Образование термоклина

Опубликовал admin в июля 24, 2012 в рубрике Океан

Подток воды вдоль поверхности приводит к небольшому повышению последней в центре круговорота и погружению теплых вод под круговоротом. Этот нисходящий поток тепла обеспечивает механизм образования термоклина, исключающий необходимость допущения существования турбулентного перемешивания. Если исходить из этой модели, то воды, поднимающиеся с глубины, не могут переходить через слой термоклина на обширных пространствах и проникают в приповерхностную зону только в таких ограниченных по площади районах, как экваториальная полоса и прибрежные пространства. Эти два типа моделей приводят к различным значениям скорости перемешивания, которые должны наблюдаться в глубоководных частях океанов. Температурные изменения промежуточного масштаба с размерами от нескольких метров до нескольких сотен метров по вертикали более резко выражены в прибрежных областях и вблизи границ главных систем течений в открытом океане. Эти изменения частично обусловлены разнообразием метеорологических условий, которые могут приводить к образованию местных языков более плотной воды и к эффекту размешивания сравнительно резких сдвигов, связанных с поверхностными и подповерхностными пограничными течениями.


Например, при проведении вертикальных измерений температуры в нескольких милях мористее Сан-Диего были выявлены четко выраженные неравномерные слои мощностью от 10 до 30 м с многочисленными инверсиями температуры-то есть участками, где температура с глубиной возрастает, вместо того чтобы понижаться. Считается, что такие слои, представляющие собой характерную особенность толщи воды, подстилающей Калифорнийское течение, образуются в результате переслаивания водных масс разнородных типов с различными плотностями. Инверсии температуры сочетаются с местными увеличениями солености, которые компенсируют уменьшение плотности, связанное с наличием слоев более теплой воды, так что результирующая плотность непрерывно возрастает с увеличением глубины. Теплая соленая вода образуется в тропической зоне восточной части Тихого океана и движется к северу на глубинах 200-300 метров вдоль побережья Калифорнии, где перемешивается с холодной, менее соленой водой, текущей у поверхности океана к югу со стороны залива Аляска.
Исследования при помощи приборов-самописцев с высокой разрешающей способностью показали, что ниже приповерхностных слоев высокая скорость перемешивания встречается преимущественно на небольших участках, где имеет место интенсивная микроструктурная активность. Скорость молекулярной диффузии вдоль этих тонких, но резко выраженных градиентов микроструктуры, по меньшей мере, на несколько порядков (степени десять) выше, чем скорость диффузии, которая обнаруживается на более слабых крупномасштабных градиентах. Факты, имеющиеся в распоряжении в настоящее время, позволяют полагать, что «пятна» с микроструктурной активностью и высокими скоростями смешения имеют вертикальные размеры в несколько метров и менее. Поэтому большинство градиентов на профилях температуры и солености величиной 10 метров и более являются результатом не перемешивания, а слабых сдвиговых движений. Эти более крупные структуры непрерывно изменяются и смягчаются вследствие наличия менее значительных зон, в которых происходит интенсивное смешение.
Во всех этих районах местного интенсивного перемешивания имеет место в некоторой степени и турбулентное движение. В условиях динамической нестабильности, когда движение становится беспорядочным, роль турбулентного размешивания является преобладающей. А при процессах дифференциальной диффузии, когда конвекционная неустойчивость приводит к более упорядоченному распределению скоростей, роль турбулентных движений становится более ограниченной. Однако в масштабе нескольких метров различия между теми чертами, которые образуются в результате процессов, порождающих микроструктуры, и чертами, обусловленными более слабыми движениями, не вызывающими значительного смешения, осложняются тем, что на больших расстояниях от поверхности океана как те, так и другие процессы редко заканчиваются полным смешением. В стратифицированной жидкости такое частичное смешение обычно приводит к образованию дополнительных слоев.

Оставить комментарий