Диссипация энергии и вертикальный обмен в стратифицированных бассейнах за счет сдвиговой неустойчивости в поле квазиинерционных внутренних волн

А.С. Самодуров✉, Л.В. Глобина

Морской гидрофизический институт НАН Украины, Украина

✉ e-mail: anatoly_samodurov@alpha.mhi.iuf.net

Аннотация

В работе 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 в работе 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 нами ранее модель климатического спектра внутренних волн в океане.

Ключевые слова

внутренние волны, диссипация турбулентной энергии, турбулентная диффузия, стратифицированные слои

Для цитирования

Самодуров А.С., Глобина Л.В. Диссипация энергии и вертикальный обмен в стратифицированных бассейнах за счет сдвиговой неустойчивости в поле квазиинерционных внутренних волн // Морской гидрофизический журнал. 2011. № 6. С. 16-27. EDN TOESCR.

Samodurov, A.S. and Globina, L.V., 2011. Dissipation of energy and vertical exchange in stratified basins caused by the shear instability in the field of quasiinertial internal waves. Physical Oceanography, 21(6), pp. 383–393. doi:10.1007/s11110-012-9130-1

Список литературы

  1. Wunsch C., Ferrari R. Vertical mixing, energy, and the general circulation of the ocean // Ann. Rev. Fluid Mech. – 2004. – 36. – P. 281 – 314.
  2. Ле Блон П., Майсек Л. Волны в океане. Т. 2. – М.: Мир, 1981. – 365 с.
  3. Самодуров А.С. Модель климатического спектра внутренних волн в океане // Океанология. – 1982. – 22, № 2. – С. 182 – 185.
  4. Самодуров А.С., Любицкий А.А., Пантелеев Н.А. Вклад опрокидывающихся внутренних волн в структурообразование, диссипацию энергии и вертикальную диффузию в океане // Морской гидрофизический журнал. – 1994. – № 3. – С. 14 – 27.
  5. McComas C.H., Muller P. The dynamic balance of internal waves // J. Phys. Oceanogr. – 1981. – 11. – P. 970 – 986.
  6. Henyey F.S., Wright J., Flatte S.M. Energy and action flow through the internal wave field: An eikonal approach // J. Geophys. Res. – 1986. – 91. – P. 8487 – 8495.
  7. Winters K.B., D’Asaro E.A. Direct simulation of internal wave energy transfer // J. Phys. Oceanogr. – 1998. – 27. – P. 1937 – 1945.
  8. Polzin K. Statistics of the Richardson number: Mixing models and fine structure // Ibid. – 1996. – 11. – P. 1409 – 1425.
  9. Ferron B., Mercier H., Speer K.G. et al. Mixing in the Romanche Fracture Zone // Ibid. – 1998. – 28. – P. 1929 – 1945.
  10. Kunze E., Williams III, Briscoe M.G. Observations of shear and vertical stability from a neutrally buoyant float // J. Geophys. Res. – 1990. – 95. – P. 18127 – 18142.
  11. Osborn T.R. Estimations of local rate of vertical diffusion from dissipation measurements // J. Phys. Oceanog. – 1980. – 10. – P. 83 – 89.
  12. Fernando H.J.S. Oceanographic implications of laboratory experiments on diffusive interfaces // Ibid. – 1989. – 19. – P. 1707 – 1715.
  13. Gregg M.C. Scaling turbulent dissipation in the thermocline // J. Geophys. Res. – 1989. – 94, № C7. – P. 9686 – 9698.
  14. Gargett A.E., Holloway G. Dissipation and diffusion by internal wave breaking // J. Mar. Res. – 1984. – 42, № 1. – P. 15 – 27.
  15. Монин А.С., Нейман В.Г., Филюшкин Б.Н. О стратификации плотности в океане // ДАН СССР. – 1970. – 191, № 6. – C. 1277 – 1279.
  16. Ivanov L.I., Samodurov A.S. The role of lateral fluxes in ventilation of the Black Sea // J. Mar. Syst. – 2001. – 31, № 1 – 3. – P. 159 – 174.

Скачать статью в PDF-формате