Індекс рубрикатора НБУВ: Д22л

Шифр НБУВ: Ж14253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

В приближении геометрической оптики рассмотрен вопрос о неустойчивости крупномасштабных незональных течений. Выделено два типа эволюции волновых возмущений, соответствующих конвективной и абсолютной неустойчивости. Показано, что абсолютная неустойчивость имеет место в областях стационарности волновых пакетов. Для простого кольцевого профиля средних течений найдено соотношение параметров задачи, при котором имеет место абсолютная неустойчивость. Получено качественное соответствие численному эксперименту по моделированию синоптической изменчивости крупномасштабной циркуляции океана.

Предложена методика адаптационного расчета скорости течений с помощью многослойной квазиизопикнической модели в бассейне, включающем шельфовую зону и имеющем протяженную открытую границу с морем, на которой скорость течения не задается. Использован подход, в котором вводятся дополнительные члены типа источника в уравнения переноса тепла и соли, а также эволюции толщин слоев. Проведены расчеты скорости течений в северо-западной части Черного моря для июня по климатическим данным. Проанализированы особенности термохалинной и динамической структур вод.

Получено численное решение задачи о сейшах в двумерном бассейне с параболическим профилем дна и твердыми стенками на его границах. Выполнено сравнение найденного численного решения с известным аналитическим решением для аналогичного бассейна с нулевой глубиной на границах. Даны оценки погрешностей определения характеристик волнового поля, вызванных введением вертикальных стенок бассейна. В областях вблизи боковых стенок установлены различия в поведении амплитудных функций составляющих скорости, полученных численно и аналитически. Показано качественное соответствие амплитудных функций возвышения свободной поверхности, определяемых численным и аналитическим решениями, по всей ширине бассейна.

Выполнен численный анализ усиления волн цунами при распространении из открытой части в шельфовую зону Черного моря. Использована одномерная модель нелинейных длинных волн, учитывающая донное трение. Рассмотрено четыре профиля дна, соответствующие южному побережью Крымского полуострова. Установлена доминирующая роль рельефа дна и малый вклад нелинейности в трансформацию волн на этапе их распространения к берегу. До глубин 50 м изменение высоты волны описывается законом Грина. При определении вертикальных заплесков волн важен учет нелинейности. Наибольшие вертикальные заплески волн получены для участков шельфа в районах городов Ялта и Алушта.

На базе квазиизопикнической модели проведены адаптационные расчеты по среднемесячным климатическим данным. Модель позволяет описывать образование и трансформацию водных масс. Проанализированы формирование и эволюция холодного промежуточного слоя. Сделан вывод, что основной вклад в формирование и обновление холодного промежуточного слоя, помимо северо-западного шельфа, вносят процессы, происходящие на свалах глубин. Расположение зон наиболее интенсивной субдукции соответствует очагам холодных вод в этих районах. Вклад центральных областей зон циклонической завихренности в формирование холодных промежуточных вод имеется, но значительно менее заметен по климатическим данным. Холодные воды на северо-западном шельфе с июня по сентябрь "запираются" течениями и только в конце года попадают в центральную область восточной части Черного моря. Справедливость этих выводов ограничена дискретностью исходных данных и разрешением модели.

Выполнен анализ геострофических течений с немонотонным вертикальным профилем скорости. Показаны схемы распределения плотности воды и гидростатического давления, соответствующие возможным вариантам вертикальной кинематической структуры. Для подтверждения реальности существования таких сложных слоистых структур используются данные инструментальных измерений течений на полигонах в Черном море и западной части Тропической Атлантики.

Предложен метод расчета коэффициентов турбулентного обмена в зоне обрушения волны. Рассмотрен один из двух типов обрушивающихся волн, которые образуются на глубокой воде. Оценена высота волны, когда струя жидкости, образующаяся после опрокидывания гребня, остается неразрушенной. Движение жидкости под поверхностью воды интерпретировано как движение затопленной турбулентной струи. На основе теории турбулентных струй определены законы изменения с глубиной скорости, энергии струи и коэффициента турбулентного обмена. В системе координат, движущейся с гребнем волны, процесс рассмотрен как квазистационарный, при этом падающая струя попадает в сносящий поток, имеющий скорость, примерно равную фазовой скорости волны. С учетом этого определена глубина непосредственного проникновения струи.

Исследован один из двух типов обрушивающихся волн, которые встречаются на глубокой воде. Заглубление водно-воздушной смеси, образующейся в скользящем буруне, рассмотрено как движение двухфазной струи, в которой принебрегается силами поверхностного натяжения и скольжением фаз, что накладывает некоторые ограничения на размеры пузырьков воздуха. Задача решена численно для стационарного случая. Эмпирический коэффициент найден из сопоставления с экспериментальными данными, взятыми из литературы. Оценены глубина проникновения аэрированной струи и вклад обрушивающихся волн в увеличение интенсивности турбулентного обмена в приповерхностном слое моря.

Предложена математическая модель диффузии трехмерного пятна пассивной примеси при наличии баротропного прилива. Численно решается полуэмпирическое уравнение турбулентной диффузии с учетом волновых течений, начального и граничных условий. Исследовано влияние волновых скоростей на такие характеристики трансформации облака примеси как изменение с течением времени максимума концентрации, объема пятна и границ области возможного загрязнения.

В рамках двухслойной модели рассматривается формирование уровня замкнутого бассейна, вызванное источником на границе с постоянным расходом, расположенным в верхнем слое. Отклик уровня на вток жидкости в бассейн проявляется в виде бароклинной и баротропной мод. Бароклинная мода представляет собой краевую волну, у которой отклонение уровня верхнего слоя положительно, нижнего - отрицательно. Баротропная компонента уровня практически однородна по пространству и растет со временем. Увеличение объема верхнего слоя за счет втока на границе практически полностью обеспечивается баротропной модой. В нижнем слое увеличение объема за счет баротропной моды полностью компенсируется бароклинной краевой волной.

Обсуждаются результаты метрологических испытаний четырехбазового акустического измерителя течений, проведенных в гидродинамическом бассейне. Рассматриваются методические вопросы проведения измерений и обработки данных. Приводятся экспериментально полученные зависимости систематической и случайной составляющих погрешности измерения от скорости и направления потока.

В приближении Буссинеска рассмотрены бароклинные топографические волны, захваченные плоским зональным склоном при наличии диссипации энергии волны в мелкомасштабную турбулентность придонного слоя. Определен декремент затухания волны. Из условия равенства потока энергии от волн в турбулентность и скорости диссипации энергии турбулентности получен коэффициент горизонтального турбулентного обмена.

Анализируются течения в цугах внутренних солитонов, зарегистрированных в Российско-Американском эксперименте 1992 г. по дистанционному зондированию внутренних волн (Joint US/Russia Internal Wave Remote Sensing Experiment - JUSREX) на Нью-Йоркском шельфе Атлантического океана. Обнаружено, что в термоклине наблюдается почти монотонное антициклоническое изменение направления орбитальных течений в цугах солитонов при практически неизменном направлении волн в каждом цуге. Как правило, течение в лидирующем солитоне существенно отклонялось влево от направления волн, но приближалось к нему в замыкающих цуг солитонах. Скорость вращения течений соответствовала периодам от полусуточного до суточного и в среднем была близка к локальному инерционному периоду. Показано, что такое вращение не могло быть вызвано искажающим влиянием адвекции фоновых сдвиговых течений и, по-видимому, связано с неизученными пока особенностями внутренних солитонов во вращающемся океане.

Рассмотрена временная изменчивость полей концентрации Cs-137 в поверхностных водах Черного и Средиземного морей в период с 1986 по 1998 гг. Показано влияние более загрязненных черноморских вод на уровень концентрации радионуклида в восточной части Средиземного моря. Проведен анализ влияния атмосферных процессов и водного обмена через Босфор на радиоэкологическую ситуацию в Восточном Средиземноморье.

Разработан метод определения наклонов уровня, который позволяет находить их с хорошей точностью. Проверка надежности метода была осуществлена путем сравнения численных решений для наклонов уровня с аналитическими выражениями. Показано, что с достаточно высокой точностью система взаимосвязанных уравнений для определения наклонов уровня расщепляется на два независимых уравнения.

В рамках линейной теории длинных волн с учетом действия силы Кориолиса изучаются внутренние волны, генерируемые баротропным приливом в двухслойном океане переменной глубины. Баротропная волна набегает под произвольным углом на протяженную неровность дна, представляющую собой модель континентального склона и шельфа. Получены зависимости амплитуд генерируемых внутренних волн от угла набегания баротропного прилива, геометрии рельефа дна и стратификации.

На основе нелинейной модели с учетом вязкости, диффузии плотности и течений проведено численное исследование распространения возмущений, возникающих в глубоководной части Черного моря в результате действия на поверхности моря в виде полосы касательного напряжения ветра или плотностных потоков. Показано, что со временем в районе свала глубин они генерируют в море цуг волн, приводящий к колебаниям в полях плотности и течений. Отмечаются различия в генерации внутренних волн плотностными потоками и действием ветра. В отличие от ветрового воздействия в плотностном случае в районе полосы в верхнем слое уже в начальный период возникают интенсивные возмущения, которые не имеют цуговой структуры.

В рамках линейной теории длинных волн с учетом действия силы Кориолиса рассмотрена задача о генерации внутренних волн баротропным приливом, набегающим на неровность дна типа морского хребта. Поперечное сечение хребта предполагается прямоугольным, стратификация - ступенчатой с двумя термоклинами (трехслойная модель). Исследуются зависимости характеристик возникающих волн от параметров стратификации и периода набегающего баротропного прилива.

В общей линейной постановке определены условия генерации геострофического течения в слое однородной вращающейся жидкости при малых смещениях дна бассейна. Дан вывод и найдено общее решение уравнения, связывающего равновесную форму поверхности жидкости с остаточными деформациями дна бассейна. Установлено, что геострофическое течение генерируется только в случае, когда возникают остаточные деформации дна бассейна. Оценки интенсивности возникающего геострофического образования найдены численно для модельной подвижки дна. Рассмотренный механизм генерации геострофического вихревого поля наиболее эффективен в шельфовой зоне океана.