Фукс В.Р., Мичурин А.Н. Истоки Ойясио

Подождите немного. Документ загружается.

— 120 —

Ïîìèìî äâèæåíèé ìàñøòàáà âîëí Ðîññáè â ñèíîïòè÷åñêîì äèàïàçîíå

ìàñøòàáîâ ñóùåñòâåííóþ ðîëü â ïðèáðåæíîé çîíå îêåàíà èãðàþò òîïîãðà-

ôè÷åñêèå çàõâà÷åííûå âîëíû òèïà âîëí Êåëüâèíà, øåëüôîâûõ âîëí è äâîé-

íûõ âîëí Êåëüâèíà. Ñåé÷àñ óæå íàêîïëåí çíà÷èòåëüíûé ýêñïåðèìåíòàëü-

íûé ìàòåðèàë, ïîçâîëÿþùèé óâåðåííî èäåíòèôèöèðîâàòü ýòè âèäû âîëíî-

âûõ äâèæåíèé, îäíàêî âîçìîæíîñòè ðàñ÷åòà èõ õàðàêòåðèñòèê è ïðîãíîçà

òåðìîäèíàìè÷åñêèõ âîçìóùåíèé, èìè îáóñëîâëåííûõ, ïîêà åùå î÷åíü îãðà-

íè÷åíû. Ãîðàçäî áîëåå ðàçâèòû, ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåòîäàìè ðàñ÷åòà è ïðî-

ãíîçà âîëíîâûõ äâèæåíèé, ìåòîäû îöåíêè ëîêàëüíîãî âîçäåéñòâèÿ àíåìî-

áàðè÷åñêèõ îáðàçîâàíèé íà âåðõíèé ñëîé îêåàíà: ðàñ÷åò ïîòîêîâ òåïëà,

ìàññû è êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ ÷åðåç ïîâåðõíîñòè îêåàíà è ñîîòâåòñòâóþ-

ùåãî ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ýòèõ ïîòîêîâ ïî âåðòèêàëè ïóòåì âåòðî-âîëíîâî-

ãî è êîíâåêòèâíîãî ïåðåìåøèâàíèÿ.

Â ïîñëåäíåå âðåìÿ äîñòèãíóòû îïðåäåëåííûå óñïåõè â ìîäåëèðîâà-

íèè ëîêàëüíîé òåðìîäèíàìè÷åñêîé ðåàêöèè îêåàíà íà öèêëîíû è òàéôóíû

â îòêðûòîì îêåàíå. Îäíàêî ïîïûòêè ïðèëîæåíèÿ ýòèõ ìîäåëåé ê ïðèáðåæ-

íûì ðàéîíàì îêåàíà îêàçûâàþòñÿ ìàëîýôôåêòèâíûìè.

Õîòÿ ìåõàíèçì âàæíîãî äëÿ ïðîìûñëîâîé îêåàíîãðàôèè ÿâëåíèÿ íå-

ñòàöèîíàðíûõ ïðèáðåæíûõ àïâåëëèíãîâ äîñòàòî÷íî èçó÷åí è êà÷åñòâåííî

õîðîøî âîñïðîèçâîäèòñÿ ðàçâèòèå è ðåëàêñàöèÿ àïâåëëèíãà, â ñëîæíûõ â

ìîðôîìåòðè÷åñêîì îòíîøåíèè ðàéîíàõ èõ ïðîãíîçèðîâàòü âåñüìà çàòðóä-

íèòåëüíî.

Ðåøåíèå ïîñòàâëåííûõ è ìíîãèõ äðóãèõ ïðàêòè÷åñêèõ è òåîðåòè÷åñ-

êèõ ïðîáëåì âî ìíîãîì îïðåäåëÿåò íåîáõîäèìîñòü îðãàíèçàöèè íàáëþäå-

íèé, àäåêâàòíûõ ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûì ìàñøòàáàì ñèíîïòè÷åñêîé

èçìåí÷èâîñòè. Î÷åâèäíî, ÷òî òðàäèöèîííûìè ñðåäñòâàìè òàêàÿ çàäà÷à ðå-

øåíà áûòü íå ìîæåò. Â îñíîâó ìîíèòîðèíãà äîëæíû áûòü ïîëîæåíû äèñòàí-

öèîííûå (ñïóòíèêîâûå è ñàìîëåòíûå) íàáëþäåíèÿ çà ñîñòîÿíèåì ïîâåðõ-

íîñòè îêåàíà. Àêòèâíûå è ïàññèâíûå ìåòîäû äèñòàíöèîííîãî çîíäèðîâà-

íèÿ îêåàíà äîëæíû îïèðàòüñÿ íà õîðîøî îðãàíèçîâàííóþ àâòîìàòèçèðî-

âàííóþ ñåòü ðåïåðíûõ êîíòàêòíûõ èçìåðåíèé, êîòîðàÿ äîëæíà âêëþ÷àòü íà-

áëþäåíèÿ íà çàÿêîðåííûõ è ïëàâó÷èõ áóÿõ, èçìåðåíèÿ íàó÷íûõ è ïîèñêîâûõ ñó-

äîâ íà ñòàíäàðòíûõ ðàçðåçàõ è ïîëèãîíàõ, à òàêæå ïîïóòíûå íàáëþäåíèÿ ñ

ïîìîùüþ àâòîìàòè÷åñêèõ ãèäðîìåòåîñòàíöèé íà ñóäàõ.

Âñÿ èíôîðìàöèÿ äîëæíà îïåðàòèâíî ïðèíèìàòüñÿ è óñâàèâàòüñÿ íà áå-

ðåãîâûõ ïóíêòàõ ïðèåìà è îáðàáîòêè èíôîðìàöèè. Ïðè âñåì ýòîì íåò íèêà-

êîé íàäåæäû, ÷òî ïîäîáíàÿ èíôîðìàöèÿ ñàìà ïî ñåáå áóäåò äîñòàòî÷íîé

äëÿ ðåàëèçàöèè ïðîãíîñòè÷åñêèõ çàäà÷. Ïðîãíîç äîëæåí îñóùåñòâëÿòüñÿ íà

îñíîâå òåðìîäèíàìè÷åñêèõ è ýêîëîãè÷åñêèõ ìîäåëåé, êîòîðûå íóæíî àäàïòèðî-

âàòü ê âíîâü ïîñòóïàþùåé èíôîðìàöèè ïóòåì ïåðåîöåíêè ýìïèðè÷åñêèõ è

ïîëóýìïèðè÷åñêèõ êîýôôèöèåíòîâ, âõîäÿùèõ â ýòè ìîäåëè, à òàêæå èñïîëü-

çóÿ ýìïèðè÷åñêèå äàííûå äëÿ ïîñòàíîâêè íà÷àëüíûõ è ãðàíè÷íûõ óñëîâèé.

Ìåõàíèçì ïðîèñõîäÿùèõ â ñèñòåìå âîä Îéÿñèî èçìåíåíèé â ñèíîïòè-

÷åñêîì äèàïàçîíå ìàñøòàáîâ ñâÿçàí êàê ñ ñèíîïòè÷åñêîé èçìåí÷èâîñòüþ

òóðáóëåíòíûõ ïîòîêîâ òåïëà è êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ, ïðèâîäÿùåé ê èçìåí-

÷èâîñòè äðåéôîâûõ è ãðàäèåíòíûõ òå÷åíèé, âîçíèêíîâåíèþ çîí ïðèáðåæ-

— 121 —

íîãî àïâåëëèíãà, âåòðîâîãî è êîíâåêòèâíîãî ïåðåìåøèâàíèÿ, òàê è ñ êðóï-

íîìàñøòàáíîé ðåàêöèåé îêåàíà íà âîçäåéñòâèå àíåìîáàðè÷åñêèõ ñèë, âû-

ðàæàþùåéñÿ â âîçíèêíîâåíèè ñâîáîäíûõ è âûíóæäåííûõ áåðåãîâûõ çàõâà-

÷åííûõ âîëí, øåëüôîâûõ âîëí è âîëí Ðîññáè. Íàðÿäó ñ ýòèìè ïðîöåññàìè

âàæíåéøóþ ðîëü â ñèíîïòè÷åñêîé èçìåí÷èâîñòè òåìïåðàòóðû âîäû íà ïî-

âåðõíîñòè â ÞÊÐ èãðàþò äèíàìè÷åñêèå ïðîöåññû è âîäîîáìåí ÷åðåç Êó-

ðèëüñêèå ïðîëèâû. Íà îñíîâå äèñòàíöèîííûõ èññëåäîâàíèé ïîêàçàíî, ÷òî

â ðåçóëüòàòå äèíàìè÷åñêîé íåóñòîé÷èâîñòè òåðìè÷åñêèõ ôðîíòîâ è ëîêàëü-

íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó àòìîñôåðîé è îêåàíîì ôîðìèðóþòñÿ ïðîñòðàí-

ñòâåííûå íåîäíîðîäíîñòè âèõðåé ðàçëè÷íûõ ìàñøòàáîâ. Àìïëèòóäà èçìåí-

÷èâîñòè òåìïåðàòóðû ïðè ðàñïðîñòðàíåíèè òàêèõ âèõðåé ìîæåò äîñòèãàòü

ìåæãîäîâûõ êîëåáàíèé. Âîëíîîáðàçíûå äâèæåíèÿ ïðè îïðåäåëåííûõ óñ-

ëîâèÿõ ñòàíîâÿòñÿ äèíàìè÷åñêè íåóñòîé÷èâûìè è òðàíñôîðìèðóþòñÿ â êðóï-

íîìàñøòàáíûå òóðáóëåíòíûå îáðàçîâàíèÿ. Âðåìÿ ñóùåñòâîâàíèÿ òàêèõ âèõ-

ðåé áîëåå 30 ñóòîê, ïðîñòðàíñòâåííûå ìàñøòàáû äî 100 êì. Ñ ïîìîùüþ àâèà-

òåìïåðàòóðíûõ ñúåìîê âûÿâëåíû âèõðè è äðóãîãî òèïà, ïðîÿâëÿþùèåñÿ â

ÏÒÏÎ â âèäå õîëîäíûõ è òåïëûõ «ïÿòåí». Ïîäîáíûå àíîìàëèè èìåþò õàðàê-

òåðíûå ðàçìåðû îò 25 äî 130 êì è âðåìÿ «æèçíè» îò 1 äî 10 è áîëåå ñóòîê.

Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â ÞÊÐ ñóùåñòâóþò äâà òèïà íåîäíîðîäíîñ-

òåé. Ïåðâûé òèï ïðåäïîëîæèòåëüíî ñâÿçàí ñ ñóùåñòâîâàíèåì â îêåàíå ñè-

íîïòè÷åñêèõ âèõðåé. Âòîðîé ìîæåò áûòü îáðàçîâàí äèíàìè÷åñêîé íåóñòîé-

÷èâîñòüþ ïîòîêà Îéÿñèî, ëèáî íåïîñðåäñòâåííûì âçàèìîäåéñòâèåì àòìîñ-

ôåðû è îêåàíà â ñèíîïòè÷åñêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò. ×èñëåííûå ìåòîäû èñ-

ñëåäîâàíèÿ ðåàêöèè îêåàíà íà êðóïíîìàñøòàáíûå âîçìóùåíèÿ â ïîëå àò-

ìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ýíåðãîñíàáæåíèå äâèæåíèé ñèíîïòè-

÷åñêîãî ìàñøòàáà â ÑÇÒÎ ïðîèñõîäèò, ãëàâíûì îáðàçîì, â äèàïàçîíå ìàñø-

òàáîâ 3–8 ñóòîê.

Òàê êàê îñíîâíûì èíäèêàòîðîì ñèíîïòè÷åñêîé èçìåí÷èâîñòè äî ñèõ

ïîð îñòàåòñÿ ïîëå òåìïåðàòóðû ïîâåðõíîñòè îêåàíà, ðàññìîòðèì åãî ñâÿçü

ñ äèíàìè÷åñêèìè ïðîöåññàìè áîëåå ïîäðîáíî.

Ïîâåðõíîñòíûé ñëîé îêåàíà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé î÷åíü ñëîæíóþ òåð-

ìîäèíàìè÷åñêóþ ñèñòåìó, êîòîðàÿ ïîëó÷àåò ëó÷èñòóþ ýíåðãèþ îò Ñîëíöà è

ïîäâåðãàåòñÿ àêòèâíîìó òåïëîâîìó è äèíàìè÷åñêîìó âîçäåéñòâèþ àòìîñ-

ôåðû â âèäå ïîòîêîâ òåïëà, âëàãè è êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ. Ïîñòóïàþùàÿ íà

ïîâåðõíîñòü îêåàíà ýíåðãèÿ ïåðåðàñïðåäåëÿåòñÿ â ïîâåðõíîñòíîì ñëîå

îêåàíà çà ñ÷åò âåðòèêàëüíîé è ãîðèçîíòàëüíîé àäâåêöèè òåïëà òå÷åíèÿìè è

òóðáóëåíòíîãî ïåðåìåøèâàíèÿ.

Íàèáîëåå ïîëíî èçìåí÷èâîñòü ÏÒÏÎ îïèñûâàåò óðàâíåíèå òåïëîïðî-

âîäíîñòè:

  











  

















'' '' ''

(4.1)

— 122 —

ãäå: t — âðåìÿ, T — òåìïåðàòóðà âîäû, u, v, w — ñîñòàâëÿþùèå âåêòîðà

ñêîðîñòè òå÷åíèÿ íà êîîðäèíàòíûå îñè, C

— òåïëîåìêîñòü ìîðñêîé âîäû,

 — ïëîòíîñòü ìîðñêîé âîäû, Q — òåïëîòà, âûäåëÿåìàÿ çà ñ÷åò ôàçîâûõ

ïðeîáðàçîâàíèé â ìîðñêîé âîäå è äèññèïàöèè ìåõàíè÷åñêîé ýíåðãèè,  —

êîýôôèöèåíò ìîëåêóëÿðíîé òåïëîïðîâîäíîñòè, I — ëó÷èñòûé ïîòîê òåïëà,

 — îïåðàòîð Ëàïëàñà.

Ïåðâûé ÷ëåí ëåâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ (4.1) îïèñûâàåò âðåìåííóþ èç-

ìåí÷èâîñòü òåìïåðàòóðû, âòîðîé è òðåòèé ÷ëåíû õàðàêòåðèçóþò èçìåíåíèå

òåìïåðàòóðû çà ñ÷åò ãîðèçîíòàëüíîé àäâåêöèè òåïëà òå÷åíèÿìè, ïîñëåäíèé

÷ëåí ëåâîé ÷àñòè çàâèñèò îò âåðòèêàëüíûõ òåïëîâûõ ïîòîêîâ âîäû. Ñëàãàå-

ìûå ïðàâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ ïîñëåäîâàòåëüíî îáîçíà÷àþò èçìåí÷èâîñòü

ïîëÿ òåìïåðàòóðû â ðåçóëüòàòå ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ è äèñèïàöèè ìåõàíè-

÷åñêîé ýíåðãèè (



Q ), ìîëåêóëÿðíîé òåïëîïðîâîäíîñòè è ëó÷èñòîãî ïîòîêà

òåïëà (



I). Ïîñëåäíèå òðè ÷ëåíà ïðàâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ (4.1) îïèñûâàþò

âêëàä òóðáóëåíòíîé òåïëîïðîâîäíîñòè.

Ðàñïðîñòðàíåíèå òåïëà â ïîâåðõíîñòíîì ñëîå îêåàíà ìîæåò áûòü îïè-

ñàíî ñ ïîìîùüþ óðàâíåíèÿ òåïëîïðîâîäíîñòè, ïðîèíòåãðèðîâàííîãî â ïðå-

äåëàõ âåðõíåãî êâàçèîäíîðîäíîãî ñëîÿ ñ ó÷åòîì ãðàíè÷íûõ óñëîâèé íà åãî

âåðõíåé è íèæíåé ãðàíèöàõ, â ïðèáëèæåíèè ïîëóýìïèðè÷åñêîé òåîðèè òóð-

áóëåíòíîñòè:





, (4.2)

ãäå A = const — êîýôôèöèåíò ãîðèçîíòàëüíîé òóðáóëåíòíîé òåïëîïðîâîäíîñòè,

q=q

-q

, q

(x,y,t) — ïîòîê òåïëà ÷åðåç ïîâåðõíîñòü îêåàíà, q

(x,y,t)

— ïîòîê òåïëà ÷åðåç íèæíþþ ãðàíèöó âåðõíåãî êâàçèîäíîðîäíîãî ñëîÿ, h

— ãëóáèíà âåðõíåãî êâàçèîäíîðîäíîãî ñëîÿ.

Áóäåì ðàññìàòðèâàòü çàäà÷ó â ñëåäóþùåì ïðèáëèæåíèè:









ãäå T

= T

(x, y) — ñðåäíåå íåâîçìóùåííîå ïîëå òåìïåðàòóðû âîäû, êîòî-

ðîå áóäåì ñ÷èòàòü çàäàííûì. Òàêîå ïðåäïîëîæåíèå äëÿ ðåàëüíûõ óñëîâèé â

îêåàíå íå ÿâëÿåòñÿ ñëèøêîì æåñòêèì.

Ïåðåéäåì îò (4.2) ê óðàâíåíèþ òåïëîïðîâîäíîñòè â ñïåêòðàëüíîé

ôîðìå, îáîçíà÷àÿ S

, S

— ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå ñïåêòðû Ôó-

ðüå ôóíêöèé T, u, v, è q ñîîòâåòñòâåííî. Äëÿ êàæäîé èç íèõ âûïîëíèì òðîé-

íîå îáðàòíîå ïðåîáðàçîâàíèå Ôóðüå òèïà:

Thxy S k k e ddkdk

itkxky

(,,) (, , )

()















12 12

ãäå  — ÷àñòîòà, k

è k

— ñîñòàâëÿþùèå âîëíîâûõ ÷èñåë ñîîòâåòñòâåííî âäîëü

îñåé OX è OY.

— 123 —

Óðàâíåíèå (4.2) â ñïåêòðàëüíîé ôîðìå ïðèìåò âèä:

 

i S

S k k AS

T u v T q





     

0 0

ãäå: (k

+ k

)=æ

— êâàäðàò ìîäóëÿ âîëíîâîãî ÷èñëà.

Îòñþäà:

S k k

S S S

A i

S iS

A i

( , , )

 



1 2



 







æ æ

2 2

, (4.3)

ãäå:

 

S k k

v t k x k y dxdydt

1 1 2

0 0

1 2

( , , ) cos



  













 







;

 

S k k

v t k x k y dxdydt

2 1 2

0 0

1 2

( , , ) sin



  













 







Èçáàâëÿÿñü îò êîìïëåêñíîãî ÷èñëà â çíàìåíàòåëå âûðàæåíèÿ (4.3), ïîëó÷èì:

 









S k k

S iS A i

AS S



1 2

4 2 2

1 2

4 2 2

2 1

4 2 2



 







Îòêóäà:

S S

H S











2 2



, (4.4)

 





 





arctg arctgS

AS S

2 1

1 2

, (4.5)

ãäå:

S S S 

Âûðàæåíèå (4.4) ñâÿçûâàåò ìîäóëü ïðîñòðàíñòâåííîãî ñïåêòðà ñ ìî-

äóëåì ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîãî ñïåêòðà âõîäíûõ ïðîöåññîâ |S| (âåðòè-

êàëüíûå ïîòîêè òåïëà è ïîòîêè, îáóñëîâëåííûå ãîðèçîíòàëüíîé àäâåêöèåé

òåïëà) ÷åðåç àìïëèòóäíóþ ÷àñòîòíóþ õàðàêòåðèñòèêó ëèíåéíîé äèíàìè÷åñ-

êîé ñèñòåìû H. Âûðàæåíèå (4.5) îïèñûâàåò ôàçîâóþ ÷àñòîòíóþ õàðàêòåðèñòè-

êó ñèñòåìû — ôàçîâûé ñäâèã ìåæäó âõîäíûìè è âûõîäíûìè ïðîöåññàìè.

Èññëåäóåì ýòè âûðàæåíèÿ. Àñèìïòîòè÷åñêèé àíàëèç ïåðåäàòî÷íîé

ôóíêöèè ïîêàçûâàåò, ÷òî â âûñîêî÷àñòîòíîé îáëàñòè H(,æ)

-1

, ò. å. îíà

íå çàâèñèò îò âîëíîâîãî ÷èñëà. Â íèçêî÷àñòîòíîé îáëàñòè ïåðåäàòî÷íàÿ

— 124 —

ñòèêè ðàññìàòðèâàåìîé ëèíåéíîé ñèñòåìû ìîãóò òðàêòîâàòüñÿ êàê õàðàêòåð-

íîå âðåìÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ òîãî, ÷òîáû óñòàíîâèëñÿ òåïëîâîé ðåæèì â ðàç-

ëè÷íûõ ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûõ ìàñøòàáàõ. Â êà÷åñòâå ïðèìåðà â òàá-

ëèöå 4.1 äàíû çíà÷åíèÿ  ïðè A = 4.58 êì/÷àñ. Èç òàáëèöû ñëåäóåò, ÷òî âî

âðåìåííûõ ìàñøòàáàõ äî íåñêîëüêèõ ÷àñîâ òåïëîâàÿ ðåàêöèÿ ïîâåðõíîñòè

îêåàíà íà âíåøíèå ïîòîêè òåïëà ïî÷òè ñèíõðîííà, äëÿ ìàñøòàáîâ îäíèõ

ñóòîê çàïàçäûâàíèå äîñòèãàåò 2.5–4.0 ÷àñîâ, äëÿ ìàñøòàáîâ ïîðÿäêà 10

ñóòîê — 26–38 ÷àñîâ è äëÿ ìàñøòàáîâ ïîðÿäêà ìåñÿöà îêîëî 100 ÷àñîâ.

Äëÿ äàëüíåéøåãî àíàëèçà öåëåñîîáðàçíî ïåðåéòè îò àìïëèòóäíîãî

ñïåêòðà (ñïåêòðà Ôóðüå) ê ôóíêöèè ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè:













Skk

kkAw

Skk

u u

(, , )

., ,





22 2

111













 

lim lim

(4,6)

ãäå æ

= k

Ó÷èòûâàÿ äàëåå, ÷òî èíòåíñèâíîñòü ãîðèçîíòàëüíîãî òóðáóëåíòíîãî îá-

ìåíà ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò ìàñøòàáà ÿâëåíèÿ, âûðàçèì êîýôôèöèåíò ãî-

ðèçîíòàëüíîé òóðáóëåíòíîé òåïëîïðîâîäíîñòè ñîãëàñíî ñîîòíîøåíèþ Ðè-

÷àðäñîíà

A 





(4.7)

ãäå  — ýìïèðè÷åñêàÿ êîíñòàíòà.

Îöåíèì  ïî ðåçóëüòàòàì ðàñ÷åòà êîýôôèöèåíòà ãîðèçîíòàëüíîé òóð-

áóëåíòíîé òåïëîïðîâîäíîñòè, ïîëó÷åííûì ïóòåì ðåøåíèÿ íà îñíîâå óðàâ-

Ðèñ.4.1. Àìïëèòóäíàÿ ÷àñòîòíàÿ

õàðàêòåðèñòèêà ëèíåéíîé

äèíàìè÷åñêîé ñèñòåìû



,æ).

ôóíêöèÿ âíå çàâèñèìîñòè îò ÷àñòî-

òû ðàñòåò ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíî

ïðîñòðàíñòâåííîìó ìàñøòàáó è îá-

ðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî êîýôôèöè-

åíòó ãîðèçîíòàëüíîé òóðáóëåíòíîé

òåïëîïðîâîäíîñòè H(,æ)æ

-2

-1

Äëÿ ïðèìåðà íà ðèñóíêå 4.1

ïðåäñòàâëåíà àìïëèòóäíàÿ ÷àñòîò-

íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðàññìàòðèâàå-

ìîé ñèñòåìû ïðè A = 4.58 êì/÷àñ. Èç

ðèñóíêà âèäíî, ÷òî â âûñîêî÷àñòîò-

íîé è âûñîêîâîëíîâîé îáëàñòè ñïåê-

òðà ïðîèñõîäèò çíà÷èòåëüíîå îñëàá-

ëåíèå âõîäíûõ ïðîöåññîâ. Â íèçêî-

÷àñòîòíîé è äëèííîâîëíîâîé îáëà-

ñòÿõ ñïåêòðà âõîäíûå ïðîöåññû óñè-

ëèâàþòñÿ íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ.

Ôàçîâûå ÷àñòîòíûå õàðàêòåðè-

— 125 —

T, час 720 480 360 240 144 72 48 24 1 0,33

, ч

-1

1.39·10

-3

2.08·10

-3

2.78·10

-3

4.17·10

-3

6.94·10

-3

1.39·10

-2

2.08·10

-2

4.17·10

-2

1 3.3

, км

ж, км

-1

0.1 10 114.5 76.5 57.2 38.2 22.9 11.4 7.6 3.8 0.2 0.05

1 1 114.5 76.5 57.2 38.2 22.9 11.4 7.6 3.8 0.2 0.03

10 0.1 114.5 76.5 57.2 38.2 22.9 11.4 7.6 3.8 0.2 0.01

30 3.3·10

-2

114.5 76.5 57.2 38.1 22.9 11.4 7.6 3.7 0.2 0.05

50 2·10

-2

114.5 76.5 57.2 38.1 22.9 11.3 7.4 3.4 0.05 0.02

100 1·10

-2

114.4 76.4 57.1 38.0 22.7 10.9 6.7 1.1 0.2 0.05

200 5·10

-3

114.3 76.2 56.8 37.5 21.8 8.8 2.2 2.7 0.1 0.04

300 3.3·10

-3

114.0 75.8 56.3 36.6 20.2 2.9 2.5 3.5 0.2 0.02

500 2·10

-3

113.2 74.5 54.5 33.7 13.4 9.6 2.8 3.7 0.06 0.02

750 1.3·10

-3

111.3 71.5 50.1 25.4 15.7 5.7 7.2 2.5 0.1 0.3

1000 1·10

-4

113.8 62.1 55.8 33.7 18.4 4.0 5.7 3.8 0.2 0.3

íåíèÿ òåïëîïðîâîäíîñòè «îáðàòíîé çàäà÷è», ò. å. îïðåäåëèì ïî çàäàííûì

ïîëÿì òåìïåðàòóðû âîäû íà ïîâåðõíîñòè îêåàíà. Ïðèìåì, ñîãëàñíî Â.Ð. Ôóê-

ñó [1], A = 0.42 êì

/÷àñ, äëÿ õàðàêòåðíûõ ìàñøòàáîâ òåìïåðàòóðíûõ íåî-

äíîðîäíîñòåé  = 1/æ =100 êì, òîãäà ïîëó÷èì:  = Aæ

3/4

= 0.24 êì

2/3

/÷.

Ïîäñòàâëÿÿ () â (4.6), ïîëó÷èì ôîðìóëó äëÿ îöåíêè ñïåêòðàëüíîé

ïëîòíîñòè ÏÒÏÎ â ñëåäóþùåì âèäå:

   

S S



,

,æ



 



576 10

2 2

. (4.8)

Àìïëèòóäíàÿ ÷àñòîòíî-âîëíîâàÿ õàðàêòåðèñòèêà ýòîé ñèñòåìû ïðåä-

ñòàâëåíà íà ðèñ. 4.1. Îíà ïîäîáíà ñîîòâåòñòâóþùåé ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè

ïðè çàäàííîì çíà÷åíèè A, íî îòëè÷àåòñÿ çàêîíîì óáûâàíèÿ ôóíêöèè ïðè

âîçðàñòàíèè âîëíîâîãî ÷èñëà. Â îáëàñòè íèçêèõ ÷àñòîò H(æ)=



-2

-4/3

, ò. å.

ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ íå çàâèñèò îò ÷àñòîòû è óìåíüøàåòñÿ ïî çàêîíó

«-4/3». Â îáëàñòè íèçêèõ âîëíîâûõ ÷èñåë H()=



-2

, ò. å. ïåðåäàòî÷íàÿ ôóí-

êöèÿ ñ óâåëè÷åíèåì ÷àñòîòû óìåíüøàåòñÿ ïî êâàäðàòè÷íîé çàâèñèìîñòè.

Åñëè ïðåäñòàâèòü ñåáå ñïåêòð âõîäíîãî ïðîöåññà â âèäå «áåëîãî øóìà»

(ïîñòîÿííàÿ ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü), òî ñîîòâåòñòâóþùèå çàêîíû («-4/3» è

«-2») áóäóò îïèñûâàòü ñïàä ýíåðãèè â ñïåêòðå òåìïåðàòóðíûõ ôëóêòóàöèé.

Åñëè ñïåêòð âõîäíîãî ïðîöåññà S(,æ) ~ æ

-5/3

(äîñòàòî÷íî ðàñïðîñòðà-

íåííàÿ àïïðîêñèìàöèÿ ïðîñòðàíñòâåííûõ ñïåêòðîâ òóðáóëåíòíîñòè â àòìîñ-

ôåðå), òî ñïåêòð âûõîäíîãî ïðîöåññà S

(,æ) ~ æ

-3

. Ê ïîäîáíîìó âèäó ñïåê-

òðà òåìïåðàòóðíûõ íåîäíîðîäíîñòåé â îêåàíå, èñõîäÿ èç ðàçëè÷íûõ ñîîá-

ðàæåíèé, ïðèõîäÿò ìíîãèå àâòîðû (ñì. íàïð. [2, 3, 4]).

Ïðåäñòàâèì äàëåå ñïåêòðû âõîäíûõ ïðîöåññîâ â âèäå êîëîêîëîîáðàç-

íîé ôóíêöèè:

Òàáëèöà 4.1.

Ôàçîâûå ÷àñòîòû õàðàêòåðèñòèêè ñèñòåìû ïðè À = 4,58 êì

-1

= 0 (



— â ÷àñàõ)

— 126 —

Ðèñ.4.2. Ñâîäíûé ñïåêòð

ïðîñòðàíñòâåííîé

èçìåí÷èâîñòè òåìïåðàòóðû

â âåðõíåì êâàçèîäíîðîäíîì

ñëîå îêåàíà.







()()

æ-æ



 

(4.9)

Åñëè âõîäíîé ïðîöåññ èìååò i — ÷èñëî ýíåðãîíåñóùèõ ìàêñèìóìîâ, òî





ai bi





,æ

æ-æ



 



, (4.10)

ãäå Ï — âåëè÷èíà ýíåðãîíåñóùåãî ìàêñèìóìà, 

è æ

— ñîîòâåòñòâåííî

ýíåðãîíåñóùèå ÷àñòîòà è âîëíîâîå ÷èñëî, a è b — ïàðàìåòðû, õàðàêòåðèçó-

þùèå øèðèíó áîêîâûõ ïîëîñ ýíåðãîíåñóùåãî ìàêñèìóìà.

Ïîäñòàâëÿÿ (4.9) â (4.8), ïîëó÷èì àíàëèòè÷åñêèé âèä ïðîñòðàíñòâåí-

íî-âðåìåííîãî ñïåêòðà ÏÒÏÎ





ab-







,æ

ææ





 

Èç ñêàçàííîãî âûøå ñëåäóåò,

÷òî âûõîäíîé ïðîöåññ ST(,æ) â îò-

ëè÷èå îò ñèììåòðè÷íîãî ïî ñïåêòðó

âõîäíîãî ïðîöåññà, äîëæåí îáëàäàòü

ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûì ñïåêò-

ðîì ñ ëåâîé âåðõíåé àñèììåòðèåé,

ò. å. â íàïðàâëåíèè îò ýíåðãîíåñó-

ùåãî ìàêñèìóìà â îáëàñòü áîëåå

íèçêèõ ÷àñòîò è ìàëûõ âîëíîâûõ ÷è-

ñåë ýíåðãèÿ òåìïåðàòóðíûõ ôëóêòó-

àöèé óìåíüøàåòñÿ ìåäëåííåå, ÷åì â

îáðàòíîì íàïðàâëåíèè.

Òàêèì îáðàçîì, â çàâèñèìîñòè

îò âèäà ñïåêòðà âõîäíîãî ïðîöåññà,

ñïàä ýíåðãèè â ñïåêòðå òåìïåðàòóð-

íûõ íåîäíîðîäíîñòåé â îêåàíå ìî-

æåò áûòü âåñüìà ðàçíîîáðàçåí.

Íà ðèñ. 4.2, çàèìñòâîâàííîì èç

ðàáîòû À.Þ. Êðàñíîïåâöåâà è äð.

[5], ïðèâåäåí ñâîäíûé ñïåêòð èçìåí-

÷èâîñòè ïîëÿ òåìïåðàòóðû âåðõíåãî

îäíîðîäíîãî ñëîÿ îêåàíà. Êàê âèä-

íî èç ðèñóíêà, ïîìèìî ðàçíîîáðàçèÿ

çàêîíîâ îáùåãî ñïàäà ýíåðãèè òåì-

ïåðàòóðíûõ ôëóêòóàöèé, ñ óâåëè÷å-

íèåì âîëíîâîãî ÷èñëà äîñòàòî÷íî

õîðîøî çàìåòíû ïðîìåæóòî÷íûå ýê-

ñòðåìóìû ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè,

íà êîòîðûå àâòîðû ýòîé ðàáîòû íå

îáðàùàþò âíèìàíèÿ, âûðàæàÿ óäèâ-

ëåíèå îòíîñèòåëüíî ìîíîòîííîñòè

— 127 —

ñïàäà àíåðãèè â äèàïàçîíå ìàñøòàáîâ îò 10 ì äî 1000 êì. Íå âûçûâàåò ñî-

ìíåíèÿ, ÷òî ýòè ïðîìåæóòî÷íûå ýêñòðåìóìû ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè, íå-

ñêîëüêî çàâóàëèðîâàííûå ëîãàðèôìè÷åñêèì ìàñøòàáîì, ñâèäåòåëüñòâóþò

î íàëè÷èè ïðîìåæóòî÷íûõ çîí ýíåðãîñíàáæåíèÿ.

Ðàññìîòðèì ïðåäñòàâëåíèÿ îá èçìåí÷èâîñòè òåìïåðàòóðíûõ óñëîâèé

â âåðõíåì êâàçèîäíîðîäíîì ñëîå ñ òî÷êè çðåíèÿ êëàññèôèêàöèè ïðîñòðàí-

ñòâåííî-âðåìåííîé èçìåí÷èâîñòè ãèäðîìåòåîðîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Íàè-

áîëåå ðàñïðîñòðàíåííîé è ïðèçíàííîé êëàññèôèêàöèåé ìåòåîðîëîãè÷åñ-

êèõ ïðîöåññîâ ÿâëÿåòñÿ êëàññèôèêàöèÿ À.Ñ. Ìîíèíà [6], â îñíîâó êîòîðîé

ïîëîæåíû âðåìåííûå ñïåêòðû èçìåí÷èâîñòè ìåòåîðîëîãè÷åñêèõ ïîëåé. Â

ñîîòâåòñòâèè ñ ýòîé êëàññèôèêàöèåé, ñïåêòð ïåðèîäîâ êîëåáàíèé ìåòåîðî-

ëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ðàçáèâàåòñÿ íà 9 èíòåðâàëîâ:

1. Ìèêðîìåòåîðîëîãè÷åñêèå êîëåáàíèÿ ñ ïåðèîäàìè îò äîëåé ñåêóíä

äî ìèíóò. Â ýòîì äèàïàçîíå ïåðèîäîâ ìàêñèìàëüíûé ýíåðãåòè÷åñêèé âêëàä

äàåò ìåëêîìàñøòàáíàÿ òóðáóëåíòíîñòü ñ âûðàæåííûì ýíåðãåòè÷åñêèì ìàê-

ñèìóìîì íà ïåðèîäå ïðèáëèçèòåëüíî 1 ìèíóòà. Ñîîòâåòñòâóþùèé ãîðèçîí-

òàëüíûé ìàñøòàá òàêèõ òóðáóëåíòíûõ íåîäíîðîäíîñòåé ñîñòàâëÿåò ïðèáëè-

çèòåëüíî 600 ìåòðîâ.

Î÷åâèäíî, ÷òî ïîòîêè òåïëà ÷åðåç ïîâåðõíîñòü îêåàíà â ýòîì äèàïà-

çîíå äîëæíû èìåòü ñîîòâåòñòâóþùèå ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå ìàñøòà-

áû èçìåí÷èâîñòè. Ïîäîáíûå ìàñøòàáû äîëæíû ïðîÿâëÿòüñÿ è â èçìåí÷è-

âîñòè ÏÒÏÎ. Â àäâåêöèè òåïëà äðåéôîâûìè òå÷åíèÿìè ìèêðîìàñøòàáíûå

êîëåáàíèÿ âðÿä ëè ñóùåñòâåííû, òàê êàê âðåìÿ ïðèñïîñîáëåíèÿ âåòðîâûõ

òå÷åíèé ê ïîëþ âåòðà çíà÷èòåëüíî áîëüøå ýòèõ ìàñøòàáîâ.

Ïîìèìî òóðáóëåíòíîñòè â ýòîì èíòåðâàëå ñóùåñòâåííû êîðîòêîïåðè-

îäíûå ãðàâèòàöèîííûå âîëíû â àòìîñôåðå. Ýíåðãåòè÷åñêèé âêëàä ýòèõ âîëí

â èçìåí÷èâîñòü ïîòîêîâ òåïëà ÷åðåç ïîâåðõíîñòü îêåàíà è èõ êîëåáàíèå,

ïðîÿâëÿþùååñÿ â ñêîðîñòè äðåéôîâûõ òå÷åíèé, âåðîÿòíî, íåâåëèê.

2. Êî âòîðîìó èíòåðâàëó îòíîñÿòñÿ ìåçîìåòåîðîëîãè÷åñêèå êîëåáà-

íèÿ ñ õàðàêòåðíûìè ïåðèîäàìè îò ìèíóò äî ÷àñîâ. Ýòîò èíòåðâàë ÷àñòî íà-

çûâàþò ìåçîìåòåîðîëîãè÷åñêèì ìèíèìóìîì, ò. ê. â ñïåêòðàõ èçìåí÷èâîñòè

ìåòåîðîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê â ýòîé îáëàñòè ñïåêòðà îòìå÷àåòñÿ øèðîêàÿ çîíà

ñ íåçíà÷èòåëüíîé ýíåðãèåé ôëóêòóàöèé.

Èçìåí÷èâîñòü ïîòîêîâ òåïëà ÷åðåç ïîâåðõíîñòü è èçìåí÷èâîñòü âåò-

ðîâûõ òå÷åíèé èç-çà îòñóòñòâèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ íàáëþäåíèé ñ òàêèì ðàç-

ðåøåíèåì èçó÷åíû ìàëî, âðÿä ëè ìîæíî îæèäàòü çíà÷èòåëüíûõ êîëåáàíèé

ÏÒÏÎ, îáóñëîâëåííûõ ïðîöåññàìè ýòîãî äèàïàçîíà ìàñøòàáîâ.

3. Ñèíîïòè÷åñêèå êîëåáàíèÿ ñ ïåðèîäàìè îò ìíîãèõ ÷àñîâ äî íåñêîëü-

êèõ ìåñÿöåâ. Â ýòîì èíòåðâàëå âûäåëÿþòñÿ ýíåðãåòè÷åñêèå ìàêñèìóìû îêîëî

12-òè ÷àñîâ, 24-õ ÷àñîâ è 4-õ ñóòîê. Êðîìå òîãî, ê ýòîìó äèàïàçîíó ñëåäóåò

îòíåñòè è 7-ñóòî÷íûå êîëåáàíèÿ ìåòåîðîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, îòìå÷àå-

ìûå ìíîãî÷èñëåííûìè èññëåäîâàíèÿìè. Â ýòîì èíòåðâàëå ìàñøòàáîâ èç-

ìåí÷èâîñòü ïîòîêîâ òåïëà ÷åðåç ïîâåðõíîñòü îêåàíà è èçìåí÷èâîñòü àä-

âåêöèè òåïëà äðåéôîâûìè òå÷åíèÿìè ìîãóò áûòü âåñüìà ñóùåñòâåííûìè.

4. Ãëîáàëüíûå êîëåáàíèÿ ñ ïåðèîäàìè îò íåäåëü äî 1 ìåñÿöà. Â ýòîì

äèàïàçîíå âðåìåííûõ ìàñøòàáîâ âûäåëÿåòñÿ ýíåðãåòè÷åñêèé ìàêñèìóì ñ

— 128 —

ïåðèîäîì, ðàâíûì 2 íåäåëÿì («öèêë èíäåêñà»). Ãåíåòè÷åñêè åãî ïðîèñõîæ-

äåíèå ñâÿçûâàþò ñ êîëåáàíèÿìè ïëàíåòàðíîé öèðêóëÿöèè [6]. Ïî ìíåíèþ

äðóãèõ èññëåäîâàòåëåé, ïðèáëèçèòåëüíî ïîëóìåñÿ÷íûå êîëåáàíèÿ â ñïåêò-

ðàõ àòìîñôåðíûõ ïðîöåññîâ ìîãóò áûòü ñâÿçàíû ñ âîçäåéñòâèåì íà àòìîñ-

ôåðó äîëãîïåðèîäíûõ ñîñòàâëÿþùèõ ïðèëèâîîáðàçóþùèõ ñèë Ëóíû è Ñîë-

íöà. Ïîìèìî ïîëóìåñÿ÷ûõ ïðèëèâîîáðàçóþùèõ ñîñòàâëÿþùèõ Ëóíû è Ñîë-

íöà âûäåëÿþòñÿ ïðèáëèçèòåëüíî ìåñÿ÷íûå ñîñòàâëÿþùèå. Êîëåáàíèÿ ñ ìå-

ñÿ÷íûì ïåðèîäîì îòìå÷àþòñÿ â ñïåêòðàõ êîëåáàíèé àòìîñôåðíîãî äàâëå-

íèÿ è òåìïåðàòóðû âîçäóõà [7]. Ñëåäóåò îæèäàòü, ÷òî ãëîáàëüíûå êîëåáàíèÿ

ìåòåîðîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê äîëæíû ñóùåñòâåííî ñêàçûâàòüñÿ â èç-

ìåí÷èâîñòè ïîòîêîâ òåïëà è äðåéôîâûõ òå÷åíèé.

Äàëåå Ìîíèíûì âûäåëÿþòñÿ: ñåçîííûå êîëåáàíèÿ, ìåæäóãîäè÷íûå êî-

ëåáàíèÿ, âíóòðèâåêîâûå êîëåáàíèÿ, ìåæäóâåêîâûå êîëåáàíèÿ, à òàêæå ëåä-

íèêîâûå ïåðèîäû, êîòîðûå âûõîäÿò çà ïðåäåëû èíòåðåñóþùèõ íàñ âðåìåí-

íûõ ìàñøòàáîâ.

Àäâåêöèÿ òåïëà íåñòàöèîíàðíûìè òå÷åíèÿìè, ñâÿçàííàÿ ñ ðàçíîìàñ-

øòàáíûìè âîëíîâûìè ïðîöåññàìè â îêåàíå, âîçáóæäàåòñÿ ïîä âîçäåéñòâè-

åì àòìîñôåðíûõ ïðîöåññîâ ãëàâíûì îáðàçîì ðåçîíàíñíûì ïóòåì. Â ñâÿçè ñ

ýòèì öåëåñîîáðàçíî ðàññìîòðåòü êëàññèôèêàöèþ âîëíîâûõ äâèæåíèé â îêåàíå,

ñïîñîáíûõ âíåñòè ñóùåñòâåííûé âêëàä â àäâåêöèþ òåïëà. Îñòàíîâèìñÿ íà êëàñ-

ñèôèêàöèè âîëíîâûõ ïðîöåññîâ Â.Ð. Ôóêñà [8].

Ñîãëàñíî ýòîé êëàññèôèêàöèè, âñå âîëíîâûå äâèæåíèÿ â îêåàíå ïîä-

ðàçäåëÿþòñÿ íà äâà òèïà: ñâîáîäíûå è âûíóæäåííûå âîëíû. Ýòè òèïû, â ñâîþ

î÷åðåäü, ïîäðàçäåëÿþòñÿ â çàâèñèìîñòè îò ñèë, âîçáóæäàþùèõ âîëíîâîå

äâèæåíèå, íà ïîäòèïû (âåòðîâûå, áàðè÷åñêèå, ñåéñìè÷åñêèå, ïðèëèâíûå è

äð.). Êðîìå òîãî, êàæäûé èç òèïîâ ïîäðàçäåëÿåòñÿ íà äâà ðîäà: áàðîòðîï-

íûå è áàðîêëèííûå âîëíîâûå äâèæåíèÿ. È, íàêîíåö, ïåðå÷èñëåííûå ðîäû

äåëÿòñÿ íà êëàññû: ãðàâèòàöèîííûå, èíåðöèîííî-ãðàâèòàöèîííûå, èíåðöè-

îííûå è âîëíû Ðîññáè. Êëàññû ìåæäó ñîáîé õîðîøî äèôôåðåíöèðóþòñÿ ïî

õàðàêòåðíûì âðåìåííûì ìàñøòàáàì. Â îñíîâó òàêîãî ðàçäåëåíèÿ ïîëîæåí

ïåðèîä èíåðöèîííûõ êîëåáàíèé





si n

ãäå



— ñðåäíÿÿ óãëîâàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ Çåìëè, — ãåîãðàôè÷åñêàÿ

øèðîòà.

Íà ïîëþñå T

= 12 ÷àñàì, â ñðåäíèõ øèðîòàõ ~ îêîëî ñóòîê è òîëüêî â

óçêîé ïðèýêâàòîðèàëüíîé ïîëîñå T

äîñòèãàåò çíà÷èòåëüíûõ âåëè÷èí, ñòðå-

ìÿñü ê áåñêîíå÷íîñòè íà ýêâàòîðå.

Ãðàâèòàöèîííûå âîëíû èìåþò ïåðèîä çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åì T

Èíåðöèîííî-ãðàâèòàöèîííûå âîëíû èìåþò ïåðèîä, ïðèáëèæàþùèéñÿ ê T

Ïåðèîä âîëí Ðîññáè çíà÷èòåëüíî áîëüøå ïåðèîäà èíåðöèîííûõ êîëåáàíèé.

Ñîîòâåòñòâóþùèå ýòèì ïåðèîäàì äëèíû âîëí ìîãóò áûòü îöåíåíû ïî äèñ-

ïåðñèîííûì ñîîòíîøåíèÿì äëÿ êàæäîãî èç êëàññîâ âîëíîâûõ äâèæåíèé.

Äèñïåðñèîííûå ñîîòíîøåíèÿ äëÿ îñíîâíûõ êëàññîâ âîëí ïðåäñòàâëåíû íà

ðèñ. 4.3, çàèìñòâîâàííîì íàìè èç êíèãè Â.Ì. Êàìåíêîâè÷à è äð. [9].

— 129 —

Âîëíîâûì äâèæåíèÿì ñîîòâåòñòâóþò ãîðèçîíòàëüíûå òå÷åíèÿ, êîòî-

ðûå ïðè íàëè÷èè ãîðèçîíòàëüíûõ ãðàäèåíòîâ òåìïåðàòóðû â ïîëå òå÷åíèé

ïðèâîäÿò ê àäâåêöèè òåïëà òå÷åíèÿìè. Âîçíèêàþùèå ïðè ýòîì òåìïåðàòóð-

íûå íåîäíîðîäíîñòè îòíîñèòåëüíî íåâîçìóùåííîãî ïîëÿ òåìïåðàòóðû èìå-

þò õàðàêòåðíûå âðåìåííûå ìàñøòàáû, ñîîòâåòñòâóþùèå ïåðèîäàì ýòèõ âîëí,

à ïðîñòðàíñòâåííûå ìàñøòàáû — ñîîòâåòñòâóþùèå èõ äëèíàì. Âåëè÷èíû

íåîäíîðîäíîñòåé â ÏÒÏÎ áóäóò çàâèñåòü îò ñêîðîñòåé âîëíîâûõ òå÷åíèé è

ãîðèçîíòàëüíûõ ãðàäèåíòîâ òåìïåðàòóðû. Åñòåñòâåííî, ÷òî âî ôðîíòàëüíûõ

çîíàõ îêåàíà àäâåêöèÿ òåïëà òå÷åíèÿìè äîëæíà áûòü îñîáåííî îùóòèìà.

Â ãèäðîìåòåîðîëîãè÷åñêîé ïðàêòèêå îáû÷íî îïåðèðóþò ñ îñðåäíåí-

íûìè íàáëþäåíèÿìè. Ïðè îñðåäíåíèè ñãëàæèâàþòñÿ ïðîöåññû, õàðàêòåð-

íûé ìàñøòàá êîòîðûõ ìåíüøå èíòåðâàëà îñðåäíåíèÿ. Ìàñøòàáû îñðåäíå-

íèÿ äèêòóþòñÿ îñîáåííîñòÿìè ðåøàåìûõ çàäà÷, èíåðöèîííîñòüþ è ðàçðå-

øàþùåé ñïîñîáíîñòüþ èçìåðèòåëüíîé àïïàðàòóðû, äèñêðåòíîñòüþ è ïðî-

äîëæèòåëüíîñòüþ íàáëþäåíèé. Íåîáõîäèìîñòü îñðåäíåíèÿ ñâÿçàíà íå òîëü-

êî ñ ñóãóáî ïðàêòè÷åñêèìè ñîîáðàæåíèÿìè, íî è çàäà÷àìè ãèäðîìåòåîðî-

ëîãè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ, ïðè êîòîðîì äëÿ îïèñàíèÿ òóðáóëåíòíûõ ïî-

òîêîâ êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ, òåïëà è ìàññû ïðîöåññû ðàçäåëÿþòñÿ íà îñ-

ðåäíåííûå è ïóëüñàöèîííûå. Â ýòîì ñëó÷àå ïðèíÿòûå ïåðèîäû îñðåäíåíèÿ

ìîãóò áûòü ãðàíè÷íûìè äëÿ ïîëîñîâîé ôèëüòðàöèè íóæíîãî äèàïàçîíà èçìåí-

÷èâîñòè èç îáùåãî ñïåêòðà õàðàêòåðíûõ ìàñøòàáîâ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåí-

íûå ìàñøòàáû âðåìåííîãî îñðåäíåíèÿ — ÷àñîâîé, ñóòî÷íûé, ìåñÿ÷íûé, ãî-

äîâîé. Ðåæå ïðîâîäèòñÿ ïÿòè èëè äåñÿòèìèíóòíîå îñðåäíåíèå, äåêàäíîå,

ñåçîííîå (îñðåäíåíèå çà çèìíèé, âåñåííèé, ëåòíèé è îñåííèé ñåçîíû).

Íàì ïðåäñòàâëÿåòñÿ öåëåñîîáðàçíîé ñëåäóþùàÿ êëàññèôèêàöèÿ âðå-

ìåííîé èçìåí÷èëîñòè ÏÒÏÎ â çàâèñèìîñòè îò ìàñøòàáà îñðåäíåíèÿ:

1. Âíóòðè÷àñîâàÿ èçìåí÷èâîñòü (ïåðèîä îñðåäíåíèÿ îò íåñêîëüêèõ ìè-

íóò äî ïåðâûõ äåñÿòêîâ ìèíóò). Â ýòîì ñëó÷àå ñãëàæèâàþòñÿ òåðìîäèíàìè-

÷åñêèå ïðîöåññû, ñâÿçàííûå ñ ìåëêîìàñøòàáíîé òóðáóëåíòíîñòüþ â àòìîñ-

ôåðå è êðàòêîïåðèîäíûìè ãðàâèòàöèîííûìè âîëíàìè.

2. Âíóòðèñóòî÷íàÿ èçìåí÷èâîñòü (ïåðèîä îñðåäíåíèÿ îò îäíîãî ÷àñà

äî íåñêîëüêèõ ÷àñîâ). Ñãëàæèâàþòñÿ òåðìîäèíàìè÷åñêèå ïðîöåññû, ñâÿçàí-

íûå ñ êðóïíîìàñøòàáíîé òóðáóëåíòíîñòüþ è ÷àñòè÷íî ñ äëèííûìè ãðàâèòà-

öèîííûìè âîëíàìè.

3. Âíóòðèìåñÿ÷íàÿ èçìåí÷èâîñòü (ïåðèîä îñðåäíåíèÿ îò îäíèõ äî íå-

ñêîëüêèõ ñóòîê). Ñãëàæèâàþòñÿ âñå ÿâëåíèÿ, ñâÿçàííûå ñ ñóòî÷íûì õîäîì

ðàäèàöèîííîãî áàëàíñà ïîâåðõíîñòè îêåàíà, ïðèëèâíûìè ÿâëåíèÿìè, â íå

î÷åíü íèçêèõ øèðîòàõ â çíà÷èòåëüíîé ìåðå ñãëàæèâàþòñÿ ïðîöåññû, îáóñ-

ëîâëåííûå èíåðöèîííî-ãðàâèòàöèîííûìè âîëíàìè.

4. Âíóòðèãîäîâàÿ èçìåí÷èâîñòü (ïåðèîä îñðåäíåíèÿ îò îäíîãî äî òðåõ

ìåñÿöåâ). Ñãëàæèâàþòñÿ ïðîöåññû ñèíîïòè÷åñêîãî ìàñøòàáà.

5. Ìåæãîäîâàÿ èçìåí÷èâîñòü (ïåðèîä îñðåäíåíèÿ îäèí ãîä). Ñãëàæè-

âàþòñÿ ÿâëåíèÿ, ñâÿçàííûå ñ ñåçîííûì õîäîì ãèäðîìåòåîðîëîãè÷åñêèõ ïðî-

öåññîâ.

Ïðè îïèñàíèè ïðîñòðàíñòâåííîé èçìåí÷èâîñòè ÏÒÏÎ ìû áóäåì äàëåå

â îñíîâíîì ñëåäîâàòü êëàññèôèêàöèè [9], óòî÷íÿÿ íåîáõîäèìûå ãîðèçîí-