Скачать презентацию Объемная TS-диаграмма вод Атлантического океана в 105 км Скачать презентацию Объемная TS-диаграмма вод Атлантического океана в 105 км

Климат_9.ppt

  • Количество слайдов: 20

Объемная TS-диаграмма вод Атлантического океана (в 105 км) Объемная TS-диаграмма вод Атлантического океана (в 105 км)

Метод резервуаров. Допустим, что океан (или его район) разделен на отдельные части (резервуары, боксы) Метод резервуаров. Допустим, что океан (или его район) разделен на отдельные части (резервуары, боксы) и каждая секция настолько хорошо перемешана, что ее свойства равномерно распределены по всему объему, и бокс может быть охарактеризован средними значениями этих свойств. Если боксы имеют общие границы, то они обмениваются этими свойствами друг с другом. Задача метода - определить скорость обмена между боксами.

Уравнение баланса параметра внутри бокса Уравнение баланса параметра внутри бокса

Модель Райта Решением являются переносы: К 1=10. 4 , К 2=1. 6, К 3=1. Модель Райта Решением являются переносы: К 1=10. 4 , К 2=1. 6, К 3=1. 0, К 4=7. 1 и К 5=-20. 1.

12 боксовая модель Мирового океана Болина. Внутри боксов верхняя строка – объем водной массы 12 боксовая модель Мирового океана Болина. Внутри боксов верхняя строка – объем водной массы (1015 м 3); нижняя - ее возраст (годы).

Графическое представление разделения части океана, ограниченной 2 разрезами и 2 берегами, на резервуары. Графическое представление разделения части океана, ограниченной 2 разрезами и 2 берегами, на резервуары.

Уравнения баланса объема для трассера в произвольно выбранном боксе примут вид: al. Vl Cl Уравнения баланса объема для трассера в произвольно выбранном боксе примут вид: al. Vl Cl - ar. Vr Cr+ ad. Wd Cd- au. Wu Cu -al Kl ∂Cl + ar Kr ∂Cr - ad Kd ∂Cd + au Ku ∂Cu ∂y ∂y ∂z ∂z =0 Индексы l, r, u, d обозначают, что величина относится к левой, правой, верхней или нижней грани соответственно, a- площадь соответствующей грани, V и W осредненные по соответствующим граням значения скорости, К - осредненный коэффициент диффузии соответствующего трассера (или теплопроводности, если использована температура). Для данного бокса также верно уравнение неразрывности: al. Vl - ar. Vr + ad. Wd - au. Wu+диффузионные члены = 0

Бокс-моделирование имеет ряд достоинств: • Возможность привлечения дополнительных гидрохимических трассеров, в отличие от динамического Бокс-моделирование имеет ряд достоинств: • Возможность привлечения дополнительных гидрохимических трассеров, в отличие от динамического метода, где в качестве исходной информации используется только температура и соленость. • Прямое получение осредненных значений абсолютной скорости. • Возможность расчета переносов через изопикнические поверхности, а также диффузионных членов. • Возможность использования математических методов, позволяющих находить ошибки измеренных величин

К недостаткам бокс моделирования относятся: n Проблема адекватности разбиения на боксы реальной структуре океана, К недостаткам бокс моделирования относятся: n Проблема адекватности разбиения на боксы реальной структуре океана, а также несоответствие изопикнических поверхностей границам водных масс n Практическое отсутствие информации о граничных условиях (источниках/стоках характеристик) n Неопределенности, связанные с необходимостью введения весовых коэффициентов для различных слоев и характеристик. n Невозможность вычисления изменения со временем концентрации каждого из трассеров в каком-либо боксе. n В большинстве случаев несоответствие количества уравнений и неизвестных, что не позволяет найти единственное решение. n Фактическая минимизация абсолютных значений скоростей.

Бокс-модель Вюнша и Минстера. Представлены адвективные переносы (Св) и значения обмена теплом с атмосферой. Бокс-модель Вюнша и Минстера. Представлены адвективные переносы (Св) и значения обмена теплом с атмосферой. Произведено разделение неизвестных составляющих переноса на адвективную и диффузионную части. В Северной Атлантике было выделено 16 боксов. В качестве трассеров были использованы осредненные послойно значения температуры и солености на трансатлантических разрезах

Вариант решения модели резервуаров Сенчева. Нижние границы боксов 0 27. 0, 27. 6, 27. Вариант решения модели резервуаров Сенчева. Нижние границы боксов 0 27. 0, 27. 6, 27. 76, 27. 84 , 27. 92, дно

Расчет процентного содержания водных масс по нескольким параметрам. Система уравнений выглядит следующим образом: S Расчет процентного содержания водных масс по нескольким параметрам. Система уравнений выглядит следующим образом: S 1 C 1+ S 2 C 2+ S 3 C 3+ S 4 C 4+ S 5 C 5 1 C 1+ 2 C 2+ 3 C 3+ 4 C 4+ 5 C 5 Si 1 C 1+ Si 2 C 2+ Si 3 C 3+ Si 4 C 4+ Si 5 C 5 NO 1 C 1+ NO 2 C 2+ NO 3 C 3+ NO 4 C 4+ NO 5 C 1 + C 2 + C 3 + C 4 + C 5 = S in situ = Si in situ = NO in situ =1 где S – соленость, - потенциальная температура, Si – концентрация силикатов, С – содержание водной массы в долях единицы, индексы соответствуют 100% «чистой» водной массе: 1 – Термоклинной воде, 2 – Антарктической промежуточной водной массе, 3 – Средиземноморской, 4 – Лабрадорской, 5 – Северо-восточной глубинной, а в правой части стоят известные из наблюдений на данном горизонте значения используемых параметров. Неизвестными в этой системе служат содержания водных масс Сi.

Характеристики водных масс Северной Атлантики Водна Место я определе масса ния характер истик θº Характеристики водных масс Северной Атлантики Водна Место я определе масса ния характер истик θº S O 2 Si NO PO 3 NO 4 микромоль/кг ААДВ 0º 37º з. д. 0. 6 5 34. 7 5 232 10 0 28. 8 2. 0 1 491 СЗГВ 57º с. ш. 42º з. д. 1. 8 0 34. 9 1 292 11 15. 1 0. 9 7 428 СВГВ 54º с. ш. 34º з. д. 2. 9 0 35. 0 0 276 13 16. 1 1. 0 7 421 ЛВМ 57º с. ш. 42º з. д. 3. 4 0 34. 8 5 298 8. 7 17. 1 1. 0 6 452 СВМ 36º с. ш. 8º з. д. 12. 5 36. 6 5 195 8. 0 12. 5 0. 7 5 300 ААПВ 1º с. ш. 37º з. д. 5. 0 34. 5 1 150 33. 5 2. 2 4 452 31

Процентное содержание Лабрадорской водной массы на разрезе по 48 с. ш. в Атлантике в Процентное содержание Лабрадорской водной массы на разрезе по 48 с. ш. в Атлантике в разные годы

Модель Стоммела – Чанади Уравнения переноса массы воды, тепла и соли в T, S-плоскости, Модель Стоммела – Чанади Уравнения переноса массы воды, тепла и соли в T, S-плоскости, соответствующей зональному разрезу в океане, представляются в виде: m(S, T)d. Sd. T = F T m(S, T)d. Sd. T = Н/cp S m(S, T)d. Sd. T = 0, где m(S, T)d. Sd. T - поток массы воды в единичном Т, S - классе с температурой (Т, Т+ Т) и соленостью (S, S+ S), F и Н - потоки пресной воды и тепла в океане, сp -удельная теплоемкость, средняя плотность, положительное направление - на север. Поток массы выражался через меридиональную скорость v(S, T), соответствующую данному T, S-классу площадь зонального разреза а(S, T) и плотность (S, T): m(S, T) = (S, T) a(S, T) v(S, T)

Далее авторы предложили два варианта: 1) Заменить интегралы в системе простыми суммами по трем Далее авторы предложили два варианта: 1) Заменить интегралы в системе простыми суммами по трем слоям - верхнему, промежуточному и глубинному, в пределах которых скорость переноса полагается постоянной, а температура и соленость определяются как средневзвешенные значения. Если перейти от потоков массы к объемным расходам Ki, то окончательно система линейных уравнений переноса будет иметь следующий вид: Ki = F Ki. Si =0 Ki. Ti = H/( cp) Система оказывается замкнутой только при рассмотрении трех областей с постоянными значениями скоростей переноса

2) Можно также использовать параметрическую зависимость скорости от температуры, считая связь S(T) однозначно заданной 2) Можно также использовать параметрическую зависимость скорости от температуры, считая связь S(T) однозначно заданной из наблюдений. Тогда в системе неизвестными оказываются коэффициенты параболической зависимости v(T): v(T)=b 0+b 1 T 1+b 2 Т 2 (+b 3 T 3)

Полученные по модели переносы (в свердрупах0 в верхнем (1), промежуточном (2) и глубинном (3) Полученные по модели переносы (в свердрупах0 в верхнем (1), промежуточном (2) и глубинном (3) слоях