Натурные измерения диссипации турбулентной кинетической энергии в приповерхностном слое моря

А. М. Чухарев

Морской гидрофизический институт НАН Украины, г. Севастополь

Аннотация

Приводятся результаты экспериментальных исследований характеристик турбулентности в слое волнового перемешивания с помощью измерительного комплекса «Сигма-1». На основании достаточно большого количества наблюдений проведена верификация моделей для приповерхностного слоя, сделан их сравнительный анализ. Показано, что имеющиеся модели не дают достаточно хорошего совпадения расчетов и эксперимента в ряде гидрометеорологических условий, в частности, в штилевую погоду и при наличии зыби. Сделан вывод о необходимости параметризации и включения в модели более полной информации о физических характеристиках пограничных слоев моря и атмосферы.

Ключевые слова

турбулентность, приповерхностный слой, диссипация, взаимодействие моря и атмосферы

Для цитирования

Чухарев А. М. Натурные измерения диссипации турбулентной кинетической энергии в приповерхностном слое моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2010. № 21. С. 124–135. EDN WYQVUL.

Chukharev, A.M., 2010. Field Measurements of Turbulent Kinetic Energy Dissipation in Sea Surface Layer. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones and Comprehensive Use of Shelf Resources, 21, pp. 124–135 (in Russian).

Список литературы

  1. Kitaigorodskii S.A., Lumley J.L. Wave turbulence interactions in the upper ocean. Art I and II // J. Phys. Oceanogr. – 1983. – 13, № 11. – P. 1977–1999.
  2. Agrawal Y.C., Terray E.A., Donelan M.A. et al. Enhanced dissipation of kinetic energy beneath breaking waves // Nature. – 1992. – 359, № 4. – P. 219–220.
  3. Terray E.A., Donelan M.A., Agrawal Y.C., et al. Estimates of kinetic energy dissipation under breaking waves // Ibid. – 1996. – 26, № 5. – P. 792–807.
  4. Китаигородский С. А. О влиянии ветрового волнения на структуру приповерхностной океанской турбулентности // Изв. РАН. – 2001. – 37, № 4. – C. 566–576.
  5. Craig P.D., Banner M.L. Modelling of wave-enhanced turbulence in the ocean surface layer // J. Phys. Oceanogr. – 1994. – 24, № 12. – P. 2546–2559.
  6. Craig P.P. Velocity profiles and surface roughness under breaking waves // J. Geophys. Res. – 1996. – 101, C1. – P. 1265–1277.
  7. Cheung T.K., Street R.L. The turbulent layer in water at an air-water interface // J. Fluid Mech. – 1988. – 194, № 9. – P. 133–151.
  8. Gemmrich R.J., Farmer D.M. Near-surface turbulence and thermal structure in a wind-driven sea // J. Phys. Oceanogr. – 1999. – 29, № 3. – P. 480–499.
  9. Soloviev A., Lucas R. Observation of wave-enhanced turbulence in the near-surface layer of the ocean during TOGA COARE // Deep-Sea Res. – 2003. – 50, № 2. – P. 371–395.
  10. Gemmrich R.J., Farmer D.M. Near-surface turbulence in the presence of breaking waves // J. Phys. Oceanogr. – 2004. – 34, № 5. – P. 1067–1086.
  11. Drennan W.M., Taylor P.K., Yelland M.J. Parameterizing the sea surface roughness // J. Phys. Oceanogr. – 2006. – 35, № 5. – P. 835–848.
  12. Чухарев А. М. Вклад необрушивающихся ветровых волн и сдвига скорости дрейфового течения в турбулентный обмен // Изв. РАН. ФАО. – 2003. – 39, № 5. – С. 673–679.
  13. Kudryavtsev V. et al. On the vertical structure of wind-driven sea currents // J. Phys. Oceanogr. – 2008. – 38, № 10. – P. 2121–2144.
  14. Donelan M.A., Drennan W.M., Katsaros K.B. The air-sea momentum flux in conditions of wind sea and swell // J. Phys. Oceanogr. – 1997. – 27, № 10. – P. 2087–2099.
  15. Чухарев А. М., Барабаш В. А., Зубов А. Г., Павленко О. И. Турбулентная структура приповерхностного слоя моря по данным измерительного комплекса «Сигма-1» // Морской гидрофизический журнал. – 2007. – № 2. – С. 15–28.
  16. Repina I.A., Chukharev A.M., Goryachkin Yu.N., Komarova N.Yu., Pospelov M.N. Evolution of air-sea interaction parameters during the temperature front passage: The measurements on an oceanographic platform // Atmosph. Res. – 2009. – v. 94, № 1. – P. 74–80.
  17. Дыкман В. З., Багимов И. С., Барабаш В. А. и др. Измерительный комплекс «Сигма-1» для исследования процессов перемешивания и диссипации энергии в верхнем слое моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2004. – вып. 10. – С. 395–409.
  18. Stewart R.W., Grant H.L. Determination of the rate of dissipation of turbulent energy near the sea surface in the presence of waves // J. Geophys. Res. – 1962. – 67, № 8. – P. 3177–3180.
  19. Монин А. С., Озмидов Р. В. Океанская турбулентность. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 320 с.
  20. Чухарев А. М. Комплексные натурные измерения турбулентных характеристик в слоях у границы раздела моря и атмосферы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. – вып. 23. (в печати).
  21. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Reviews of Geophysics. – 1982. – 20. – P. 851–875.
  22. Donelan M.A., Hamilton J., Hui W.H. Directional spectra of wind-generated waves // Phyl. Trans. Roy. Soc. Lond. – 1985. – A315. – P. 509–562.
  23. Роди В. Модели турбулентности окружающей среды / Методы расчета турбулентных течений. – М.: Мир, 1984. – С. 227–324.

Файлы

 Полный текст (русский)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.