108 ' . Глава 4 Л/чс = 2,5 (близко к соотношениям для озер Ладожского, Байкал, Онтарио) для озера прямоугольной формы Ф/е, = 0,7, т.е. период собственных колебаний озера будет немного больше рассчитанного по формулам (4.5.4) или (4.5.7). В этом случае наблюдается система волн Пуанкаре. Влияние вращения Земли на собственные баротропные колебания вод озера идеализированной формы (квадратного или прямоугольного с постоянной глубиной) исследовано Ле Блоном и Майсеком, а для реального оз. Верхнего рассчитано П. Хам- блином. Свободные колебания низшей моды (наиболее долгопе- риодные) направлены против часовой стрелки. В центре озера возвышения свободной поверхности равны нулю (с=0), а у берегов максимальны. В открытой части озера формируются волны Пуанкаре, предельный случай которых — инерционные волны с гори- зонтальными гребнями. Для волн с горизонтальными гребнями, когда К=со, а период волны близок к половине маятниковых суток, т.е. г=т, „› предлагается следующее решение уравнений (4.5.1): с =0, х # лу ' = 5 2 — — — — » 4.5.9 и = ицахСО л[я Т...) ехр( /1) (4.5.9) У = иа 5Т | 2л х ех (Ш) Баротропные волны Кельвина не проявляются в крупных глу- боких озерах, так как для них баротропный радиус К больше размеров озер. 4.5.2. Циркуляции вод, связанные с топографическими эффектами Ранее было отмечено, что в озерах из-за малости изменений параметра Кориолиса с широтой отсутствуют свободные волны Россби. Однако в замкнутом водоеме со сложным рельефом дна возникают топографические вихри, циркуляции, или волны Рос- сби. Топографические волны исследовались Ксанади и Майсеком для водоемов с идеальными формой и рельефом дна. В реальном бассейне, имеющем сложную форму и рельеф дна и неоди- ТЕРМО-ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОЗЕРАХ 109 наковый наклон берегов, формируется широкий спектр волновых движений, волны Кельвина и топографические (в том числе и „гибридные” волны, как результат взаимодействия бароклинных волн Кельвина и баротропных топографических). В озере, при периодах движений (которые обусловлены топографическими эффектами), болыших инерционного периода, гравитационные силы уступают свою доминирующую роль в динамике эффектам, связанным с дифференциальным вращением. Баротропные волны становятся планетарными и выявляются в виде медленно распространяющихся крупномасштабных течений. Обнаружива- ются они нё по колебаниям уровня, а по изменчивости гори-. зонтального поля скорости. ‘ . Особенности топографии (неоднородности рельефа дна, наклон береговой зоны и замкнутость котловины) озера оказы- вают решающее влияние на формирование озерной циркуляции. Характер циркуляции вод в озере типичен для пограничных слоев. Причем имеются особенности, как характерные для прибрежной зоны, ограниченной расстоянием порядка бароклин- ного радиуса деформации Россби („соаз!а] }е!”, захваченные волны, волны Кельвина), так и специфические, связанные с топографическими эффектами, которые находят отражение и в открытой части озера в виде топографических волн-циркуляций. Рассмотрим топографические движения в озере с реальными формой и рельефом дна на примере Онежского озера, воспользовавшись имеющимися диагностическими моделями. Учитывая, что при сильных штормовых ветрах наблюдается почти баротропный отклик озера на вынуждающую силу, используем нелинейную диагностическую модель. Расчеты показали, что при юго-восточном ветре со скоростью более 8 М/Э у западного побережья Онежского озера возникает экмановский прибрежный апвеллинг и формируется несколько циркуляций, имеющих циклоническое и антициклоническое вращение. Если коэффициенты горизонтального и вертикального турбулентного обмена задавались равными соответственно 510° см?/с и 10° см/с (при Ах =2 км и А/ = 20 мин, то кинетическая энергия колебаний течений 5? была равна 129 см?/с?, а через 2 сут из-за диссипативных — сил — происходило — затухание тече2нхъй‚ кинетическая энергия которых составляла всего около 1 см’/с”. При этом в южной части озера из-за меньших глубин диссипация