Кластеризация плавающих частиц из-за субмезомасштабной динамики: модельное исследование для Финского залива Балтийского моря (на англ.яз.)

Вяли Г., Журбас В. М., Лаанеметс Я., Липс У.

Поле скорости, симулируемое моделью циркуляции с чрезвычайно высоким горизонтальным разрешением (шаг сетки 232×232 м) в Финском заливе в течение летних событий апвеллинга, используется для расчета адвекции плавающих лагранжевых частиц, равномерно распределенных на поверхности моря первоначально. Обнаружено, что в течение относительно короткого времени адвекции τ (порядка одного дня) частицы собираются в узких удлиненных полосах, характеризующихся чрезвычайно высокими положительными значениями завихренности, конечно-временного показателя Ляпунова и горизонтальных термохалинных градиентов (фронты). Скорость кластеризации, определяемая как временная производная стандартного отклонения нормализованной концентрации частиц, при малом значении τ асимптотически стремится к стандартному отклонению дивергенции скорости течения на поверхности. Стандартное отклонение дивергенции скорости, в свою очередь, демонстрирует значительный рост с уменьшением шага сетки, подтверждая первостепенную роль субмезомасштабной динамики в кластеризации плавающего материала. Показано, что при большом значении τ функция плотности вероятности концентрации плавающих частиц стремится к логнормальности. На основе интегрирования конвергенции скорости по траектории материальной частицы назад по времени, сформулирован критерий кластеризации за конечный промежуток времени.

Скачать