Ветровые течения это кратко
Обновлено: 02.07.2024
Ветровые течения приводят к сгону воды от подветренной стороны водоема и к нагону ее у наветренной стороны. Возникающий при этом горизонтальный градиент давления, направленный в сторону, противоположную ветру, вызывает один из видов глубинных компенсационных течений.[ . ]
Ветровые течения в водохранилищах, проточных озерах, заливах и лиманах практически всегда взаимодействуют со стоковыми или сейшевыми течениями. При этом они изменяют распределение скорости стоковых или сейшевых течений по вертикали, а в некоторых случаях даже создают своеобразные системы циркуляции вод в каком-либо районе или даже во всем водоеме.[ . ]
Ветровое течение наблюдается в поверхностных слоях глуби ной в среднем 0,4 глубины водохранилища (Н); оно имеет одинаковое с ветром направление, и скорость его изменяется от г;0 на поверхности до нуля на глубине 0,4 Н. Ниже лежит слой ком--пенсационного течения, имеющего обратное ветру направление. . При выпуске сточных вод у берега (который обычно и имеет место) наиболее худшие условия создаются в водохранилище при ветре вдоль берега, в направлении ближайшего водозабора5 Этот случай в дальнейшем и рассматривается.[ . ]
Течения, возникающие при участии сил трения,— это ветровые течения, вызванные временными и непродолжительными ветрами, и дрейфовые, вызванные установившимися, действующими длительное время ветрами. В ветровых течениях не создается наклона уровня, дрейфовые же течения приводят к наклону уровня и появлению градиента давления, которые определяют возникновение в прибрежных районах глубинного градиентного течения.[ . ]
ВЕТРОВОЕ ТЕЧЕНИЕ — движение вод под воздействием ветра.[ . ]
В течение интенсивных штормов, совпадающих с сизигийными приливами, имеют место максимальные скорости транспортировки осадка, так как течения усиливаются штормовым валом и/или ветровыми течениями (рис. 9.50,Б). В проксимальных зонах в результате эрозии образуются мелкие каналы, плоские эрозионные поверхности и остаточные галечные отложения. В зонах, расположенных вниз по течению, происходит быстрая миграция форм ложа, включая образование серповидных дюн с дистальным отложением более тонких штормовых песчаных слоев. Образующийся в результате осадочный покров имеет больше шансов сохраниться.[ . ]
Помимо ветровых течений в гидродинамической картине внутренних водоемов важная роль может принадлежать и еще двум дополнительным явлениям. Под действием ветра изобарические поверхности приобретают наклон, что в свою очередь вызывает изменение угла наклона термоклина и уровня поверхности. С прекращением ветра в водоеме возникают долгопериодные колебания, известные под названием сейши (рис. 4.17).[ . ]
Так как ветровые течения зависят от ветрового режима в том «ли другом районе, указанные выше параметры приняты для европейской части. СССР по данным метеорологических станций и с учетом увеличения скорости движения ветра примерно на 20%. Все расчеты сделаны для ветровых течений при средней скорости ветра 5,5 м/сек. Таким образом формула 10.21 получена для частного случая с параметрами, указанными выше.[ . ]
Скорость ветровых течений в верхних и нижних слоях в Каспийском море у Баку определена в 2,0—2,5% от скорости ветра. Для других морских побережий эта величина достигает 3—5%.[ . ]
Однонаправленные ветровые течения исследовались, как отмечалось выше, на установке, конструкцией которой предопределялось формирование под действием ветра циркуляции воды в горизонтальной плоскости [177].[ . ]
В однонаправленном ветровом течении отчетливо обнаруживалось изменение распределения ог по вертикали с изменением отношения Н/к. При Н/к 1,0 значения ст„ уменьшались от поверхности воды, где они были наибольшими, до горизонта (0,2. . . 0,4)Я, а затем уменьшались очень плавно или практически не менялись вплоть до дна (см. рис. 3.7). Значения при Н/к 1,0 плавно уменьшались от поверхности до горизонта (0,5. 0,8)Я, а затем плавно увеличивались по направлению ко дну, так, что у поверхности и у дна они оказывались близкими и даже равными. Дальнейшее уменьшение Н/к до 0,4—0,6 приводило к вы-равниванию распределения ст„ по вертикали.[ . ]
Материалы изучения течений в натурных условиях и на лабораторных установках показывают, что степень влияния ветрового течения на стоковое увеличивается при прочих равных условиях с увеличением скорости ветра и с уменьшением скорости стокового или сейшевого течения.[ . ]
В натурных условиях ветровые течения часто нарушаются сей-шевыми, стоковыми или остаточными течениями. В связи с этим по данным измерений редко удается получить эпюры с плавным изменением скорости по вертикали и устойчивым во времени направлением течения на разных горизонтах. Только в случаях, когда течения на отдельных вертикалях измеряются продолжительное время и эти измерения сопровождаются регистрацией ветра, уровня воды и волнения, из многих эпюр удается выбрать такие, которые отвечают условиям квазиустановившихся ветровых течений. Измерения такого рода проводились экспедиционными группами ГГИ на Кайраккумском, Каховском и Кременчугском водохранилищах и на нескольких небольших озерах. Несколько эпюр, полученных по данным этих измерений, показано на рис. 4.16. Наибольшие вертикальные градиенты скорости на большинстве этих эпюр приурочены к поверхностному и придонному слоям, а наименьшие — к центральной части потока.[ . ]
В разнонаправленном ветровом течении чаще, чем в однонаправленном, возникают вихревые образования с вертикальной или наклонной осью вращения. Более отчетливо они выражены и чаще возникают в зоне действия компенсационного потока. Наиболее крупные из вихревых образований с вертикальной осью вращения пронизывают всю толщу зоны действия компенсационного течения (рис. 2.5) и даже частично проникают в зону действия дрейфового течения.[ . ]
Для полного развития ветрового течения в отличие от волнения необходимо, чтобы вся водная масса водоема пришла в движение в соответствии с поступлением энергии ветра и потерями энергии: на трение в водной толще. Поэтому при одинаковой скорости, ветра и прочих равных условиях продолжительность развития ветрового течения будет больше в том из водоемов, в котором больше глубина, а время нарастания волнения в этих водоемах будет примерно одинаковым. Это обстоятельство можно подтвердить примером. Продолжительность развития ветрового течения например, в оз. Байкал (Яср = 730 м) при ветре скоростью-10,5 м/с, согласно упомянутым выше расчетам [39], составляет 60—110 ч, а продолжительность развития волнения для центрального створа, по данным работы [100], около 18 ч.[ . ]
Хотя приливно-отливные течения являются двунаправленными, прямолинейными или круговыми, они осуществляют преимущественно однонаправленную транспортировку осадка вследствие того, что 1) отливное и приливное течения обычно не равны по максимальной силе и продолжительности (рис. 7.39, д); 2) отливные и приливные течения могут следовать взаимоисключающими транспортными путями; 3) замедляющий эффект, связанный с круговым приливом, задерживает поступление осадка; 4) однонаправленное приливно-отливное течение может быть усиленно другими течениями, например дрейфовым ветровым течением. Взаимодействие этих процессов хорошо демонстрируется на примере наиболее изученных морей в мире, а именно морей Северо-Западной Европы, гидродинамический режим которых находится в частичном равновесии с формами поверхности дна и направлениями транспортировки осадка.[ . ]
Саркисян А. С. Расчет стационарных ветровых течений в океане // Изв. АН СССР.[ . ]
При изучении вертикальной структуры ветровых течений наибольшее внимание приходится уделять наиболее крупным вихревым образованиям, поскольку они обладают наибольшей энергией движения и определяют, например, такие процессы, как вертикальное перемешивание вод [10, 124, 205, 210].[ . ]
Рассмотренные виды вихревых структур ветровых течений хотя и являются типичными, но не исчерпывают всего возможного многообразия процесса движений частиц даже для указанных ветровых и волновых условий [237].[ . ]
Как известно (см. § 73), с глубиной скорости течения уменьшаются и направление его меняется. На некоторой глубине течение может иметь направление, противоположное поверхностному. Смена направления течения на обратное не всегда является результатом влияния геострофического эффекта. В ограниченных по размерам водоемах чаще это является результатом формирования компенсационного течения. Вблизи берегов ветровые течения вызывают сгонные или нагонные явления. Возникает добавочный уклон водной поверхности, направленный против ветра. В результате под влиянием действия силы тяжести развивается глубинное градиентное противотечение (компенсационное течение), способствующее сохранению равновесия воды в озере. Таким образом образуется смешанное течение.[ . ]
| Изменение распределения скорости ветрового течения по вертикали (1) при различных законах распределения коэффициентов турбулентной вязкости (//) и температуры воды (по Б. Г. Вагеру и В. В. Симонову) . |  |
Для квазиустановившихся однонаправленных ветровых течений продолжительность существования крупных вихревых образований оказалась близкой к приведенным выше средним значениям, но эти сведения грубо приближенны, поскольку получены путем подсчета числа кадров съемки с отчетливо выраженными восходящими и нисходящими траекториями частиц.[ . ]
Достигнуты определенные успехи в расчете поля течения по полю ветра, поверхностных и глубинных течений с учетом изменений поля плотности. Однако недостаточное знание реальных параметров (например, коэффициента вязкости) не позволяет проблему ветровых течений считать решенной. Поэтому наряду с теоретическими расчетами поля течений для решения прикладных задач до последнего времени широко используются полуэмпирические методы.[ . ]
В узких заливах преобладают сейшевые и градиентные течения, которые возникают при наличии перепадов уровня между водоемом и заливом и действуют преимущественно вдоль продольной оси залива. Роль ветровых течений в таких условиях незначительна, особенно при наличии высоких берегов.[ . ]
| Зависимость относительных элементарных расходов ветрового течения (¡¡¡Цу от относительного времени развития Т,1Т7. |  |
Руховец Л. А. Метод фиктивных областей в задачах об установившихся ветровых течениях И Численные методы механики сплошной среды. 1981а. Т.12, №2. С. 98—116.[ . ]
| Распределение скоростей по вертикали в непроточном водоёме при ветровых течениях |  |
Довольно многочисленные сведения об изменении поверхностной скорости ветровых течений в зонах прибрежных мелководий получены в ГГИ [178] преимущественно по материалам авиаизмерений, а сведения об изменении средней на вертикалях скорости — по данным измерений глубинными поплавками с лодок. Выполненный ранее анализ показал, что большинство измерений свидетельствует о незначительном изменении скорости ветровых течений по ширине зоны [178]. Однако при дифференцированном рассмотрении полученных ранее и новых данных измерений течений удалось выявить различия в тенденциях изменения скорости по ширине зоны прибрежного мелководья при разных направлениях ветра относительно линии берега.[ . ]
Выше было показано, что на завершающих стадиях развития однонаправленного по глубине ветрового течения в водной толще происходит формирование эллиптических вихрей, которые могут охватывать всю толщу потока, а в продольном направлении в 8— 10 раз превышают глубину. Наряду с этими наиболее крупными структурными образованиями в потоке формируются более мелкие вихри с горизонтальной осью, заполняющие пространство внутри крупных вихрей и по их контуру, а также вихри разных размеров с вертикальными или наклонными осями вращения. Преимущественно такие же черты структуры преобладают в однонаправленных ветровых течениях и на квазиустановившейся стадии развития процесса.[ . ]
| Зависимость апов/М ю = /(^Д) по данным исследований разнонаправленных по глубине ветровых течений в аэрогидравлических лотках разных размеров. |  |
Изменение направления переноса вод во всей толще наблюдается в случаях, когда возможная скорость ветрового течения существенно превышает скорость стокового или сейшевого течения. Характерной особенностью такого течения является наличие больших пульсаций скорости и довольно резкое убывание осредненной во времени скорости в придонном слое.[ . ]
| Изменчивость во времени продольных (/) и вертикальных (2) составляющих скорости квазиустановившегося ветрового течения на различных горизонтах. |  |
В широких открытых заливах, свободно сообщающихся с водоемом, процессы переноса водных масс обычно определяются ветровыми течениями. Под действием ветра, волн и ветровых течений водоема в таких заливах формируются весьма своеобразные системы макроциркуляции вод.[ . ]
На основании рассмотрения предложенных методов установления критериальных соотношений видно, что физическое моделирование ветровых течений является весьма трудоемким делом в отношении как техники экспериментов, так и пересчета данных моделирования к натурным условиям. Однако выполненные ранее эксперименты [37, 185] показывают, что затраты труда и средств чаще всего окупаются большой ценностью получаемых материалов.[ . ]
В качестве примера на рис. 4.3 жирной линией изображен ход осредиениого, а штриховой — предельного положения нижней -границы дрейфового течения в поле съемки, размеры которого вдоль осевой плоскости лотка были примерно равны общей глубине потока. Колебания нижней границы дрейфового течения увеличивались в случаях увеличения размеров вихревых образований и при наложении развивающегося ветрового течения на остаточное течение.[ . ]
| Изменение траекторий частиц и общего вида вихревых образований (с горизонтальными осями вращения) в процессе развития однонаправленного по глубине ветрового течения на экспериментальной установке. |  |
Проведенные исследования показали, что при попадании сточных вод, содержащих загрязняющие примеси, и их рассеивании с помощью специальных технических устройств или течениями химические соединения трансформируются. Загрязняющие вещества из растворенной формы переходят в твердую фазу, накапливаясь в донных отложениях, или попадают в те морские организмы, которые, если и не используются человеком, то являются пищей для рыбы. При этом следует учитывать влияние химических соединений на морской берег, а также атмосферу при уносе ветровыми течениями пены в виде аэрозолей. Последний фактор изучен слабо, поэтому оценить его воздействие в настоящее время затруднительно. Газовые и пылевые выбросы, как и сточные воды, проходят аналогичные стадии, причем в конечном итоге в результате взаимодействия на границе вода — воздух происходит активное растворение отдельных соединений.[ . ]
В справедливости такого мнения можно убедиться при рассмотрении хронограмм (рис. 3.2) для трех разных озер: Ладожского, Белого и Балхаш. На двух первых озерах в период регистрации преобладали ветровые течения относительно устойчивых направлений (рис. 3.2а, б), а на третьем озере — сейшевые течения с периодом, изменявшимся от 3 до 12 ч (рис. 3.2). На всех хронограммах отчетливо выражены колебания скорости и направления течения, несмотря на то что первая из этих характеристик осред-нялась за 176 с. Представленные хронограммы позволяют заключить, что мгновенные скорости в натурных условиях изменяются еще в более широких пределах, чем показано на рис. 3.2. Однако получение мгновенных значений скорости и направления течения в натурных условиях, особенно в зоне волновых колебательных движений, весьма затруднено.[ . ]
Определенный интерес представляет и то обстоятельство, что обобщенная эпюра на рис. 6.4 довольно существенно отличается от эпюр, полученных по измерениям в оз. Балхаш в условиях преобладания сейшевых течений, но близка к эпюрам, полученным по измерениям в условиях действия ветровых течений в водоемах с ограниченной глубиной.[ . ]
Пользуясь таким приемом, нетрудно убедиться, что ширина зоны, охваченной разнонаправленным по глубине ветровым течением, обычно в 4—6 раз превышает ширину зоны, охваченной, например, у наветренного берега однонаправленным по глубине ветровым течением. Площадь сечения, охваченная градиентным течением в таких условиях, оказывается в 2,0—2,5 раза больше, чем площадь сечения, охваченная дрейфовым течением. Причинами названных различий являются различия в степени турбулизации течения—значительно большая в зоне действия, разнонаправленного по глубине течения, чем в зоне действия однонаправленного течения.[ . ]
ВЕТРОВЫ́Е ТЕЧЕ́НИЯ, течения поверхностных вод океанов, возникающие под действием силы трения между водой и движущейся воздушной массой. Ветер вызывает как движение поверхностных вод (эта составляющая В. т. называется дрейфовыми течениями), так и нагон воды у берегов, вызывающий некоторое изменение уровня океана и, соответственно, градиентные течения. На развитие В. т. большое влияние оказывают также сила ветра и турбулентная вязкость воды. Вследствие вращения Земли течения отклоняются от первоначального направления вправо в Сев. полушарии и влево в Южном (см. Кориолиса сила ). Отклонение В. т. от направления ветра на поверхности в ср. широтах составляет ок. 45°. С увеличением глубины угол между направлениями ветра и течения увеличивается, в то время как скорость течения уменьшается по экспоненциальному закону. В результате при повороте течения на 180° по отношению к первоначальному направлению скорость становится ничтожно мала. Эту глубину называют глубиной трения.
Течения поверхностных вод океанов и морей, возникающие в результате действия ветра на водную поверхность. Развитие В. т. происходит под совокупным влиянием сил трения, турбулентной вязкости, градиента давления, отклоняющей силы вращения Земли и др. Ветровая составляющая этих течений без учёта градиента давления носит название дрейфового течения. В условиях устойчивых по направлению ветров развиваются мощные потоки В. т., как, например, Северные и Южные Пассатные течения, течение Западных Ветров и др. Теория В. т. была разработана шведом В. Экманом, русским учёными В. Б. Штокманом и Н. С. Линейкиным, американцем Г. Стомлом.
Океанические течения отличаются по происхождению, характеру изменчивости, расположению, температуре и солёности.
Самыми мощными являются ветровые течения, которые образуются под воздействием постоянных ветров. Северное и Южное Пассатные течения возникают под действием пассатов. Они пересекают океан с востока на запад, но, встретив на своём пути восточный берег материка, они расходятся в разные стороны. Небольшая часть разворачивается в обратную сторону и образует Межпассатное противотечение . Остальные двигаются вдоль континентов на север и на юг. У берегов Северной Америки продвигается знаменитое течение Гольфстрим (начинается в Мексиканском заливе), у берегов Евразии проходит течение Куросио .
Западные ветры в Южном полушарии вызывают самое мощное течение Западных Ветров . В Северном полушарии под влиянием западного переноса течения отклоняются на восток, например, Северо-Атлантическое и Северо-Тихоокеанское .
По температуре различают тёплые и холодные течения . Температура воды в них отличается от температуры окружающих океанских вод.
Тёплыми считаются течения, которые несут более тёплую воду: Гольфстрим , Куросио , Северо-Тихоокеанское , Восточно-Австралийское , Мозамбикское , Бразильское . Они движутся из низких широт в высокие.
Воды холодных течений холоднее по сравнению с окружающей акваторией: Перуанское , Лабрадорское , Калифорнийское , Бенгельское , Канарское , Западно-Австралийское и др. Они движутся из высоких широт в низкие.
Примерами постоянных течений являются Северное и Южное пассатные, Гольфстрим, Куросио, течение Западных Ветров и другие устойчивые. К сезонным течениям относятся течения в северной части Индийского океана, где они меняют своё направление в зависимости от летнего и зимнего тропического циклона.
Читайте также: