СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕАНДРИРУЮЩИХ ТЕЧЕНИЙ В ОКЕАНЕ Российский патент 2000 года по МПК G01P5/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров меандрирующих течений в океане.

Известны и достаточно полно описаны ряд методик измерения параметров течений в океане [1], которые принципиально позволили получать экспериментальные данные о параметрах меандрирующих течений (противотечений) в океане. Они заключаются в регистрации скорости и направлении течений (противотечений) и изменчивости гидрологических параметров. Но эти методы базируются на существовавших ранее представлениях о характере меандрирующих течений и исполнялись с использованием на данный момент устаревших измерителей течений БПВ-2, бетаметрических серий и термотралов. Описанные способы весьма трудоемки по времени и позволяют получать только качественную картину изменчивости параметров меандрирующих течений.

Предлагаемый способ исследования предусматривает значительное сокращение времени проведения экспериментальных наблюдений, использование только двух видов измерительных приборов - зонда гидрологического и измерителей скорости течений - и, как результат, получение не только качественных, но и количественных характеристик параметров исследуемого течения.

Технический результат изобретения - минимизация регистрируемых параметров и максимально возможное удешевление исследований параметров меандрирующих течений в океане. Предлагаемый способ содержит операции регистрации изменчивости гидрологических параметров. Отличием способа от прототипа является то, что измерения гидрологическим зондом производится на разрезах, пересекающих исследуемое течение, по полученным данным изменчивости температуры и солености по глубине производится постановка буйковых станций с измерителями течений. Буйковые станции располагаются вдоль разреза через 30 миль. Измерители течений устанавливаются на горизонтах с максимальными градиентами солености, в верхнем перемешанном слое и ниже слоев с большими градиентами солености. В результате этих наблюдений мы получаем прямые измерения скорости и направления течения и их распределение по глубине по всему разрезу. Производятся повторные измерения зондом гидрологическим на выполненных вначале разрезах и на разрезе вдоль течения, и по полученным результатам определяются скорость, направление течения, изменчивость гидрологических параметров по глубине на акватории противотечения - как прямые измерения, длина волны и амплитуда меандров - как вторичные параметры.

Основанием для разработки способ измерения параметров меандрирующих течений (противотечений) в океане послужили исследования, проведенные автором [2].

Пример реализации предложенного способа иллюстрируется реально проведенными работами в океане. На чертежах (фиг. 1-5) показаны колебания ядра солености исследованного меандрирующего течения.

В экваториальной зоне Индийского океана были проведены измерения гидрологическим зондом до глубины 1000 метров на 8 разрезах от 53 до 85^o в.д. 2^o30' с. ш. до 2^o30' ю.ш. Кроме того, вдоль экватора был выполнен разрез от 50 до 65^o в.д.

Для изучения временной изменчивости параметров гидрофизических полей в экваториальной зоне разрез по 65^o в.д. был повторен четыре раза в течение 20 дней. На разрезе 85^o в.д. в течение 7 дней, а на разрезе по 65^o в.д - 17 дней автономными буйковыми станциями проводились наблюдения скоростей течений.

На фиг. 1 показан разрез по 85^o. Ядро солености 36,6% находится на глубине 120 метров. Слой водной массы такой солености расположен от 1^o30' до 0^o30' ю.ш. Слой водной массы, имеющий соленость 35,4%, также хорошо выделяется в виде ядра и занимает по глубине от 100 до 140 м и располагается южнее экватора до 1^o ю.ш. Ядро солености имеет вытянутую сплюснутую форму с хорошо выраженными границами.

На разрезе по 76^o в.д. (фиг. 2) ядро солености 35,6% находится на глубине 70 - 100 м и по широте распространяется от экватора до 2^o ю.ш. Слой водной массы соленостью 35,5% хорошо выражен в виде ядра солености и расположен от 1^o с.ш. до 2^o ю.ш. на глубине 70-135 м.

На разрезе по 65^o в.д. (фиг. 3) слой водной массы соленостью 35,6% разделяется на два ядра. Одно из ядер располагается от 0^o30' до 0^o30' с.ш. и залегает на глубине 80-110 м. Второе ядро расположено от 0 до 2^o30' ю.ш. и уходит южнее. Это ядро занимает слой 10-15 м и залегает на глубине 80-95 м на экваторе - 60-85 м на 2^o30' ю.ш.

На разрезе по 54^o в.д. (фиг.4) ядро солености 35,6% находится на глубине 70 - 80 м и распространяется по широте от 1^o30' до 2^o30'. Слой водной массы соленостью 35,4% расположен на экваторе до 2^o30' ю.ш. - в районе экватора на глубине - 50-70 м, а севернее - на глубине 90 м.

Разрез, выполненный вдоль экватора от 50^o до 65^o в.д. (фиг. 5), производился зондированием на 16 станциях, отстоящих друг от друга на 1^o по долготе, т.е. на 60 миль. На всей протяженности разреза слой водной массы с максимальной соленостью располагается на глубинах 60-90 м.

Характерной особенностью этого разреза является наличие ядер солености 35,6%, которые расположены через 4-5^o по долготе, т.е. через 200-300 миль. На глубинах более 200 м водная масса однородна. Глубина залегания изохалин меняется в незначительных пределах. Долговременные наблюдения скоростей течения на разрезах по 65 и 85^o в.д. указывают, что ядро солености колеблется относительно экватора на 2-3^o. В колебаниях ядра солености по глубине явной закономерности не обнаружено, возможно, из-за недостаточного количества информации.

В колебаниях ядра солености при широте относительно экватора просматривается четко выраженная периодичность, подтверждающая теоретический вывод о том, что экватор играет роль своеобразного "волновода", и под действием возмущающей силы экваториальное противотечение совершает квазистационарные колебания относительно экватора в поле силы Кориолиса.

Анализируя полученные материалы, приходим к выводу, что период этих колебаний составляет 12-16 дней. Кроме того, анализ полученных материалов показал изменение геометрической формы ядра солености и деление его на несколько ядер, что, на наш взгляд, вызвано взаимодействием потока противотечения с другими водными массами в моменты максимальных амплитуд его отклонения от экватора. Воздействие сил Кориолиса на поток противотечения приводит к изменению формы последнего и даже вызывает дробление его на несколько ядер. Таким образом, проведение эксперимента в зоне действия экваториального противотечения Тареева в Индийском океане позволило получить численные характеристики меандрирующего течения, описывающие его с высокой степенью достоверности. При этом необходимо отметить, что для подобного эксперимента предложенный способ наблюдения изменчивости гидрологических характеристик является наиболее рациональным с точки зрения сокращения экспериментального времени, минимизации использования измерительных приборов и числа сотрудников, проводящих эти наблюдения, в чем значительно превосходит используемые ранее способы.

Предложенный способ исследования течений может быть использован при исследовании любых течений (противотечений) в Мировом океане.

Литература.

1. Г.К.Коротаев, Э.Н.Михайлов, Н.Б.Шапиро "Теория экваториальных противотечений в Мировом океане", Киев, Наукова думка, 206 с.

2. Г.В.Смирнов "Экспериментальные исследования параметров внутренних волн в океане", Владивосток, Наука, 1989, 116 с.

Способ относится к измерительной технике, к методике исследования океана. Регистрируют изменчивость гидрологических параметров на разрезах, пересекающих исследуемое течение. По полученным данным производится постановка буйковых станций с измерителями течений. Проводят повторные измерения на выполненных вначале разрезах и на разрезе вдоль течения. По полученным результатам определяются скорость, направление течения, длина волны и амплитуда меандров. Обеспечивается минимизация регистрируемых параметров и максимально возможное удешевление исследований. 5 ил.

Способ определения параметров меандрирующих течений в океане, заключающийся в регистрации изменчивости гидрологических параметров, отличающийся тем, что измерения производятся на разрезах, пересекающих исследуемое течение, по полученным данным производятся постановка буйковых станций с измерителями течений, производятся повторные измерения на выполненных вначале разрезах и на разрезе вдоль течения, и по полученным результатам определяются скорость, направление течения, длина волны и амплитуда меандров.