Анализ временных масштабов долгопериодной изменчивости океанической циркуляции с использованием трехслойной численной модели

от

А.Б. Федотов

 Институт природно-технических систем, РФ, г. Севастополь, ул. Ленина, 28

E—mail: fedotov57@mail.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2022-1-15-19

УДК 551.465.553

Реферат:

   Использована относительно простая трехслойная модель океанической циркуляции для описания основных физических характеристик системы ветровых течений. В работе описаны численные эксперименты для случая однородного по пространству стационарного ветра, северная часть исследуемой акватории подвержена воздействию циклонического ветра, а южная часть — антициклонического ветра. Поток завихренности от ветровой нагрузки поступает в верхний слой. Расчеты выполняются для акватории с твердыми границами в приближении бета-плоскости, такая модель удовлетворительно описывает структуру течений для средних широт. В качестве диссипативного фактора в модели для каждого из слоев применен оператор бигармонической вязкости, на самый нижний слой действует придонное трение, на средний промежуточный слой не действуют внешние факторы, движение жидкости в нем инициируется за счет воздействия с верхним и нижним слоями. Численные расчеты выполнялись с пространственным разрешением 513 х 513 узлов сетки, что при линейном размере акватории 3840 километров позволило проводить расчеты с шагом по горизонтали 7.5 километра.  В расчетах использована модель эволюции потенциального вихря в трехслойной жидкости для случая глубин верхнего слоя 60 м, нижнего – 3300 м и промежуточного слоя 250 м, учет второй бароклинной моды может в значительной степени влиять на оценку временных и пространственных характеристик долговременной изменчивости океанической циркуляции. Эксперименты выполнялись с использованием явной схемы интегрирования по времени при постоянных параметрах диссипации, проанализированы характерные временные масштабы долгопериодных осцилляций энергии течений, выявлен характер изменчивости кинетической энергии верхнего слоя, проанализированы средние значения скорости течений в верхнем слое, приведены характерные поля завихренности для каждого из трех слоев.

Ключевые слова: синоптическая изменчивость, струйные течения, ветровые течения.

Для цитирования: Федотов А.Б. Анализ временных масштабов долгопериодной изменчивости океанической циркуляции с использованием трехслойной численной модели // Системы контроля окружающей среды. 2022. Вып. 1 (47). C. 15–19. DOI: 10.33075/2220-5861-2022-1-15-19

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Shevchenko Igor, Berloff Pavel. On the role of baroclinic modes in eddy-resolving midlatitude ocean dynamics // Ocean Modeling. 2017. 111. P. 55–65.
  2. Федотов А.Б. Долгопериодная изменчивость системы крупномасштабной циркуляции океана и мезомасштабных вихрей как явление самоорганизации // Океанологические   исследования. 2019. Т. 47, № 3. С. 206–219. DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2019.47(3).16
  3. Arakawa A. Computational design of long-term numerical integration of the equations of fluid motion, two-dimensional incompressible flow // Journal of Comput. Physics. 1966. Vol. 1, № 1. P. 119–143.
  4. Roache Patrick J.  Computational fluid dynamics. Hermosa Publishers Albuquerque, N.M. 1972.

Loading