Нелинейные волны и турбулентность в прибрежной зоне о. Коса Тузла

Abstract

Представлены результаты спектральной обработки измерений трех компонент пульсаций вектора скорости течения в диапазоне частот 0,1 … 50 Гц для условий прибрежной зоны о. Коса Тузла (центральная часть Керченского пролива). Измерения выполнены на расстоянии 0,25 м от поверхности морского дна на глубине 1,5 м. Вычислено пространственное распределение характеристик поверхностных волн при помощи прикладного пакета SWAN, параметры которого подстроены таким образом, чтобы период волн соответствовал данным измерений. Анализ спектров пульсаций вектора скорости показал, что динамика указанной прибрежной зоны определяется нелинейными волнами конечной амплитуды (волны Стокса) и мелкомасштабной турбулентностью. Определены скорость придонного трения (динамическая скорость) – 0,018 м/с, турбулентное напряжение – 0,33 Н/м² и коэффициент турбулентной вязкости (диффузии импульса) – 1,89·10⁻³ м²/с.

Представлені результати спектральної обробки вимірювань трьох компонент пульсацій вектора швидкості течії в діапазоні частот 0,1…50 Гц для умов прибережної зони о. Коса Тузла (центральна частина Керченської протоки). Вимірювання виконані на відстані 0,25 м від поверхні морського дна на глибині 1,5 м. Обчислено просторовий розподіл характеристик поверхневих хвиль за допомогою прикладного пакету SWAN, параметри якого підстроєні так, щоб період хвиль відповідав даним вимірювань. Аналіз спектрів пульсацій вектора швидкості показав, що динаміка вказаної прибережної зони визначається нелінійними хвилями кінцевої амплітуди (хвилі Стокса) і дрібномасштабною турбулентністю. Визначені швидкість придонного тертя (динамічна швидкість) – 0,018 м/с, турбулентна напруга – 0,33 Н/м² і коефіцієнт турбулентної в'язкості (дифузії імпульсу) – 1,89·10⁻³ м²/с.

Results of spectral processing of measurements of three components of fluctuations of the current velocity vector in the frequency band 0.1 … 50 Hz are represented for the conditions of the coastal zone of the island Kosa Tuzla (the central part of the Kerch strait). The measurements are carried out at 0.25 m distance from the bottom on the depth 1.5 m. Spatial distribution of the surface waves’ characteristics are calculated due to application of the software SWAN whose parameters are adjusted in such a way that the waves’ period corresponds to the measurement data. Analysis of the spectra of current vector fluctuations shows that dynamics of the indicated coastal zone is conditioned by nonlinear waves of final amplitude (the Stokes waves) and small-scale turbulence. Defined are the velocity of near-bottom friction (dynamic speed) – 0.018 m/s, turbulent stresses – 0.33 N/m² and the turbulent viscosity coefficient (diffusion of momentum) – 1.89 · 10⁻³ m²/s.