Д. Д. Завьялов, Т. А. Соломаха

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация

Цель. Оценить влияние выбора схемы параметризации радиационных свойств снега и льда на воспроизведение сезонной эволюции толщины снежно-ледяного покрова и распределения температуры в его толще в вершине Таганрогского залива – цель данной работы.

Методы и результаты. Исследование термической сезонной динамики толщины снежно-ледяного покрова в северо-восточной части Таганрогского залива проведено с помощью нестационарной термодинамической модели морского льда. Модель воспроизводит образование льда и аккумуляцию на его поверхности снега, пространственно-временно́е изменение их теплофизических характеристик, таяние снежно-ледяного покрова, вертикальное распределение температуры и поглощенной в его толще солнечной радиации при заданных срочных данных о метеорологических параметрах. В численной реализации решения уравнения теплопроводности с радиационным источником для снега и льда использовалась расчетная сетка, позволяющая сохранять пространственное разрешение профилей температур в снежно-ледяном покрове при его таянии и нарастании. Рассмотрено два варианта параметризации переноса солнечного излучения в морском льду. Первый вариант предполагал экспоненциальное затухание радиации с постоянными коэффициентами пропускания и ослабления. Во втором варианте использовалась двухслойная схема проникновения солнечного излучения в лед, моделирующая приповерхностный переходный слой. Ослабление интенсивности солнечной радиации в толще снега описывалось законом Бугера – Ламберта с коэффициентом ослабления, как не зависящим от теплофизических характеристик снега, так и представленным функцией его плотности. Проведены численные эксперименты по воспроизведению сезонной эволюции толщины снежно-ледяного покрова и вертикального профиля температуры в нем в вершине Таганрогского залива для зимнего сезона 2016/17 г. Сравнительный анализ результатов моделирования и снятых с ледовых карт ЕСИМО значений толщины морского льда позволил выбрать комбинацию параметров модели для наилучшего соответствия расчетных и фактических величин.

Выводы. Показано, что наиболее оправданным оказался выбор коэффициентов пропускания и ослабления для белого льда, представленных функциями облачности, и толщины слоя наиболее интенсивного поглощения коротковолнового излучения ~ 4 см при воспроизведении сезонных изменений толщины ледяного покрова в вершине Таганрогского залива зимой 2016/17 г.

Ключевые слова

морской лед, термодинамика, толщина льда, вертикальный температурный профиль льда, коротковолновая радиация, коэффициент ослабления, Азовское море.

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0555-2021-0004 «Фундаментальные исследования океанологических процессов, определяющих состояние и эволюцию морской среды под влиянием естественных и антропогенных факторов, на основе методов наблюдения и моделирования».

Для цитирования

Завьялов Д. Д., Соломаха Т. А. Параметризация поглощения солнечной радиации снежно-ледяным покровом в термодинамической модели льда Азовского моря // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 5. С. 538–553. doi:10.22449/0233-7584-2021-5-538-553

DOI

10.22449/0233-7584-2021-5-538-553

Скачать статью в PDF-формате