Турбулентность перемешивания в океане

Турбулентное перемешивание в океане

  1. Типы турбулентного перемешивания
  2. Вязкость (или сила внутреннего трения)
  3. Морская турбулентность
  4. Элементы статистической теории турбулентности
  5. Конвективное перемешивание

 Типы турбулентного перемешивания

 Для Мирового океана характерны два основных типа перемешивания — молекулярное и турбулентное.

Молекулярное перемешивание происходит в результате теплового взаимодействия между отдельными молекулами и носит микроскопический характер броуновского движения. Турбулентное перемешивание осуществляется за счет перемещения больших объемов воды. Молекулярное перемешивание ассоциируется с ламинарным (слоистым) движением, турбулентное — с турбулентным движением жидкости, которое может быть горизонтальным и вертикальным. Упорядоченный ламинарный характер движения быстро переходит в неупорядоченный, хаотический, турбулентный характер движения. И хотя границы этого перехода весьма расплывчаты, турбулентносгь является процессом доминирующим; перемешивание в океане (как и в атмосфере) является существенно турбулентным, поэтому о перемешивании в океане говорят как о морской турбулентности. Однако, процесс молекулярного перемешивания не уничтожается турбулентностью, а продолжает существовать как бы внутри нее.

Морскую турбулентность, в свою очередь, можно разделить на два основных класса:

1. Динамическую турбулентность (по А.Дефанту), или адвективное (фрикционное) перемешивание (по Н.Н.Зубову). Динамическая турбулентность возникает вследствие наличия в жидкости градиентов скорости и вызванной ею передачи количества движения и других свойств жидкости из одной области в другую.

2. Гравитационную турбулентность (по А.Дефанту), или конвективное перемешивание (по Н.Н.Зубову). Возникает вследствие появления в жидкости отрицательных градиентов плотности и, следовательно, гравитационной неустойчивости, вызывающих образование вертикальных конвекционных потоков, перемешивающих жидкость до степени однородности.

Динамическая турбулентность может существовать как в однородной, так и в неоднородной, или стратифицированной жидкости; гравитационная турбулентность может существовать лишь в неоднородной жидкости — при нарушении устойчивой стратификации. Динамическая турбулентность представляет преобладающее, стационарное явление, гравитационная — временное, нестационарное явление, возникающее вследствие суточного и сезонного изменения плотности воды.

Конвективное перемешивание может быть разделено на два класса — термохалинную конвекцию и целлюлярную (ячеистую) конвекцию.

Термохалинная конвекция возникает из-за понижения температуры или повышения солености, или же из-за совместного действия этих факторов, вызывающих появление плотностной неустойчивости, и, как следствие, появление верикальных конвективных токов. В зависимости от причин, вызывающих конвекцию, она может быть разделена на три типа: термохалинная конвекция, возникающая в результате осолонения при льдообразовании, понижения температуры и осолонения при испарении.

В зависимости от сочетания этих факторов термохалинная конвекция может быть разделена на пять основных климатических типов — полярный, арктический, субарктический, субтропический и тропический.

Выделяется также тип термохалиниой конвекции, возникающий в результате уплотнения при смешении вод. Этот тип встречается там, где в соприкосновение приходят воды, значительно отличающиеся между собой по температуре и солености.

Целлюлярная конвекция представляет тип упорядоченного перемешивания, причиной которого является та же плотностная неустойчивость. Однако, целлюлярная конвекция происходит в условия, близких к равновесным. Примерами целлюлярной конвекции служат конвекция в ячейках Бенара в приповерхностных слоях моря и конвекция в ячейках Рэлея в придонных слоях океана.

 

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7

Отзывы и трекбеки отключены.

Отзывы временно отключены.

Яндекс.Метрика