Math-Net.Ru
Общероссийский математический портал
А. Ф. Трешников, И. В. Максимов, Г. И. Баранов, Э. И. Саруханян, Н. П. Смирнов, Л. А. Тимохов, Центры действия атмосферы и гидросферы, Докл.
АН СССР, 1973, том 212, номер 4, 860–863
Использование Общероссийского математического портала Math- Net.Ru подразумевает, что вы прочитали и согласны с пользователь- ским соглашением
http://www.mathnet.ru/rus/agreement Параметры загрузки:
IP: 118.70.116.132
5 ноября 2022 г., 19:10:50
Д о к л а д ы А к а д е м и и н а у к С С С Р
1973. Том 212, № 4
УДК 551.465.11 ГЕОФИЗИКА
А. Ф. ТРЕШНИКОВ, И. В. МАКСИМОВ, Г. И. БАРАНОВ, Э. И. САРУХАНЯН, Н. П. СМИРНОВ, Л. А. ТИМОХОВ
ЦЕНТРЫ ДЕЙСТВИЯ АТМОСФЕРЫ И ГИДРОСФЕРЫ
(Представлено академиком М. Л. Садовским 22 11973)
Если понятие центры действия атмосферы было введено Тиссеран-де*
Бором еще в 1873 г,, то понятие центры действия гидросферы пока только формируется ( \2) .
Эмпирический материал (2~8) позволяет сделать следующие выводы:
1) В субтропических поясах повышенного атмосферного давления над Каждым из океанов расположены по крайней мере два локальных макси
мума давления вместо одного, как обычно полагают, центра действия ат
мосферы (рис. 1). Существование этих максимумов прослеживается до вы
сот порядка 10 км. Еще выше субтропические локальные центры обоих полушарий, по-видимому, сливаются в единый экваториальный суперцентр
(рис. 2 ) .
/ 2 ) Аналогичная структура характерна для локальных центров дейст
вия низкого давления в полярной области. Они также сливаются в единый околополюсный суперцентр. Миграция локальных минимумов (ИслайдскО- гоу Таймырского й < Алеутского) обусловливает приземную морфологию Арктического антициклона, слабо выраженного по высоте.
3) Локальные максимумы давления обусловливают локальные антйцик- лойи^еские круговороты вод с наклонной осью (рис. 2, 3) или локальные цШтфы действия гидросферы, что указывает на их сопряженность.
4) Главные черты формирования и динамики антициклонических кру
говоротов (наличие как минимум двух локальных круговоротов — на за- ШЙйой и восточной стороне каждого из океанов, колебание осей кругово
ротов под действием мигрирующих максимумов давления) определяют основные географические особенности глобального распределения красной глины (наличие западной и восточной провинций в субтропических ареа
лах красной глины, разделение провинций на отдельные области) (рис. 10 вследствие того, что локальные центры действия гидросферы представляют собой цф существу гидродинамические ловушки для осаждающегося тонко
дисперсного материала, поскольку воды в них, во-первых, конвергируют, а во-вторых, опускаются почти на всем протяжении от поверхности до дйа океана.
5) Знание цепочки процессов в атмосферой гидросфере, приводящих к формированию современного ареала красной глины, позволяет по извест
ному распределению этих отложений реконструировать положения систем течений, в том числе и экстремальные (2) .
6) Ряд косвенных признаков (\ 9, 1 0) свидетельствует о том, что перио
ды колебаний центров действия лежат в низкочастотной части спектра и достигают величины порядка 5—7 лет.
7) Опыты с вращающимися сосудами Тейлора и Праудмена (и) пока
зали, что геострофические вихри ведут себя во многих отношениях как са
мостоятельные упругие тела. Это наводит на мысль, что центры действия в атмосфере и океане ведут себя подобным же образом.
Таким образом, структура и характер поведения центров действия в полярных и субтропических областях близки между собой. Это дает воз-
можность применить для их описания (наряду с гидродинамическим под
ходом) теорию колебаний осцилляторов, обладающих упруго-вязкими связями.
Одной из актуальных гидрометеорологических проблем настоящего времени является проблема изучения экстремальных состояний подвиж
ных оболочек Земли, их объяснение и предсказание. Полагая, что основ-
6 0 0 6 0 1 2 0 1 8 0 1 2 0
6 0 0 6 0 1 2 0 1 8 0 1 2 0
Р|цс. 1. А р е а л ы глубоководной красной г л и н ы (1) ж л о к а л ь н ы х а н т и ц и к л о н и ч е ских центров д е й с т в и я атмосферы (2)
N О S
Рис. 2. Структура центров действия атмосферы и гид
росферы в субтропических областях А т л а н т и к и
ная роль в возникновении экстремальных состояний принадлежит цент
рам действия атмосферы и гидросферы, авторы считают необходимым пред
ложить постановку численного и натурного эксперимента по изучению ме
ханизмов миграции и эволюции центров действия атмосферы и гидросфе
ры, оставляя пока в стороне причины их формирования.
В численном эксперименте предполагается использовать две модели описания поведения центров действия: гидродинамическую модель, обоб
щающую известные работы школы Е. Н. Блиновой, и феноменологическую 861
модель, основанную на представлении центров действия как системы свя
занных осцилляторов. В последней будем считать, что центр действия ведет себя как многослойное упругое тело в*упруго-вязкой среде, причем связь с другими центрами действия (осцилляторами) упруго-вязкая.
Запишем в декартовой системе координат уравнения для смещений (X, Y) п-то слоя i-то центра действия:
d?Xni {i)dXni ( 1 ) dYni
at2 dt dt
, ( i ) dXn+i,i , , ( D y , (i) dXn-iti ( 1) \ n , ( i ) / 4
dt Xn+iii- t Cni - ^ p - • + rfni A n _ M = Фпг , ( i )
d2^ n i (2)dFn t- (2) dXni _ + T e 4 _ + a . 1 y . < + Q _ +
+a*l^+b™7^t+c%*^+d<?У^м-£ ( 2 )
здесь первые четыре члена з левой части уравнений выражают соответст
венно силы инерции, вязкости, упругости и Кориолиса, а остальные - связ
ности между слоями, а в правой части стоит сумма компонентов сил при
ливного и нутационного происхождения, а также сил взаимодействия между соседними центрами действия.
Из упомянутых сил наиболее изучены силы приливного и нутационно
го происхождения ( \ 1 2) . Характер их изменения показывает, что зоны их максимальных значений в общем совпадают с зонами миграций центров действия, и поэтому можно полагать, что их влияние на систему центров действия может оказаться существенным. Обращает внимание также и то обстоятельство, что периоды изменения сил (14 месяцев и 7 лет для силы деформации и 18,6 года для приливных) лежат в общем в той же низко
частотной области спектра, что и обнаруженные эмпирически периоды ко
лебаний центров действия. Матрица коэффициентов ^{п\\ . . . , d l ? , di?
в уравнениях (1), (2) должна быть определена из натурного эксперимента продолжительностью несколько лет.
Арктический и а н т а р к т и ч е с к и й Поступило научно-исследовательский институт 16 I 1973
Л е н и н г р а д
ЦИТИРОВАННАЯ Л И Т Е Р А Т У Р А
1 И. В. М а к с и м о в , Геофизические силы и воды океана, М., 1971. 2 А. Ф.
Т р е ш н и к о в , Г. И. Б а р а н о в , Структура и ц и р к у л я ц и я вод Арктического бас
сейна, Л., 1972. 3 А. М. М у р о м ц е в , Основные ч е р т ы гидрологии Атлантического океана, П р и л о ж е н и е 2, Атлас, М., 1963. 4 В. Н. С т е п а н о в , П л а н е т а р н ы е про
ц е с с ы и и з м е н е н и я природы Земли, М., 1970. 5 Р . П. Б у л а т о в , Океанологические и с с л е д о в а н и я , № 22, «Наука», 1971. 6 В. А. Б у р к о в , О б щ а я ц и р к у л я ц и я в о д Тихого океана, «Наука», 1972. 7 М. В. К л е н о в а, Геология моря, М., 1948. 8 Н. М.
С т р а х о в и др., Образование осадков в современных водоемах, Изд. АН СССР, 1954.
9 3 . М. Г у д к о в и ч , Тр. Океаногр. комиссии, И , Изд. АН СССР, 1961. 1 0 В. Г.
К о р т , ДАН, 182, № 5 (1968). 1 1 Н. В. S q u i r e , S u r v e y s i n Mechanics, G. I. T a y l o r 70th A n n i v e r s a r y Volume, 1956, p . 139. 1 2 И. В. М а к с и м о в , Э. И. С а р у х а н я н , H . П. С м и p н о в, Океан и космос, Л., 1971.
863
