Геострофическое течение

Cтраница 2

Заметим, что, когда касательное напряжение на поверхности отсутствует, верхний экмановский слой имеет нулевую экмановскую скорость, т.е. поправка к геострофическому течению равна нулю. Геострофическое течение, не зависящее от г, в этом случае само удовлетворяет условию отсутствия сдвигового напряжения. [16]

При приближении к экватору f 2Qcos9 - 0, поэтому скорости геострофических течений, господствующих в открытом океане умеренных и высоких широт, толщины ЭПС / IE и h E и число Экмана Е неограниченно возрастают, так что в экваториальной зоне должен существовать внутренний пограничный слой. К от всех величин, кроме уровня океана t, равны нулю. [17]

На рис. 4.3.2 показаны профили компонент скорости и и гл. Вдали от стенки скорость направлена вдоль оси х и совпадает с направлением геострофического течения. При приближении к стенке тормозящий эффект сил трения уменьшает и. Однако градиент давления в направлении оси у не зависит от z и уравновешивается - компонентой силы Кориоли-са лишь на бесконечности. При уменьшении и у-компонента силы Кориолиса ослабляется и градиент давления в направлении оси у должен уравновешиваться силой трения, что приводит к созданию скорости, направленной от высокого давления к низкому. Итак, при наличии стенки эффект сил трения нарушает точное геострофическое равновесие и создает течение поперек изобар от высокого давления к низкому. Это означает, что сила давления производит в слое Экмана работу, которая необходима для поддержания слоя Экмана при наличии вязкой диссипации. [18]

При приближении к экватору f 2Q cos 9 - - 0, поэтому скорости геострофических течений, господствующих в открытом океане умеренных и высоких широт, толщины ЭПС / IE и h E и число Экмана Е неограниченно возрастают, так что в экваториальной зоне должен существовать внутренний пограничный слой. К от всех величин, кроме уровня океана t, равны нулю. [19]

В задаче, которую мы только что решали, считалось, что энергия геострофического течения поддерживается каким-то способом постоянной. Мы видим теперь, что при наличии вязкого слоя Экмана необходим источник энергии для поддержания геострофического течения. [20]

Это снова является следствием вырождения геострофического движения, поскольку пока движение направлено вдоль изолиний потенциального вихря, обусловленного внешними условиями, возможно любое геострофическое течение. Только слабые источники и стоки вихря, которые не учитываются при выводе соотношения Сверд-рупа, могут определить геострофическое течение, и, согласно (5.3.1), во внутренней области океана эти эффекты пренебрежимо малы. [21]

Горизонтальная геострофическая скорость, определяемая ( 2.8.24 а, б), перпендикулярна горизонтальному градиенту давления. Именно эта особенность геострофического течения позволяет судить по изобарам на картах погоды о структуре атмосферных течений. В невращающейся жидкости течение обычно происходит в направлении градиента давления. [22]

Чтобы найти AD, используют вертикальные профили температуры и минерализации для расчета давления по суммированным значениям веса всего столба воды и его удельного объема. Вычисленные таким путем скорости свойственны верхнему слою и являются относительными величинами по отношению к нулевой поверхности, где нет движения. Поскольку такой поверхности в природе не существует, то рассчитанные скорости геострофического течения являются весьма приближенными. [23]

Поставленная задача иллюстрирует два важных момента Во - первых, когда поле давления не зависит от одной горизонтальной координаты, горизонтальная скорость в направлении изменения р должна быть агеострофй-ческой. Скорость и здесь вызывается касательным напряжением ветра и нигде не удовлетворяет геострофлческому соотношению, что является существенной особенностью циркуляции. Во-вторых, геострофический поток, направленный в данном случае вдоль оси у, намного превосходит по интенсивности зональное течение, так что в первом приближении движение в основном представляет собой прямолинейное геострофическое течение. Определение этого течения требует, однако, детальнэго рассмотрения относительно слабого агеострофического движения и связанной с ним диссипации. Сформулированная здесь проблема является одним из примеров задачи расчета прямолинейных течений, которая в принципе должна быть решена до исследования устойчивости таких течений, проведенного в гл. [25]

Второму условию, tT 0 при у L, невозможно удовлетворить иначе, как положив k / f - 1, что тождественно обращает t в нуль. При этом а з С0 & f, и при таком волновом числе рассматриваемая волна не отличается от волны Кельвина. Следовательно, колебания с частотой а f являются фиктивным корнем уравнения для собственных значений, и полный спектр решений состоит из моды Кельвина, мод Пуанкаре и, конечно, моды ст 0, которая представляет собой геострофическое течение. На рис. 3.9.2 показаны соответствующие дисперсионные кривые, т.е. графики зависимости частоты от волнового числа. [26]

Изобаты и линии тока для стационарного, чисто геострофического течения должны совладать, что и показано на рисунке. [27]

Следовательно, если г задано в одной точке каждой изолинии Н0, то оно определено всюду на этой изолинии. Ясно, что если изолинии Н упираются в твердую границу, где нормальная скорость равна нулю, то получающееся в линейном приближении стационарное движение вдоль таких изолиний невозможно. Строго говоря, геострофическое движение, таким образом, возможно лишь при условии, что изолинии Н0 замкнуты или уходят на бесконечность. Заметим, что если Н0 постоянна, то возможно любое геострофическое течение. [28]

В этом разделе учитываются потоки порядка 0 ( fJ0L / f0), создаваемые течениями в экмановском слое. Это вызвано не только желанием усовершенствовать количественно теорию циркуляции; на первый план выходят более фундаментальные вопросы. Полный поток в экмановском слое перпендикулярен напряжению ветра и определяется его локальной величиной. Что будет, например, с полные потоком в экмановском слое, когда он наталкивается на границу океана. Геострофическое течение определяется дивергенцией экмановского полного потока. Что будет происходить, когда экмановский полный поток является без - Дивергентным. [29]

Страницы: 1 2