Глава 4. ВЕТРОВЫЕ ТЕЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ РАЗВИТИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ

4.1. Совершенствование представлений о развитии ветровых течений

Исследователи уже давно обращали внимание на изменения скорости дрейфового течения в процессе нарастания скорости ветра. Первые попытки разработать теорию развития ветрового течения и сгонно-нагонных явлений глубоководного моря, как отмечается в работах [9, 226], принадлежат Экману. В начале 30-х годов этот же вопрос рассматривался Джефрнсом, а позднее — академиком Л. С. Лайбензоном [105].

Применительно к мелководным водоемам процесс развития ветрового течения при сгонно-нагонных колебаниях уровня рассмотрен Н. А. Багровым [9] путем решения уравнения движения жидкости в условиях ее прилипания при Он получил весьма интересные результаты, показывающие, что развитие ветрового течения сопровождается периодически меняющимися по направлению и скорости течениями сейшевого типа, возникающими в результате сгонно-нагонных колебаний уровня. По мере затухания сгонно-нагонных колебаний уровня под действием силы трения ветровое течение приобретает черты квазиустановившегося процесса. В квазнустановившемся ветровом течении примерно верхнюю треть глубины охватывает дрейфовое течение, направление которого совпадает с направлением вызвавшего его ветра, а в нижних двух третях глубины наблюдается компенсационное течение встречного направления.

Результаты, полученные Багровым для схематизированного водоема, имеющего размеры Азовского моря (без Таганрогского залива), представлены на рис. 4.1.

Важные сведения о развитии дрейфовых и градиентно-конвективных течений в бароклинном море получены П. С. Линейкиным [106] путем совместного решения уравнений движения, неразрывности и плотностной диффузии. Установлено, в частности, что продолжительность периода нарастания поверхностной скорости дрейфового течения составляет около 20 ч, а продолжительность нарастания скорости градиентно-конвективного течения, охватывающего толщу воды до 1000-1200 м, - около 80-120 ч.

Обширные расчеты развития течения на ЭВЦМ выполнены Н. А. Давтян [39] для ряда схематизированных водоемов с использованием метода А. В. Караушева. Результаты одного из расчетов развития ветрового течения в схематизированном водоеме

с размерами оз. Байкал представлены на рис. 4.2. Они показывают, в частности, что при ветре скоростью продолжительность развития ветрового течения в оз. Байкал составляет В водоеме глубиной и длиной течение достигает квазиустановившегося состояния, по данным этого автора, через

Рис. 4.1. Изменение распределения относительных значений скорости и направления развивающегося ветрового течения в мелководном водоеме [9].

У кривых — время от момента появления ветра.

При сопоставлении рис. 4.1 и 4.2 отчетливо видны различия в распределении по вертикали скорости развивающегося ветрового течения, обусловленные принятием различных граничных условий: условия прилипания в методе Багрова и условия скольжения в методе Караушева.

Экспериментальные исследования ветровых течений впервые проводились, по-видимому, . Ивановым [55] в кольцевом канале. Скорость течения в этих исследованиях измерялась с помощью поверхностных и глубинных поплавков шаровидной и крестообразной формы, а также по движению окрашенной жидкости. Развитие течения этот автор иллюстрирует всего одним графиком, показывающим, что при глубине наполнения канала и скорости воздушного потока продолжительность нарастания скорости в поверхностном слое составляет около 15 мин.

По данным измерений в прибрежной зоне моря, . Иванов и Богданова получили продолжительность развития ветрового течения равной

Натурные наблюдения за развитием ветровых течений проводились силами экспедиционных групп ГГИ на различных водных объектах в период с 1959 по 1978 г. Однако наиболее детальные и надежные сведения об этом явлении получены путем

лабораторных исследований. Результаты исследований структуры развивающихся течений рассмотрены в гл. 2, ниже приводится часть сведений об изменении характеристик развивающихся течений.

Рис. 4.2. (см. скан) Изменение распределения скорости и направления развивающегося ветрового течении в глубоководном водоеме (расчеты Н. А. Давтян [39] по методу А. В. Караушева). Время от начала действия ветра: