С. Ю. Волков, С. Р. Богданов, Р. Э. Здоровеннов, Н. И. Пальшин, Г. Э. Здоровеннова*, Т. В. Ефремова, Г. Г. Гавриленко, А. Ю. Тержевик

Институт водных проблем Севера Карельского научного центра Российской академии наук, Петрозаводск, Россия

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

Аннотация

Цель. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что процессы тепломассопереноса в покрытых льдом мелководных озерах не сводятся лишь к молекулярному уровню и, несмотря на их относительно низкую интенсивность, в основном определяются перемежающейся турбулентностью, природа и механизм генерации которой изучены недостаточно. В работе рассматривается один из таких механизмов, связанный с резонансным возбуждением коротких внутренних волн баротропными сейшами.

Методы и результаты. В качестве экспериментальной базы использовались данные зимних измерений температуры в мелководном озере. Анализ динамики температурных профилей в первые недели после ледостава выявил аномально высокие значения эффективного коэффициента температуропроводности. В спектрах температурных пульсаций явно прослеживался пик, соответствующий основной моде баротропных сейш. Существенная неоднородность амплитуды температурных пульсаций по глубине, противофазные колебания в соседних слоях указывали на присутствие внутренних волн. Предложен механизм переноса энергии от баротропных сейш к внутренним волнам, аналогичный «конверсии приливов» (tidal conversion) в океанологии. В результате получены оценки для потока энергии, скорости диссипации и эффективного коэффициента температуропроводности.

Выводы. Внутренние волны могут играть существенную роль в процессах перемешивания и переноса тепла в покрытых льдом озерах. При этом баротропные сейши, возникающие при атмосферных барических возмущениях, играют роль промежуточного энергетического резервуара и способны порождать короткие внутренние волны в результате резонансного взаимодействия с донной топографией. Интенсивность внутренних волн существенно зависит от амплитуды баротропных сейш, частоты Брента – Вяйсяля и особенностей рельефа дна.

Ключевые слова

конверсия сейш, покрытые льдом озера, вертикальные профили температуры, внутренние волны, баротропные сейши, диссипация энергии.

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ИВПС КарНЦ РАН (тема № 0218-2019-0049).

Для цитирования

Резонансное возбуждение короткопериодных внутренних волн баротропными сейшами в покрытом льдом мелководном озере / С. Ю. Волков [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 4. С. 407–423. doi:10.22449/0233-7584-2020-4-407-423

DOI

10.22449/0233-7584-2020-4-407-423

Скачать статью в PDF-формате