62 
° 
Глава 4
Математические модели динамики вод разделяются не
только в зависимости от решаемых задач, но и по принципу
полноты используемых уравнений. На практике применяется
иерархия моделей, начиная от простейших в гидродинамическом
смысле квазигеострофических 
до наиболее полных, основанных
на “примитивных” исходных уравнениях движения. В некоторых
случаях 
применение 
неполных уравнений с 
исключением,
предположим, параметра Кориолиса, нелинейных членов или
горизонтального 
турбулентного 
обмена 
может 
привести 
к
неадекватным природе РСЗУЛЬТЗТЗМ в особенности для сложных ‚
с 
точки 
зрения 
топографии 
бассейнов 
и 
при 
решении
прогностических задач. Поэтому современные модели высокого
уровня основаны на системе полных, неупрощенных уравнений
геофизической гидродинамики. Поскольку обычно используются
одинаковые исходные уравнения геофизической гидродинамики,
в 
болышинстве моделей допускается варьирование 
краевых
условий, в связи с этим различие таких моделей заключается
главным — образом 
в — методах — пространственно-временной
дискретизации исходных дифференциальных уравнений и в
способах параметризации подсеточных турбулентных процессов.
Качество разностных схем имеет существенное значение, в
особенности устойчивость и консервативные 
свойства, 
что
существенно 
при 
длительном 
процессе 
интегрирования 
по
времени в прогностических задачах.
Как видно 
из 
табл. 4.3.1, 4.3.2., 
многие 
параметрЫ,
существенно различаются для озера и лабораторной модели. В
связи с этим применимость лабораторного моделирования для
исследования гидродинамики озер, 
в особенности крупных
стратифицированных, ограничена. Лабораторное моделирование
приемлемо для описания сейшевых и стоковых течений для озер,
в которых, эффектами вращения можно пренебречь. В этом
случае озеро рассматривается как узкое. 
`
Во всех Великих американских озерах, а также в Ладожском,
Онежском, Байкал, Иссык-Куль и относительно небольшом 03.
Несиярви 
эффекты — вращения 
важны — для — формирования
динамических явлений.
ТЕРМО-ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОЗЕРАХ 
63
Таблица 4.3.1 Явления и процессы в океанах и озерах
(+, — показывают есть или нет определенного вида явления илИ процесс)
ПрОЦССС‚ явление, вид движений
Океан
( = Ю’км,
Н = 410° м)
Глубокие озера
( 
= 10? км,
Н 
= Ю? м)
Волны Россби
Внутренние грав.волны
Солитоны 
-
Волны Кельвина
Топографические волны
Стоячие волны-сейши
Акустичсс;‹ие воЛНы
Капиллярные и гравит. волны
Приливные движения
Синоптические вихри 
‘
Прибрежные потоки, струи
Мелкомасштабная турбулентность
Микроструктурные
неоднородности
Стратификация
Фронты
Прибрежные апвеллинги
+
+ + 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+
+
+
+ + 
+ 
+ 
+ 
+ 
+
+
+ 
‘
+, отсутствует механизм
двойной диффузии
+ ‚ отсутствует
постоянный термоклин
+
+
Таблица 4.3.2. Характерные значения безразмерных параметров
Параметр 
Окёан 
Озеро
МН 
10° 
10°
Число Экмана 
°
Ен=К/Л2 
10° 
10°*
Е,ЗКДН 
10°* 
ю*
Число Россби Ко=м//. 
103 
10*
Параметр нестационарности 
10°* 
1010°
Е=/Лу
Радиус деформации Россби:
баротропный 
1000 км 
100 км
бароклинный 
30 км 
3 км
( 
Отношение В/. 
0,03 
0,03