Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Восемнадцатая Всероссийская Открытая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XVIII.D.587

Натурные исследования турбулентной структуры приповерхностного слоя моря на Черноморском гидрофизическом подспутниковом полигоне

Чухарев А.М. (1,2), Зубов А.Г. (1), Павленко О.И. (1), Павлов М.И. (1)
(1) Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
(2) Севастопольский государственный университет, Севастополь, Россия
Экспериментальные данные о структуре турбулентности в приповерхностном слое моря собраны в районе стационарной океанографической платформы (СОП) Черноморского гидрофизического подспутникового полигона в п.г.т. Кацивели, Крым. Платформа расположена на расстоянии 450 м от берега на глубине около 30 м. Условия измерений на платформе достаточно хорошо соответствуют условиям открытого моря при направлении ветра и течения с мористой стороны, поэтому данные могут быть интерпретированы и для открытых водных бассейнов. Измерения проводились на протяжении нескольких лет, получены значительные объемы информации о турбулентной структуре слоя в различных гидрометеорологических условиях. Для регистрации данных использовалась специализированная быстродействующая аппаратура в комплексе со стандартными гидрологическими и метеорологическими наблюдениями. Накопленные данные позволяют проводить экспериментальную проверку теоретических моделей в широком диапазоне внешних условий.
Для сравнительного анализа использовались известные модели турбулентного обмена для верхнего слоя, включая модель (Craig, Banner, 1994) и разработанную в отделе турбулентности МГИ многомасштабную модель (Чухарев, 2013). Основные отличия рассматриваемых моделей – разные предположения о наборе доминирующих механизмов генерации турбулентности и их разная параметризация.
По результатам анализа сделан ряд выводов о возможности применения данных моделей в тех или иных условиях. Существующие на сегодняшний день модели не всегда хорошо описывают интенсивность вертикального турбулентного обмена вблизи поверхности моря. Основная причина – теоретическое описание взаимодействия различных физических процессов и трансформации их энергии в турбулентность остается неудовлетворительным. При умеренных ветрах модели дают неплохое согласие с измерениями, при сильных ветрах лучше других работает многомасштабная модель. При слабых ветрах все модели дают существенно заниженные величины интенсивности турбулентности. Показано, что необходимо учитывать в моделях все основные механизмы генерации турбулентности: сдвиг скорости, волнение и обрушение волн. В зависимости от гидрометеорологической ситуации на разных глубинах будут доминировать различные механизмы.
Для включения в рассмотрение дополнительно еще двух источников турбулентности – стоксова дрейфа и циркуляций Ленгмюра – была усовершенствована многомасштабная модель и проведены соответствующие расчеты. Учет этих механизмов несколько улучшает соответствие натурных и теоретических данных, но вклад их в общую турбулизацию слоя относительно невелик.

Работа выполнена в рамках государственного задания № 0827-2019-0003.

Ключевые слова: морская турбулентность, подспутниковый полигон, контактные измерения, верификация моделей, скорость диссипации, стоксов дрейф, циркуляции Ленгмюра
Литература:
  1. Литература
  2. Craig P.D., Banner M.L. Modelling of wave-enhanced turbulence in the ocean surface layer// J. Phys. Oceanogr. –1994. – 24, №12. – P. 2546 – 2559.
  3. Чухарев А.М. Модель турбулентности со многими временными масштабами для приповерхностного слоя моря // Изв. РАН, ФАО, 2013. – Т. 49. – № 4. С. 477 – 488.

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

189