Название: Восемь лекций по физике атмосферы и гидросферы (Браже Р. А.)

Жанр: Радиотехнический

Просмотров: 1323


6.2. спираль экмана

 

В глубоком океане кроме ветрового напряжения следует учитывать силу Кориолиса. Теория ветрового течения в глубоком открытом океане была разра- ботана шведским ученым В. Экманом. Не вдаваясь в детали, приведем полу- ченные им выражения для компонент скорости течения, если ветер дует вдоль оси y [1]:

 

v x   v0 e

 

kz

 

kz

cos 

(

 
4

 

 kz),

 

(6.5)

v y   v0 e

sin(

4

 kz) . (6.6)

 

Здесь верхний знак относится к Северному полушарию, а нижний – к Южному.

Поверхностная скорость  v0

 

направлена под углом 45º к направлению

ветра, направо в Северном полушарии и налево  в          Южном           (рис. 6.1  [1]). При  опускании  вглубь  океана  вектор  скорости  поворачивается.  На  глубине

z  3 / 4k

он  направлен  уже  против  ветра!  Скорость  течения  там  равна

v0 exp(3 / 4)  0,095v0 .

 

На глубине

 / k

 

вода течет в противоположную

сторону  по  сравнению  с  ее  течением  на  поверхности,  а  ее  скорость  равна v0 exp( )  0,043v0 . Параметр k определяет характерную глубину, на кото- рой происходит поворот течения. Он вычисляется по формуле

 

 sin

k       ,

v0

 

где   – географическая широта местности.

 

z, м

 

V         y

 

15        45

0

 

x

-20

 

-40

 

-80

 

-100

 

Рис. 6.1. Ветровое течение в глубоком океане (спираль Экмана)

 

При V = 10 м/с v0

~ 0,1 м/с, а глубина, на которой течение поворачивает

 

вспять, около 100 м. При такой скорости число Рейнольдса

Re ~ 107 . Это тур-

булентный режим течения. Он хорошо перемешивает воду в океане до глубин порядка 100 м.