обмін. Запропоновано межі застосовності для різних типів моделей. Відзначено, що результати дослідження можуть бути використані для вивчення кругообігів ряду хімічних речовин у водному стовпі Чорного моря, зокрема, обчислено швидкості хімічних реакцій, відомі раніше з точністю до двох - трьох порядків величини, а також характерний час оновлення для різних хімічних сполук.

Представлены результаты поиска зависимостей скорости диссипации турбулентной энергии и коэффициента вертикальной турбулентной диффузии за счет сдвиговой неустойчивости и обрушений в поле инерционно-гравитационных внутренних волн в океане от локальной частоты плавучести. В рамках единого подхода сделана попытка установить причину различия этих зависимостей для областей основного пикноклина и верхнего стратифицированного слоя, которое отмечалось ранее в литературе. Основная причина указанного факта объясняется тем, что, в отличие от области основного пикноклина, в верхнем стратифицированном слое характерный вертикальный масштаб неустойчивости волн зависит от стратификации. В качестве инструмента для анализа использована разработанная ранее модель климатического спектра внутренних волн в океане.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.307

Рубрики:

Водообмін. Турбулентний обмін і переміщення

Шифр НБУВ: Ж71487 Пошук видання у каталогах НБУВ 

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

Проанализированы приведенные в литературе результаты измерений скорости диссипации турбулентной энергии и распределения частоты плавучести с глубиной для различных районов естественных стратифицированных бассейнов. По данным измерений исследован характер зависимости скорости диссипации турбулентной энергии от частоты плавучести в верхнем стратифицированном слое и основном пикноклине с целью проверки известных к настоящему времени моделей вертикального обмена в стратифицированных бассейнах за счет сдвиговой неустойчивости в поле инерционно-гравитационных внутренних волн.

The dependence of the vertical turbulent exchange intensity on the local stratification in stratified layers of the Black Sea near the interface between the shelf and the continental slope is estimated by the data of field measurements. The field experiments were performed within the framework of the international projects GEF/BSERP (May, 2004) and "Black Sea - 2004" (July, 2004) and also the national projects (May, 2007). Information is got with the use of the probing system "Sigma-1" [1]. As a data processing tool, the method [2, 3] of estimation of the vertical turbulent diffusion coefficient depending on external conditions is used. The mean values of the coefficient of turbulent exchange in all explored regions proved to be substantially greater (approximately by one order of magnitude) as compared to that under conditions of the open sea for the identical local stratification. This can be related to a peculiarity of the bottom topography influencing the dynamics of quasiinertial internal waves which serve here as a basic reason of the small-scale mixing and vertical diffusion.

Предложен метод решения задачи электровязкоупругости для многосвязных пластин. С помощью метода малого параметра задача сведена к рекуррентной последовательности задач электровязкоупругости, которые решаются с использованием комплексных потенциалов. Разработана методика определения по комплексным потенциалам приближений основных характеристик электроупругого состояния (напряжений, компонент векторов индукции и напряженности электрического поля) в любой момент времени после приложения нагрузки. В качестве примера приведено решение задачи для пластинки с эллиптическим отверстием. Численными исследованиями установлено значительное влияние времени на значения основных характеристик электровязкоупругого состояния.

С применением высокоразрешающего зонда-турбулиметра "Сигма-1" собраны натурные данные о распределении флуктуаций гидрофизических параметров в верхнем слое моря вокруг Гераклейского п-ова (Крым). На основе анализа этих данных по разработанной ранее методике оценены масштабы турбулентных пятен в стратифицированном слое, рассчитаны коэффициенты вертикального турбулентного обмена и величины скорости диссипации турбулентной энергии в исследуемом районе. Показано, что пространственное распределение коэффициентов диффузии отражает особенности вертикального обмена, обусловленные гидрологической структурой и морфологией дна. Сопоставление результатов с предложенной нами ранее "спектральной" моделью обмена показало ее хорошее соответствие натурным измерениям.