垂直循环

最后一次更新在星期二,2023年5月02|湖泊生态系统

风应力应用于湖表面直接传播通过内部摩擦表面剪切层,一般来说,比水更薄列。在分层水体,剪切层的厚度是由分层:垂直动量通量除了SML的底部,由粘性或动荡的过程中,大大减少了大密度梯度的存在。在均匀的水体中,那些被称为剪切层埃克曼层和他们的厚度计算D (2 k / /) y \湍流流动,D是实证发现规模

在u *自由表面的摩擦速度(定义为根号风应力除以的结果吗水的密度),比例系数从0.1到0.4不等。的典型值

: 1 -0.6 -0.2 0.2 0.6 1西速度(厘米s - 1)

ADCP速度测量在图7的橡树部门明确湖,加州的田间试验(提供的数据和信号发生器Monismith,斯坦福大学)。ADCP是安装在海底跟踪倒在船上和运营模式。水柱是10米的深度。样的N-end盆地开始和结束在韦兰湾的南部海岸。的东西(EW)速度分量中显示为一个截面速度场图的下方。颜色是电子战速度的大小:蓝色代表速度向西方;红色代表速度指向东方。黑色箭头表示表面的速度。注意,在南端,韦兰海湾内测量揭示涡结构的存在,形成不规则的海岸线。这张照片是由信号发生器提供Schladow,加州大学戴维斯。

“C1 y

: (b)

图8 (a)内部速度引起的风力作用在消极的方向在一个深盆的水平程度有限。中定义的符号文本。(b)垂直循环在一个小湖。

位置

风

风

图9模拟稳态速度概要文件在两个点100米深矩形平底盆地,两边的长度65公里(thex-direction)和17公里(they-direction)。箭头对应速度矢量和显示每隔5米深度自由表面的底部。这些结果与三维水动力模型进行模拟,K (z)设置常数和等于0.02平方米s ~ \顶部框架对应一个点附近盆地的中心,而较低的帧是一个点位于靠近南端。改编自Hutter K,鲍尔G,王Y,肠道P(1998)强制运动响应在封闭湖泊。Imberger J (ed)物理过程在湖泊和海洋。美国地球物理联盟,华盛顿特区页137 - 166。版权(1998)美国地球物理学联合会。美国地球物理联盟的许可复制。

风

u * = 10 ~ 2 ms_1在中纬度地区湖泊(f = 10 ~ 4 s - 1)订单的埃克曼边界层深度10 m。埃克曼层内的压力降低到零,速度大小和方向发生重大的变化。

最简单的模型速度随深度变化的湖泊,是稳态局部解的方程式[1]- [3](K常数),平底深盆的有限水平维度

位置

图10速度图,即。水平速度的时间序列在康斯坦斯湖伯湖的中间,在0、5、10米深处。的运动设置休息。的小圆圈标记时间间隔大约四个小时。改编自王Y, Hutter K, Bauerle E(2001)正压响应在一个湖泊风力。记录Geophysicae 19: 367 - 388。从欧洲地球物理学会复制许可。

图10速度图,即。水平速度的时间序列在康斯坦斯湖伯湖的中间,在0、5、10米深处。的运动设置休息。的小圆圈标记时间间隔大约四个小时。改编自王Y, Hutter K, Bauerle E(2001)正压响应在一个湖风力。编年史Geophysicae 19: 367 - 388。从欧洲地球物理学会复制许可。

受到一个常数,在y方向上均匀风应力,是(见图8 (a))

»。»。z / d \ z■z != - - h - e ' cos——罪

z > > D,即。埃克曼层外,速度地转平衡发展以应对风的压力梯度迫使(或风设置,eqn [11])。接近表面,速度的总和地转速度埃克曼层速度(指数衰减条件方程式[19]和[20])。方程式的推导[19]和[20],底部压力被忽视了。深盆,这是一个合理的假设,因为底部附近的速度从eqn[19]和[20],在这种情况下,可以忽略u * /跳频。

在中间深度的盆地,速度概要文件将都表面(由风应力)和底部(由底部压力或电流)埃克曼层。在这两个层,水平速度向量会顺时针旋转(在北半球)作为一个移动的边界。与垂直速度矢量旋转的速度v

表1的HB环流模式自然系统(湖泊和水库):观察和模型

(6)坦噶尼喀湖)

继续阅读:湖泊和水库环流模式的自然系统

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