Ловушка длинных волн

Материалы для студентов: рефераты, дипломы, курсовые по географии / Вихри течения Ойясио / Ловушка длинных волн

Страница 1

Данные дрейфующих буев и акустические наблюдения за глубиной звукорассеивающих слоев показывают, что у антициклонических вихрей сложная внутренняя структура: они способны захватить и держать в своем ядре длинные волны большой амплитуды, которые называют инерционными. Течения, вызываемые такими волнами, вместе с приливными движениями вносят значительный вклад в перемешивание верхнего слоя океана [7].

Самые интересные наблюдения дали три буя (дрифтера), установленные осенью 1990 г. на участке, проходящем у пролива Буссоль через центр антициклонического вихря (эти приборы были предоставлены нам канадским океанологом П.Леблоном). Они не только вращались в вихре, но и совершали большие регулярные петли. Один из этих буев показал инерционные движения очень большой амплитуды. В ядре вихря он дрейфовал со средней скоростью около 40-45 см·

с–1 и радиусом вращения 15-20 км. На это среднее вращение накладывались инерционные петли с периодом, близким к суткам, и радиусом 7-8 км. Скорости течений достигали 140 см·

с–1 в центре вихря и заметно уменьшались на его границах. Вместе с изменением амплитуды этих возмущений менялся инерционный период.

Принято считать, что инерционные возмущения возникают при резкой смене ветра. В Северном полушарии вектор скорости таких течений вращается так же, как в приливной волне - по часовой стрелке. Инерционные силы в таких движениях - сила Кориолиса и центробежная, связанная с траекторией частиц воды, поэтому инерционный период определяется широтой места. Например, на широте пролива Буссоль он должен составлять около 17 ч. Однако в вихре инерционный период был гораздо больше.

Дело в том, что в антициклоническом вихре вращение противоположно направлению вращения Земли. Тем самым создаются особые условия для инерционных волн - вихрь меняет относительную завихренность (из-за собственного вращения). В результате понижается локальная инерционная частота волн внутри вихря. По сути волны чувствуют не только вращение Земли, но и его вращение. Кроме того, свободно распространяться могут только волны, частота которых больше локальной инерционной. Ее понижение в центре вихря и обеспечивает захват волн внутрь него, они уже не могут покинуть созданную им ловушку.

Но как только локальная инерционная частота (ее можно назвать эффективной) становится близкой к частоте суточного прилива, оказывается возможным захват приливной энергии. Точно так же вихри способны накапливать и использовать энергию ветра, когда захватывают инерционные волны, возбужденные им. Усиление таких движений в ядре вихря ведет к генерации турбулентности, поэтому степень перемешивания в его ядре должна меняться вместе с внешним воздействием, например при прохождении глубоких атмосферных циклонов.

Возбуждение инерционных движений, таких как в вихре Ойясио, требует сильного внешнего воздействия. Возможные источники таких волн - ветер и приливные течения. Глубокий циклон действительно прошел во время постановки буев в вихре Ойясио, в ноябре 1990 г., но, к сожалению, буи довольно быстро его покинули. Механизм возбуждения волн приливными течениями рассматривается пока как гипотеза, поскольку нет достаточного количества данных о двухнедельных циклах, таких как полученные на банке Кашеварова [8]. На этом этапе наших знаний можно полагать, что оба механизма генерации инерционных движений (ветер и приливы) равносильны. Правда, сравнение с другими наблюдениями [9] показывает, что сильные шторма не вызывают волн такой амплитуды. Так, тайфун Нельсон со скоростью ветра, достигавшей 43.5 м/с, в 1989 г. перемешал слой воды глубиной 100 м. Он прошел в 50 км к северу от заякоренного буя с инструментами, измерявшими скорость течения. Амплитуда скорости инерционных возмущений составила “только” около 80 см·