010203040

Рис.1. Диаграмма рассеяния среднего пространственного масштаба пульсаций скорости в ВКС (L) и внутреннего радиуса Россби (Rd). 1-до прохождения ТЦ, 2-после.

Различия оценок связаны, прежде всего, с различием пространственно-временных масштабов для полигонов и разрезов, данные по которым использованы здесь, и для дрифтерных данных в [1,13, 17]. На рисунке можно выделить лишь группу точек, соответствующей району Северного Пассатного течения (ТЦ Ким (8009) и Джой (8008)), где масштаб перемешивания близок к

верхней и нижней границам термоклина. Для построения вертикальных профилей характеристик турбулентного обмена к ним добавлялся набор промежуточных значений плотности.

Результаты и их обсуждение. В пространственных спектрах возмущений океанологических полей обычно наиболее четко проявляется масштаб, равный бароклинному радиусу Россби, определяемому стратификацией и широтой. Этот масштаб связан с наиболее неустойчивыми возмущениями крупномасштабных океанических течений [2,3,5]. Для наших оценок на рис.1 показана диаграмма рассеяния оцененных для всех разрезов и полигонов среднего пространственного масштаба пульсаций скорости в ВКС L и внутреннего бароклинного радиуса Россби Rd,, линия на рисунке соответствует их равенству. В подавляющем большинстве случаев Rd меньше L. Это отличается от сводной эмпирической линейной зависимости L=0.98Rd+0.96, полученной в работе [1] по дрифтерным данным для Черного моря, Адриатики, Японского моря и северо-западной части Тихого океана, согласно которой L приблизительно равен Rd.

200 -1 160

• 1

120-о0 2

g8 «о

80-* • i

-8 *

масштабу Россби. Именно для таких зональных течений теория дает радиус Россби как масштаб наиболее неустойчивых возмущений [2,3]. В остальных районах масштаб перемешивания превышает его, что может быть связано со сложной горизонтальной и вертикальной структурой течений. Так, в работе [15] показано, что при наличии даже слабых меридиональных составляющих в фоновых течениях возможен рост достаточно интенсивных возмущений с пространственными масштабами, превышающими радиус Россби. Различные подходы в теоретическом анализе проблемы параметризации горизонтального обмена в океане дают ряд зависимостей масштабов возмущений и коэффициентов обмена от структуры потоков, параметров статической устойчивости, параметра Кориолиса [16] и показывают, что масштабы перемешивания могут существенно отличаться от простой линейной зависимости, приведенной на рис.1.

Полученные оценки характеристик горизонтального турбулентного обмена и масштаба Россби в ВКС сведены в таблицу 2, где для сравнения приводятся и оценки по данным дрифтерных измерений за период 1991-1997 г. г. [13]. Максимальные значения горизонтального коэффициента турбулентного обмена K= 7.6*103 м2/с, а пространственного масштаба L =176 км получены в районе северной субтропической дивергенции (ССТД), а минимальные значения K= 0.6*103 м2/с и L =11 км - в районе конвергенции Куросио к югу от Японских островов. Радиус Россби Rd увеличивается с севера на юг от минимального значения около 6 км в районе Куросио до максимального значения 35 км в районе Северного Пассатного течения. Эти оценки получены по данным гидрологических разрезов до прохождения ТЦ.

Как следует из таблицы, оценки K, полученные в работе, значительно ниже оценок из [13]. К примеру, в районе течения Куросио оценки горизонтального коэффициента турбулентного обмена на порядок ниже, чем из [13]. Внутренний радиус деформации Россби меньше, чем в [13], диапазон значений масштаба пульсаций L простирается от 5 до 176 км. Расхождения, на наш взгляд, связаны, прежде всего, с различием в масштабах полигонов и разрезов, использованных в работе и масштабов районов в [13]. При этом, в методике, использованной в настоящей работе, вклад больших синоптических вихрей в горизонтальный обмен по существу не учитывается, поскольку они определяют пространственную изменчивость фоновых полей. Тогда как при длительных дрифтерных наблюдениях (год и более) на больших акваториях, вклад таких вихрей оказывается существенным.

Имеющиеся гидрологические данные до и после прохождения тропических циклонов позволяют рассмотреть их влияние на величины K, V и Rd, Качественно картина распределения L и Rd в ВКС после прохождения ТЦ практически не изменилась. Изменения внутреннего радиуса Россби ARd после прохождения тропических циклонов незначительны, порядка 2 км.

Таблица 2. Оценки горизонтального коэффициента турбулентной диффузии (K), масштаба (Lr) и радиуса Россби (Rd) в поверхностном слое. 1- настоящая работа, 2- из [13]. Первые цифры означают оценки до прохождения ТЦ, в скобках -после.

Изменения масштаба пульсаций L в ВКС более значительны и достигают 100 км в районе ССТД после прохождения ТЦ Лекс. Наибольшие изменения коэффициентов горизонтального турбулентного обмена K получены в районе ССТД после прохождения с интервалом две недели двух ТЦ - Орчида и Сперри, где K уменьшился с 7.6*103 до 0.9*103 м2/с, а L с 94 до 13 км. Максимальное увеличение K в поверхностном слое почти в два раза (с 3.7*103 до 6.8*103 м2/с) получено также в области ССТД на разрезе 1330 в.д. после прохождения ТЦ Норрис.

Анализ вертикального хода коэффициентов горизонтального обмена до и после прохождения тропических циклонов показывает, что в районах интенсивных стационарных течений (Куросио и Северного Пассатного) в большинстве случаев отмечается заметный рост коэффициентов обмена в верхнем слое океана. Так, в районе течения Куросио в следе ТЦ Фэд, Руби и Мэк, коэффициент обмена увеличился во всем верхнем слое. На рис.2 показаны профили характеристик горизонтальной турбулентности и средней геострофической скорости й~. до и после

прохождения супер-тайфуна сезона 1982 года Мэк. Хотя циклон прошел в стороне от гидрологического разреза, изменчивость характеристик турбулентности может быть связана с его воздействием, так как область его влияния превышала 600 км в радиусе. В районе Северного Пассатного течения, где прошли два тропических шторма Джой и Ким, увеличение коэффициентов обмена прослеживается только до 200 м.

В остальных районах четких тенденций в изменении коэффициентов обмена не прослеживается. Как особый случай на рис.3 приведены вертикальные профили характеристик турбулентного обмена для разреза 1370 в.д. до и после прохождения ТЦ Орчид и Сперри.