Диссипация энергии и вертикальный обмен в стратифицированных бассейнах за счет сдвиговой неустойчивости в поле квазиинерционных внутренних волн

Abstract

В работе представлены результаты поиска зависимостей скорости диссипации турбулентной энергии и коэффициента вертикальной турбулентной диффузии за счет сдвиговой неустойчивости и обрушений в поле инерционно-гравитационных внутренних волн в океане от локальной частоты плавучести. В рамках единого подхода сделана попытка установить причину различия этих зависимостей для областей основного пикноклина и верхнего стратифицированного слоя, которое отмечалось ранее в литературе. Основная причина указанного факта объясняется в работе тем, что, в отличие от области основного пикноклина, в верхнем стратифицированном слое характерный вертикальный масштаб неустойчивости волн зависит от стратификации. В качестве инструмента для анализа использована разработанная нами ранее модель климатического спектра внутренних волн в океане.

У роботі представлені результати пошуку залежностей швидкості дисипації турбулентної енергії та коефіцієнта вертикальної турбулентної дифузії за рахунок зсувної нестійкості та обвалень в полі інерційно-гравітаційних внутрішніх хвиль в океані від локальної частоти плавучості. В рамках єдиного підходу зроблена спроба встановити причину відмінності цих залежностей для областей основного пікноклину та верхнього стратифікованого шару, яка відмічалася раніше в літературі. Основна причина пояснюється в роботі тим, що, на відміну від області основного пікноклину, у верхньому стратифікованому шарі характерний вертикальний масштаб нестійкості хвиль залежить від стратифікації. Як інструмент для аналізу використана розроблена нами раніше модель кліматичного спектру внутрішніх хвиль в океані.

Presented are the results of search of dependences of turbulent energy dissipation rate and eddy diffusivity occurring due to shear instability and overturnings in the near-inertial internal wave field upon the local buoyancy frequency. Within the framework of the unified approach an attempt is made to reveal the reason of differences between these dependences (discussed in previous publications) for the areas of main pycnocline and the upper stratified layer. The basic reason is explained by the fact that, unlike the area of main pycnocline, the characteristic vertical scale of wave instability in the upper stratified layer depends on stratification. The developed before model of climatic internal wave spectrum is used as a tool for analysis.