- •Министерство науки и образования Украины
- •Cодержание
- •Введение
- •1. Предмет и задачи океанологии
- •2. Основные океанологические организации
- •2.1. Международные организации
- •2.2. Важнейшие национальные научные учреждения
- •3. История исследования Мирового океана
- •4. Географическая характеристика Мирового океана
- •4.1. Морфометрические характеристики и деление Мирового океана
- •Распределение суши и воды на поверхности земного шара
- •4.2. Мировой океан как единый природный объект
- •4.3. Географическая характеристика Мирового океана
- •Основные морфометрические характеристики океанов
- •4.4. Строение океанической коры и основные элементы рельефа дна
- •Желоба Мирового океана с глубинами более 9000 м
- •5. Строение и химический состав морской воды
- •5.1. Молекулярное строение воды и ее аномалии
- •5.2. Химический состав морской воды
- •Состав природных вод (% по массе)
- •5.3. Соленость морской воды
- •5.4. Растворенные газы
- •Наиболее опасные тяжелые металлы
- •6. Основные физические характеристики морской воды
- •6.1. Плотность, удельный вес и удельный объем. Уравнение состояния морской воды
- •1) Условная плотность морской воды:
- •3) Стандартный условный удельный вес при температуре 00с:
- •6.2. Давление и сжимаемость морской воды
- •6.3. Термические свойства морской воды
- •6.4. Диффузия и осмос
- •7. Турбулентное перемешивание в океане
- •7.1. Типы турбулентного перемешивания
- •7.2. Вязкость (или сила внутреннего трения)
- •7.3. Морская турбулентность
- •7.4.Элементы статистической теории турбулентности
- •7.5. Турбулентный обмен в океане
- •7.6. Устойчивость слоев в море
- •7.7. Конвективное перемешивание
- •8. Оптические свойства морской воды
- •8.1. Световое излучение
- •8.2. Радиационный баланс Земли и освещенность поверхности моря
- •8.3. Поглощение и рассеяние света в море
- •Показатели поглощения χλ волн видимой части солнечного спектра
- •8.4. Прозрачность и цвет воды
- •8.4.Биолюминесценция и цветение моря
- •9. Акустические свойства морской воды
- •9.1. Скорость распространения звука
- •9.2. Поглощение и рассеяние звука в море. Реверберация
- •9.3. Рефракция звуковых лучей. Подводный звуковой канал
- •9.4. Биогидроакустика
- •10. Взаимодействие океана и атмосферы
- •10.1. Взаимосвязь процессов в океане и атмосфере
- •10.2. Изменчивость процессов в океане
- •10.3. Теплообмен в системе океан-атмосфера
- •10.3.1. Составляющие теплового баланса океана
- •10.4. Влагообмен в системе океан-атмосфера
- •10.5. Явления Эль Ниньо и Ла Нинья
- •10.6. Глобальное потепление: реальность и прогноз
- •11. Распределение температуры и солености в Мировом океане
- •11.1. Распределение температуры
- •Температура и соленость на поверхности океанов
- •11.2. Распределение солености
- •12. Термохалинный анализ вод океана
- •12.2. Смешение двух и трех водных масс
- •12.3. Смешение четырех водных масс
- •12.4. Аналитическая геометрия т,s- кривых
- •12.5. Статистический т,s- анализ
- •13. Водные массы Мирового океана
- •14. Фронтальные зоны и фронты в Мировом океане
- •15. Физико-географическое районирование Мирового океана
- •16. Морские льды
- •16.1. Классификация льдов
- •1. Начальные виды льда.
- •16.2. Соленость льда
- •16.3. Физические свойства льда
- •16.4. Механические свойства льда
- •16.5. Дрейф льдов
- •16.6. Распространение льдов в Мировом океане
- •17. Биологическая структура океана
- •17.1. Биологические зоны и провинции в океане
- •17.2. Морские гидробионты
- •17.3. Морская экосистема
- •17.4. Морской промысел
- •18. Природные ресурсы Мирового океана
- •Полезные ссылки
- •Английская система мер
- •Меры длины
- •Меры площади
- •Меры веса
- •Меры объёма
7. Турбулентное перемешивание в океане
7.1. 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 фактoров, 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, значитeльно 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.