Особенности циркуляции, возникающей при погружении с поверхности конечного объема воды с отрицательной плавучестью

Изучение динамики приповерхностного слоя воды при погружении в нее с поверхности конечного объема воды с отрицательной плавучестью или термика выполнено при помощи качественных экспериментов в гидролотке и численного моделирования изучаемого явления. Лабораторные эксперименты продемонстрировали вихревой и сильно нестационарный характер погружения с поверхности конечного объема воды с отрицательной плавучестью. В лабораторных условиях были зафиксированы все обычно наблюдаемые этапы трансформации формы вод термика – «гриб», вихревое кольцо и его распад. Численное моделирование подтвердило вихревой и короткоживущий характер возникающего течения и позволило детализировать процессы погружения конечного объема соленой воды в окружении пресной. Использование трех дополнительных модельных полей трассеров нейтральной плавучести позволило отследить изменчивость формы вод термика, а также процессов перемешивания и вовлечения в движение пресной воды. Детализация вертикальной циркуляции в окрестности погружающегося термика показала наличие восходящих движений пресной воды на его периферии. Данное обстоятельство в натурных условиях будет блокировать на некоторое время в данной точке поверхности моря возможность формирования следующего термика.

1. Тернер Дж. Эффекты плавучести в жидкости. М.: МИР, 1977. 431 с.

2. Скорер Р. Аэрогидродинамика окружающей среды. М.: МИР, 1980. 549 с.

3. Гершуни Г.З. и др. Устойчивость конвективных течений. М.: Наука, 1989. 492 с.

4. Гинзбург А.И., Зацепин А.Г., Федоров К.Н. Тонкая структура термического пограничного слоя в воде у поверхности раздела воздух-вода // Известия АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1977. Т. 13, № 12. С. 1268–1277.

5. Гинзбург А.И., Федоров К.Н. Охлаждение воды с поверхности при свободной и вынужденной конвекции // Известия АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1978. Т. 14, № 1. С. 79–87.

6. Гинзбург А.И., Дикарев С.Н., Зацепин А.Г., Федоров К.Н. Феноменологические особенности конвекции в жидкости со свободной поверхностью // Известия АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1981. Т. 17, № 4. С. 400–407.

7. Федоров К.Н. О физической структуре приповерхностного слоя океана // Метеорология и гидрология. 1981. № 10. С. 58–66.

8. Бунэ А.В., Дикарев С.Н., Зацепин А.Г., Тишаев Д.В. Пример численного и лабораторного моделирования процесса развития конвекции // Известия АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1985. Т. 21, № 8. С. 892–895.

9. Бунэ А.В., Гинзбург А.И., Полежаев В.И., Федоров К.Н. Численное и лабораторное моделирование развития конвекции в охлаждающемся с поверхности слое воды // Известия АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1985. Т. 21, № 9. С. 956–963.

10. Федоров К.Н. и др. Приповерхностный слой океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 303 с.

11. Ингель Л.Х. К теории конвективных струй и термиков в атмосфере // Изв. РАН: физика атмосферы и океана. 2016. Т. 53, № 6. С. 676–680.

12. Чубаренко И.П. Горизонтальный конвективный водообмен над подводными склонами. Калининград: Терра Балтика, 2010. 256 с.

13. Fer I., Lemmin U., Thorpe S.A. Cascading of water down the sloping sides of a deep lake in winter // Geophysical Research Letters. 2001. V. 28, N. 10. P. 2093–2096.

14. Thorpe S.A. Contribution of entrainment and vertical plumes to the winter cascading of cold shelf waters in a deep lake // Limnol. Oceanogr. 2002. V. 47, N. 2. P. 576–580.

15. Гриценко В.А., Юрова А.А. О распространении придонного гравитационного течения по крутому склону дна // Океанология. 1997. Т. 37, № 1. С. 44–49.

16. Гриценко В.А., Юрова А.А. Об основных фазах отрыва придонного гравитационного течения от склона дна // Океанология. 1999. Т. 39, № 2. С. 187–191.

17. Гебхарт Б. и др. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен. М.: МИР. В 2-х книгах. Кн. 1. 678 с.

18. Ван-Дайк М. Альбом течений жидкости газа. М.: МИР, 1986. 184 с.

19. Мелешко В.В. и др. Динамика вихревых структур. Киев: Наукова Думка, 1993. 279 с.