Институт Океанологии РАН
Физика океана, морская геология, морская биология, морская техника
English | Russian
Главная arrow Лаборатории физического направления arrow Лаборатория геофизической гидродинамики
Лаборатория геофизической гидродинамики Печать E-mail
Зав. лабораторией - д.ф-м.н. Резник Григорий Михайлович.

Разработана теория волн в океане с учетом ледяной поверхности, что особенно важно при изучении климатической изменчивости Арктического бассейна. В частности, была построена линейная теория краевых волн в покрытом льдом море у прямолинейного берега над наклонным дном. Предпринята успешная попытка объединить два направления в изучении волн в океане – динамики захваченных шельфом волн и динамики волн под ледяным покровом, фактически существовавшими по отдельности. Построена теоретическая модель, описывающая распространение внутренних волн под ледяным покровом. (Рук. – д.ф-м.н. Резник Г.М., к.ф.-м.н. Музылев С.В.).

Исследовано нелинейное взаимодействие баротропных волн Россби с экваториальными бароклинными волнами Россби. Рассмотрены тройные взаимодействия таких волн в рамках двухслойной модели мелкой воды на экваториальной бета-плоскости. Показано, что свободная баротропная волна Россби способна резонансно возбуждать пару бароклинных экваториальных волн Россби с амплитудами, намного превосходящими амплитуду баротропной волны. В свою очередь, нелинейное взаимодействие между возбужденными таким образом захваченными бароклинными модами приводит к нелинейному рассеянию свободной баротропной волны на экваториальном волноводе (в нелинейном приближении такое рассеяние отсутствует). Таким образом, указанное взаимодействие обеспечивает как генерацию экваториальных волн большой амплитуды, так и обратное влияние экватора на средние широты. Огибающие волновых пакетов бароклинных волн описываются уравнениями Гинзбурга-Ландау, широко известными в нелинейной физике; пространственно-временная эволюция огибающих сопровождается образованием характерных «доменных стенок» и «темных солитонов». (Рук. – д.ф-м.н. Резник Г.М.).

Разработана теория нелинейного взаимодействия планетарных баротропных волн Россби с экваториальными бароклинными волнами, захваченными в экваториальном волноводе. Теория предлагает эффективный механизм генерации экваториальных волновых мод и позволяет объяснить динамическое воздействие нестационарных процессов, происходящих на экваторе, на синоптические движения в средних широтах. Предложенная методика расчета взаимодействия захваченных и свободных мод может быть применена не только в океанологии, но и в других областях физики. Построена теория краевых волн в покрытом льдом море переменной глубины. Такие волны распространяются вдоль берега с амплитудой, экспоненциально убывающей в сторону открытого моря, и они играют важную роль в динамике прибрежных областей арктических морей. Найдены явные решения для всех мод краевых изгибно- гравитационных волн и соответствующие им дисперсионные уравнения. (Лаб. геофизической гидродинамики, зав. лаб. - д.ф.-м.н. Резник Г.М.).

Закончен многолетний проект Катастрофические гравитационные течения в придонном слое океана. Рассматривались сильно турбулентные плотностные течения на наклонном дне. В результате выяснено, что существует два основных режима эволюции объема более плотной жидкости. Первый. При движении вниз по склону плотностной поток вначале нарастает по толщине и мощности, а затем растекается по дну и становится достаточно тонким. Эффекты трения в тонком слое начинают преобладать, поток тормозится, затухает и из него выпадает захваченная твердая фракция. Такие потоки были названы как затухающие. Второй. При движении вниз по склону толщина и скорости движения частиц плотностного потока монотонно нарастают. Происходит интенсивный захват донных отложений и перенос их вниз по склону. Такой поток был назван катастрофическим. Были предложены простые критерии условий возникновения катастрофических течений по начальным данным, расчет и апробация модели таких течений в контролируемых условиях. На последнем этапе исследований были рассчитаны взвесенесущие потоки в каньонах Черного моря. Было выявлено, что в части каньонов потоки можно квалифицировать как угасающие, но довольно сильные, так и катастрофические. Скорость движения таких течений может достигать нескольких метров в секунду, а толщина превышать десять метров. Перенос донных отложений в потоках очень интенсивный, что косвенно подтверждается в наблюдениях. (Рук. работ - д.ф.-м.н. Жмур В.В.).

Изучение взаимодействия локализованных синоптических вихрей и вихревых систем с береговыми границами в рамках нелинейной баротропной модели вращающейся мелкой воды (ВМВ) на полуплоскости, ограниченной твердой стенкой показало, что наличие границы приводит к тому, что стандартное квазигеострофическое (КГ) приближение, широко применяемое для описания океанских синоптических движений, является неполным. Сохранение массы и локализованность решения могут быть обеспечены только в рамках полной модели мелкой воды, учитывающей быстрые агеострофические волны. Важно подчеркнуть, что отмеченная неполнота КГ приближения не означает его непригодности: уравнение КГ потенциального вихря правильно описывает медленную компоненту движения. (Лаб. геофизической гидродинамики, зав. лаб. д.ф.-м.н. Резник Г.М.)

Проведены численные расчеты взвесенесущих турбулентных потоков в подводных каньонах Черного моря на основе математической модели, описывающей основные физические свойства интенсивных турбулизированных плотностных течений на наклонном дне. Численные расчеты показали, что в ряде подводных каньонов Черного моря могут возникать интенсивные или катастрофические течения, в зависимости от изменения размерного параметра, характеризующего скорость вовлечения донных осадков в движение потока. В ходе работы были получены основные типы взвесенесущих потоков и условия их интенсификации и угасания. Установлены значения параметров модели, соответствующие наиболее распространенным взвесенесущим потокам. (Лаб. геофизической гидродинамики, зав. лаб.- д.ф.-м.н. Резник Г.М.).

 
См.также по теме
Нет публикаций по теме
Российская академия наук
Почтовая система Ocean Институт Океанологии РАН Проект OceanDB