Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Геолого-мінералогічні науки / Геофізика


Самодуров Анатолій Сергійович. Структуроутворення, дисипація енергії і вертикальний обмін в стратифікованих басейнах : Дис... д-ра наук: 04.00.22 - 2005.



Анотація до роботи:

Самодуров А.С. Структуроутворення, дисипація енергії і вертикальний обмін в стратифікованих басейнах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 04.00.22 – геофізика. – Морський гідрофізичний інститут НАН України, Севастополь, 2005.

Робота присвячена вивченню ролі різних фізичних процесів у формуванні тонкої термохалинної стратифікації в природних стратифікованих басейнах, а також оцінкам їх внеску в дисипацію енергії та вертикальний обмін. Як об'єкти дослідження розглянуті кінематичний ефект внутрішніх хвиль, різноманітні вияви зсувної нестійкості стратифікованих потоків, придонне тертя, конвекція в придонній зоні за рахунок геотермального потоку тепла, процеси диференційно-дифузійної конвекції, гравітаційні течії, припливний апвелинг. Використані дані натурних вимірювань відносяться до відкритого океану і його прибережних зон, Чорного і Середземного морів. Виконаний сумісний аналіз теоретичних моделей, побудованих до теперішнього часу для оцінки внеску обвалень в полі внутрішніх хвиль в дисипацію енергії та вертикальний обмін. Пропонуються границі застосовності для різних типів моделей. Одержані результати були використані для дослідження кругообігів цілого ряду хімічних речовин у водному стовпі Чорного моря. Зокрема, були обчислені швидкості хімічних реакцій, відомі раніше з точністю до двох-трьох порядків величини, а також характерний час оновлення для різних хімічних сполук.

Результати і висновки, які формулюються нижче на основі виконаної роботи, можна умовно розділити на дві групи незалежно від об'єкту дослідження. До першої групи відносяться: опис знайдених в рамках роботи термохалінних і динамічних структур і процесів в них, раніше не описаних, виявлення фізичних механізмів для пояснення природи спостережуваних термохалінних і динамічних структур, існування яких не мало раніше задовільного фізичного пояснення, а також часткові оцінки швидкості дисипації турбулентної енергії, пов'язані з розвитком цих структур. Другу групу складають одержані в роботі аналітичні вирази функцій, що визначають інтенсивність процесів обміну і швидкості дисипації турбулентної енергії залежно від зовнішніх характеристик середовища, які можна

використовувати для практичних розрахунків потоків тепла, солі та інших хімічних домішок, а також для оцінки вертикальних розподілів їх функцій джерел - стоків.

Результати роботи можна стисло сформулювати таким чином:

В дисертаційній роботі запропоновані практичні методи розрахунку вертикальних потоків тепла, солі та інших хімічних домішок в природних стратифікованих басейнах на основі аналізу даних вимірювань, теоретичних і напівемпіричних моделей.

Побудована модель кліматичного спектру внутрішніх хвиль в океані, на основі якого отримані модельні одновимірні спектри, що близько відповідають структурі спектрів, розрахованих по вимірюваннях в океані. Проведений в роботі аналіз спектральних функцій дозволив виявити вузькополосне джерело енергопостачання турбулентності в полі ВХ, яке підтверджене даними власних натурних вимірювань.

На основі аналізу 600 вертикальних спектрів температури, виміряних в різних районах Світового океану, виведені співвідношення для швидкості дисипації енергії та коефіцієнта вертикальної турбулентної дифузії у верхньому термоклині за рахунок обвалень в полі внутрішніх хвиль. Отримані результати підтверджені літературними даними по вимірюваннях швидкості дисипації енергії та можуть бути використані для практичних розрахунків.

Побудовані моделі вертикального обміну за рахунок придонного тертя та донного геотермального потоку тепла на похилому дні, що містять вирази для швидкості дисипації енергії та коефіцієнта вертикальної дифузії залежно від зовнішніх умов, які можна використовувати для практичних розрахунків.

В рамках зворотної задачі побудована одновимірна стаціонарна модель вертикального обміну в Чорному морі, що містить вирази для оцінок адвективного і турбулентного обміну, а також для функцій джерел-стоків розчинених хімічних речовин, що дозволило використати її для практичних розрахунків кругообігів ряду хімічних речовин у водному шарі моря.

На основі результатів одновимірної стаціонарної моделі вертикального обміну запропоноване просте фізичне пояснення існуванню стаціонарного квазіізотермічного шару в проміжку глибин 500-650м, який не мав раніше задовільного тлумачення.

Вперше в природних умовах був виміряний та описаний в теоретичних та лабораторних моделях ряд структурних елементів дрібномасштабної стічної лінзи, оцінені локальні значення швидкості дисипації енергії в процесі формування і еволюції досліджених структур.

Встановлений фізичний механізм стабілізації фронту дрібномасштабної лінзи на шельфі за рахунок взаємодії баротропного припливу з рельєфом дна.

Вивчений та детально описаний фізичний механізм формування інтенсивної зони даунвелінгу в межах фронтальної зони дрібномасштабної гравітаційної лінзи під впливом приповерхневого розпріснення за рахунок опадів і денного прогрівання.

Виконане лабораторне моделювання процесу «стікання» фронтальної зони під дрібномасштабну стічну лінзу, що істотно впливає на обмінні процеси в системі.

У природних умовах оцінена величина параметра, якийописує ефективність внутрішнього турбулентного перемішування в стратифікованій рідині (динамічне число Річардсона).

В роботі проведено детальний аналіз умов застосовності створених до теперішнього часу теоретичних моделей швидкості дисипації енергії та коефіцієнта турбулентної дифузії в океані за рахунок перекидання внутрішніх хвиль. Запропоновані границі застосовності для різних типів моделей.