
книги из ГПНТБ / Монин А.С. Изменчивость мирового океана
.pdfВ течение лета юго-западный муссон формирует интенсивное Со малийское течение, идущее вдоль африканского берега (см. рис. 9.11) к северу (скорости ~3,5 м/с). Интересно, что в формирова-
а) |
|
Д |
о |
л |
г |
о |
|
б) |
т |
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70° |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70° |
Д |
о |
л г |
|
ото. |
|
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
Рис. 9.7. Осредненная по глу бине горизонтальная циркуля ция для трех форм бассейнов (по Гиллу и Брайену [44]).
Значения расходов |
указаны в без |
||
размерной |
форме. |
||
а — пролив |
закрыт; |
б — пролив |
|
полностью |
открыт; |
|
в — пролив от |
крыт наполовину.
нии этого течения существенную роль играет подъем вод вдоль африканского берега, вызванный юго-западным муссоном, и обус ловленное этим подъемом прибрежное «похолодание». Этот эффект усиливает перпендикулярный берегу градиент давления, что
240
Рис. 9.8. Линии тока интегральной циркуляции в Мироводг |
океане с реальным рельефом диа для декабря (по Кагану |
и др. |
[34]). |
Для определения расхода воды (в см3 /с) между соседними изолиниями разность указанных на них значений следует умножить на 6,37 • 1012.
30 60 90120 150 |
ISO 120 90 60 |
60 30 0 30 |
Рис. 9.9. Линии тока интегральной циркуляции для июля (по Кагану и др. [34]).
Пояснения см. в подписи к рис. 9.8.
Рис. |
9.10. Значения |
на |
поверхности |
Индийского океана: касательного |
||||||
напряжения |
ветра |
(а), |
осредненного |
по пятиградусным квадратам и по |
||||||
трем |
летним |
месяцам |
(слева) и трем |
зимним |
(справа), |
температуры |
(б), |
|||
осредненной |
для |
лета |
(слева) |
и |
зимы |
(справа), |
и солености |
(в) |
||
|
|
|
|
|
(по |
Коксу [43]). |
|
|
|
16*
и приводит в силу условия геострофичности к интенсивному вдольбереговому течению. Оценки Кокса показывают, что этот бароклинный эффект является определяющим к северу от 3° с. ш. (основная зона формирования Сомалийского течения); к югу от 3° с. ш. пре обладает баротропный механизм («прижатие» океанского кругово рота к западному берегу из-за Р-эффекта) (рис. 9.11, 9.13, 9.14).
Осенью юго-западный муссон ослабевает и меняет свое направ ление на обратное. Сомалийское течение также ослабевает
\Г71 |
|
VГ |
Г/77Г/7Г/77Г/77/Т7Г/77/ |
|||
' |
I |
' |
1 |
I |
1 |
1— |
|
|
|
|
|
|
|
У/7 Г/7 |
Г/7 Г/7/7 |
1 |
Г/7/777777/ |
||||
40 |
50 60 |
70 |
80 |
90 |
100 ° |
40 50 |
_) |
|
1 |
|
1— |
|||
60 |
|
70 80 |
|
90 |
100' |
|||||||||
|
|
|
'10 |
|
|
•0-20 |
|
|
•20-40 см/с |
|||||
Рис. 9.11. Схематическая картина наблюденных поверхностных течений |
||||||||||||||
(а —-в |
августе, |
б — в феврале) |
и |
соответствующих |
течений, |
рассчитан- |
||||||||
ных по модели |
(осредненных по |
верхнему 50-метровому |
|
слою) (в — |
||||||||||
в августе, г—-в феврале). Расчет выполнен с учетом реального |
рельефа |
|||||||||||||
|
|
|
|
дна (по Коксу [43]). |
|
|
|
|
|
|
|
|||
(рис. 9.11, 9.14) |
и |
интенсивные |
течения |
смещаются |
к |
югу. Это |
||||||||
в значительной степени |
связано |
|
с тем, что из-за изменения зимой |
направления муссона прибрежный подъем вод сменяется более сла бым прибрежным опусканием вод, что приводит к уменьшению перпендикулярного берегу градиента давления. Обусловленные ветром сезонные колебания Сомалийского течения отчетливо видны на рис. 9.15. Фазовый сдвиг между колебаниями скорости течения и ветром очень мал (порядка 2 недель). Сезонные колебания тем пературного поля, в значительной степени обусловливающие се зонные колебания Сомалийского течения, уподобляются Коксом
244
Рис. 9.12. Рассчитанные поля |
температуры (/) и солености (//) |
для зимы |
(по Коксу [43]). |
Положение разрезов указано внизу. Расчет выполнен с учетом реального рельефа дна.
Расстояние от бер
О |
200 |
400 |
0 |
200 |
400 |
0 |
200 |
400 |
600км р 200 400 0 200 Шкм |
М
Рис. |
9.13. Вертикальная |
скорость w • 105 |
м/с (а), температура Т (б) |
и соленость s |
(в), осредиенные за лето в преде |
|
лах |
областей, указанных |
на вставке; « + » — расположение слоев |
по |
вертикали. |
Справа указаны наблюденные поля |
|
|
|
температуры |
и солености для августа |
(по Уоррену и др. [56]). |
Расчет выполнен с учетом реального рельефа дна. Рисунок заимствован из работы Кокса [43]).
4 |
Расстояние |
от |
берега |
100 200 |
300 WO S00 600 |
0 100 |
200 300 ЪОО 500 км |
-И
500
L.600
<-600
Рис. 9.14. Параллельные берегу (слева) и перпендикулярные берегу (справа) компоненты скорости Сомалийского течения (по Коксу [43]).
а — среднее за лето, б — среднее за зиму. |
Значения |
рассчитаны по модели |
с реальным рельефом дна; |
скорости |
в см/с. |
некоторому осциллятору: генерация колебаний обусловлена подъе мом вод, а демпфирование осуществляется горизонтальной адвек цией и перемешиванием.
Рассмотрим теперь кратко эксперимент Везеральда и Манабе [48], осуществленный при помощи модели океан—атмосфера Брайена и Манабе. Приняв стационарное состояние океан—атмосфера, рассчитанное Брайеном [39], за начальное, Везеральд и Манабе провели интегрирование на 1,5 года, допуская сезонные изменения
Ь4дин/см |
2 |
притока |
солнечной |
радиа- |
||||
Я О г и г |
ц и и _ |
Н а |
р и с _ g 1 6 |
у |
к а з а |
н ы |
||
|
. 62см/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
- 148см/с |
сезонные |
|
колебания |
темпе |
|||
|
|
ратуры |
океана |
на |
разных |
|||
|
|
широтах |
и глубинах |
(25, |
50, |
|||
|
|
100, 300 |
м). |
|
|
|
||
|
|
|
Широта |
60°: |
амплитуда |
|||
|
|
колебаний |
температуры |
за |
тухает с глубиной; на глуби не 300 м колебания практи
|
|
|
|
чески |
уже |
отсутствуют. |
|||||
|
|
|
|
Здесь существенную |
роль |
||||||
|
|
|
|
играют |
перемешивание |
и |
|||||
|
|
|
|
конвекция. |
Очень |
интерес |
|||||
|
|
|
|
но, |
что |
средняя |
сезонная |
||||
|
|
|
|
температура |
на |
поверхности |
|||||
Рис. 9.15. Сравнение временного |
хода |
будет |
значительно |
выше |
|||||||
средней |
годовой |
|
температу |
||||||||
касательного напряжения ветра (1), ис |
ры, полученной |
путем |
реше |
||||||||
пользованного в модели, осредненной по |
|||||||||||
первому разностному слою скорости те |
ния |
стационарной |
задачи |
со |
|||||||
чения (2) и наблюденной скорости тече |
средним |
годовым |
притоком |
||||||||
ния (<?) (по Коксу |
[43]). |
|
|
солнечной |
радиации. |
Этот |
|||||
Все величины — компоненты |
вдоль |
Сомалий |
нелинейный |
эффект |
цели |
||||||
ского берега, осредненные по области / ука |
|||||||||||
занной на вставке рис. 9.13. |
|
|
ком |
обусловлен |
мелкомас |
||||||
|
|
|
|
штабной |
конвекцией и пере |
||||||
мешиванием. Действительно, |
в |
период охлаждения |
поверхности |
океана (осень—зима) из-за конвективного перемешивания верхнего слоя температура на поверхности океана будет выше по сравнению со случаем отсутствия конвекции. Аналогично весной и летом по верхностные слои должны иметь более высокую, чем средняя годо вая, температуру.
Широта 31°: здесь амплитуда колебаний температуры |
затухает |
||
более резко, чем |
в высоких широтах, поскольку конвекция прони |
||
кает на меньшую |
глубину. Естественно, что |
описанный |
эффект |
среднего сезонного потепления поверхностных вод здесь |
выражен |
||
не так сильно. |
|
|
|
Широта 3°: здесь доминируют адвективные |
процессы |
(подъемы |
и опускания вод, обусловленные ветром); перемешивание и кон векция играют второстепенную роль. Вероятно, с этим связан тот факт, что амплитуды колебаний температуры мало меняются с глу биной. Интересно, что средняя сезонная температура на поверхности
248
Л XI XII I |
II III IV V VI VII VIIIIX X XI XII I |
1962 |
1963 |
Рис. 9.16. Изменения во времени зонально осредненной температуры для различных глубин для обоих полушарий на широтах 60° (а), 31° (б), 3° (в) (по Везеральду и Манабе [48]).
Средние значения для северного полушария изображены сплошными линиями, а для южного полушария — пунк тирными. Цифры указывают глубины.