Параметризация сейш для одномерной модели водоёма

Параметризация сейш для одномерной модели водоёма

Автор: Степаненко В.М.

Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt

Рубрика: Механика

Статья в выпуске: 1 (37) т.10, 2018 года.

Бесплатный доступ

Предложена новая параметризация сейш для одномерных моделей водоёма, осно- ванная на явном воспроизведении динамики первой горизонтальной моды колебаний. Параметризация включена в модель озера LAKE. Результаты идеализированных экс- периментов с моделью хорошо согласуются с оценками частоты сейшевых колебаний из линейных моделей. Проведены расчёты динамики заглубления перемешанного слоя в термоклин при постоянном потоке импульса из атмосферы. Продемонстрировано отно- сительное значение силы Кориолиса и сейш в «торможении» развития перемешанного слоя в зависимости от горизонтального размера водоёма. Результаты работы позво- ляют заключить, что одномерные модели без учёта сейш должны завышать толщину перемешанного слоя в летний стратифицированный период для водоёмов с размера- ми много меньшими внутренного радиуса деформации Россби. Попутным результатом работы является формула для доступной потенциальной энергии многослойной стра- тифицированной жидкости.

Еще

Водоёмы, сейши, одномерная модель

Короткий адрес: https://sciup.org/142215025

IDR: 142215025

Список литературы Параметризация сейш для одномерной модели водоёма

  • Henderson-Sellers B. New formulation of eddy diffusion thermocline models//Appl. Math. Modelling. 1985. V. 9. P. 441-446.
  • Horn W., Mortimer C.H., Schwab D.J. Wind-induced internal seiches in Lake Zurich observed and modeled//Limnology and Oceanography. 1986. V. 31(6) P. 1232-1254.
  • Rueda F.J., Schladow S.G. Surface seiches in lakes of complex geometry//Limnology and Oceanography. 2002. V. 47(3). P. 906-910.
  • Lemmin U., Mortimer C.H., B¨auerle E. Internal seiche dynamics in Lake Geneva//Limnology and Oceanography. 2005. V. 50(1). P. 207-216.
  • Kirillin G., Lorang M.S., Lippmann T.C., Gotschalk C.C., Schimmelpfennig S. Surface seiches in Flathead Lake//Hydrol. Earth Syst. Sci. 2015. V. 19. P. 2605-2615.
  • Goudsmit G.-H., Burchard H., Peeters F., Wu¨est A. Application of � -𝜀 turbulence models to enclosed basins: The role of internal seiches//Journal of Geophysical Research. 2002. V. 107(C12). P. 3230.
  • Gaudard A., Schwefel R., Vinnøa L.R., Schmid M., Wu¨est A., Bouffard D. Optimizing the parameterization of deep mixing and internal seiches in one-dimensional hydrodynamic models: a case study with Simstrat v1.3//Geoscientific Model Development. 2017. V. 10(9). P. 3411-3423.
  • Stepanenko V., Mammarella I., Ojala A., Miettinen H., Lykosov V., and Vesala T. LAKE 2.0: a model for temperature, methane, carbon dioxide and oxygen dynamics in lakes//Geoscientific Model Development. 2016. V. 9, N 5. P. 1977-2006.
  • Степаненко В.М., Лыкосов В.Н. Численное моделирование процессов тепловлагопере-носа в системе «водоем-грунт»//Метеорология и гидрология. 2005. № 3. С. 95-104.
  • Степаненко В.М., Мачульская Е.Е., Глаголев М.В., Лыкосов В.Н. Моделирование эмиссии метана из озер зоны вечной мерзлоты//Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2011. Т. 47(2). С. 275-288.
  • Stepanenko V., J¨ohnk K.D., Machulskaya E., Perroud M., Subin Z., Nordbo A., Mammarella I., Mironov D. Simulation of surface energy fluxes and stratification of a small boreal lake by a set of one-dimensional models//Tellus, Series A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 2014. V. 66(1).
  • Stepanenko V.M., Martynov A., J¨ohnk K.D., Subin Z.M., Perroud M., Fang X., Beyrich F., Mironov D., Goyette S. A one-dimensional model intercomparison study of thermal regime of a shallow, turbid midlatitude lake//Geoscientific Model Development. 2013. V. 6(4). P. 1337-1352.
  • Stepanenko V.M., Martynov A., Goyette S., Fang X., Perroud M., Mironov D. First steps of a Lake Model Intercomparison Project//Boreal Environment Research. 2010. V. 15. P. 191-202.
  • Thiery W., Stepanenko V., Fang X., J¨ohnk K., Li Z., Martynov A., Perroud M., Subin Z., Darchambeau F., Mironov D., van Lipzig N. LakeMIP Kivu: evaluating the representation of a large, deep tropical lake by a set of one-dimensional lake models//Tellus, Series A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 2014. V. 66.
  • Зиновьев А.Т., Копылов Ю.Н., Кузьмин А.А. Одномерная вертикальная модель процесса седиментации в глубоком водохранилище. Водные ресурсы. 1995. Т. 22, № 6. С. 676-683.
  • Fang X., Stefan H.G. Simulations of climate effects on water temperature, dissolved oxygen, and ice and snow covers in lakes of the contiguous U.S. under past and future climate scenarios//Limnology and Oceanography. 2009. V. 54. P. 2359-2370.
  • Tan Z., Zhuang Q., Walter Anthony K. Modeling methane emissions from arctic lakes: Model development and site-level study//Journal of Advances in Modeling Earth Systems. 2015. V. 7, N 2. P. 459-483.
  • Joehnk K.D., Umlauf L. Modelling the metalimnetic oxygen minimum in a medium sized alpine lake//Ecological Modelling. 2001. V. 136(1). P. 67-80.
  • Mu¨nnich M., Wu¨est A., Imboden D.M. Observations of the second vertical mode of the internal seiche in an alpine lake//Limnology and Oceanography. 1992. V. 37(8). P. 1705-1719.
  • Leonardi D. Internal and Surface Waves in a Two-Layer Fluid. PhD Thesis. University of Illinois at Chicago, 2011.
  • Marchenko A.V., Morozov E.G. Seiche oscillations in Lake Valunden (Spitsbergen)//Russ. J. Earth. Sci. 2016. V. 16(2).
  • Roget E., Khimchenko E., Forcat F., Zavialov P. The internal seiche field in the changing South Aral Sea (2006-2013)//Hydrology and Earth System Sciences. 2017. V. 21(2). P. 1093-1105.
  • Svensson U. A mathematical model of the seasonal thermocline//PhD thesis. Lund Inst. of Technol. 1978.
  • McCutcheon S.C., Martin J.L., Barnwell T.O. Water Quality. Handbook of Hydrology. 1993. P. 11.11-11.73.
  • Merian J.R. Ueber die Bewegung tropfbarer Flu¨ssigkeiten in Gef¨assen. Basel: Schweighauser, 1828.
  • Kato H., Phillips O.M. On the penetration of a turbulent layer into stratified fluid//Journal of Fluid Mechanics. 1969. V. 37(4). P. 643.
  • Price J.F. On the scaling of stress-driven entrainment experiments//Journal of Fluid Mechanics. 1979. V. 90(3). P. 509.
  • Burchard H. Applied Turbulence Modelling in Marine Waters. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. 2002.
  • Hydrodynamics of lakes/ed. Hutter K. Wien: Springer-Verlag, 1984.
  • Wu¨est A., Lorke A. Small-scale hydrodynamics in lakes//Annual Review of Fluid Mechanics. 2003. V. 35. P. 373-412.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp