Вітрові хвилі в неоднорідному океані: вплив довгих хвиль, течій, термічних фронтів - Автореферат

Для характерних умов відкритого моря проміжний діапазон охоплює хвилі з довжинами від десятків метрів до дециметрів. При зростанні швидкості вітру, скажімо, від 5 до 12 м/с рівень спектра в проміжному діапазоні змінюється незначно, в той час як стан морської поверхні, що спостерігається візуально, досить сильно розрізняється - відбувається інтенсифікація обрушення хвиль, що і стабілізує спектральний рівень. У цей час обрушення хвиль інтенсивно вивчається також і як явище, що візуалізує обмінні процеси між атмосферою і океаном (див. напр. праці [Wu 1993; Бондур, Шарков 1982; Monahan et al. Термічний фронт на поверхні океану впливає на режим турбулентності в нижньому шарі атмосфери, що, у свою чергу, впливає на вітрові хвилі завдяки варіаціям потоку імпульсу з атмосфери до хвиль. Ліва частина рівняння описує просторово-часову мінливість хвиль (G - групова швидкість), а права - відповідно вплив на хвилі течій з вектором швидкості V, міжхвильові взаємодії (St - “інтеграл зіткнень"), генерацію хвиль вітром і дисипацію.У Вступі описана тема роботи, пояснені її актуальність, звязок з науковими програмами і проектами, цілі і задачі роботи, методи дослідження, наукова новизна, обґрунтованість і достовірність наукових положень і висновків, наукове значення роботи, практичне значення отриманих результатів, особистий внесок здобувача, апробація результатів дисертації, обсяг публікацій, структура роботи і висловлена вдячність. Без урахування цього перенесення не можна пояснити ні спостерігаємий рівень спектра капілярних хвиль, ні загасання коротких гравітаційних хвиль [Єрмаков та ін. Основні процеси, що здійснюють таке перенесення, це - (i) генерація паразитних капілярних жмурів загостреннями гребенів гравітаційних хвиль; (ii) резонансні трихвильові взаємодії в перехідній області між капілярними і гравітаційними хвилями і (iii) усереднений ефект модуляцій коротких (капілярних) хвиль вздовж профілю довгих (гравітаційних) хвиль. Однак останнім часом в ряді робіт при чисельному моделюванні явища була отримана генерація жмурів хвилями зі схилами не близькими до граничним [Watson, MCBRIDE 1993; Fedorov, Melville 1998; та ін.], а лабораторні вимірювання дисперсійного співвідношення вітрових капілярних хвиль показують, що ці хвилі потрібно вважати швидше вільними, ніж паразитними (повязаними з несучою хвилею) [Rozenberg, Matusov, Melville 1999; Zhang, Klinke, Jahne 1999; та ін.]. Тоді генерація капілярної брижі гравітаційними хвилями повинна описуватися в першому наближенні як трихвильовий резонансний процес.Каскад працює незалежно від співвідношення рівнів спектрів коротких і довгих хвиль, важливо лише щоб рівень спектра проміжних хвиль (у западині) був багато нижче, ніж у інших хвиль, що беруть участь в перенесенні. У натурних умовах предметом досліджень часто є випадки розвитку хвиль від берега у бік відкритого моря, оскільки саме в цих випадках удається контролювати величину розгону хвиль. Щоб звязати швидкість баранця з певним масштабом хвилі, що обрушується, було прийнято, слідуючи роботі [Phillips 1985] і даним лабораторних досліджень [Rapp, Melville 1990], що швидкість баранця С повязана з частотою f хвилі, що обрушується відповідно до дисперсійного співвідношення для гравітаційних хвиль: IMG_fffe5cab-7fd5-48c8-b2f6-fec1145f22ba Якщо баранці рухаються з меншою швидкістю, ніж фазова швидкість хвиль спектрального піка, це означає, що баранці породжуються не хвилями околу спектрального піка, а хвилями з проміжного інтервалу. До розробки теоретичної моделі впливу неоднорідності течій на характеристики обрушення хвиль можна підійти таким чином: 1) - розрахувати еволюцію спектра хвиль Е(k,х,t) на заданій неоднорідній течії; 2)-розрахувати по відомому спектру хвиль просторовий розподіл статистичної міри інтенсивності обрушення Q(х,t).Реальна фронтальна зона впливає на інтенсивність обрушення вітрових хвиль як завдяки течії, так і за рахунок свого впливу на атмосферний пограншар (АПШ) завдяки термічному фронту на поверхні океану. АПШ підстроюється до температури підстилаючої поверхні, відповідно змінюється потік імпульсу від атмосфери до морської поверхні, а варіації притоку імпульсу відбиваються в мезомасштабних рисах поля обрушення. Аналіз даних дозволив виявити як ефекти підстроювання АПШ до варіацій температури поверхні, так і ефекти відгуку на це явище в інтенсивності обрушення (ефекти посилення обрушення в областях відносно теплої води), а також дати цим ефектам кількісні оцінки. З фізичної точки зору, зміни параметрів АПШ приводять до варіацій притоку енергії від вітру до хвиль, які компенсуються втратами енергії за рахунок обрушення хвиль, що зрештою і формує закономірну картину просторового розподілу обрушення хвиль у фронтальній зоні. Цей ефект виявився сильно замаскованим коливаннями інтенсивності обрушення, повязаними, мабуть, з наявністю в струмені зон конвергенцій і дивергенцій, що перемежаються.На основі аналітичних розглядів поліпшена методика чисельного розрахунку інтеграла зіткнень для гравітаційно-капіл

2. Основний зміст