Крупномасштабная структура конвективного перемешанного слоя в мелководном озере подо льдом, "Фундаментальная и прикладная гидрофизика"

Abstract

В работе представлены результаты анализа данных наблюдений, полученных в период весенней подлёдной конвекции в мелководном Вендюрском озере. Использование высокоточных температурных датчиков позволило количественно описать динамику конвективного перемешанного слоя и оценить его интегральные параметры. Течения в конвективном перемешанном слое измерялись с помощью акустического допплеровского профилографа скорости. Показано, что, несмотря на относительно малые (порядка мм/с) скорости движения, динамика слоя представлена пульсациями в широком спектре частот, что свидетельствует о развитом турбулентном режиме конвекции. Основное внимание было уделено изучению низкочастотных колебаний и, соответственно, крупномасштабной пространственной структуры слоя. На основе использования кумулятивных методов (анализ годографов и прогрессивно-векторных диаграмм) установлено, что эта структура представлена системой конвективных ячеек, играющих роль когерентных структур. При этом наблюдаемая нерегулярность пульсаций в низкочастотной области не противоречит существованию квазидетерминированных ячеек. Динамика таких пульсаций может служить примером возникновения хаоса в маломодовых системах. Процедура распознания образа ячеек основывалась на сопоставлении прогрессивно-векторных диаграмм с семействами диаграмм, рассчитанных с использованием простейших идеализированных моделей ячеек. В рамках разработанной процедуры идентификации ячеек произведена оценка их параметров.