124 ' Глава 4 океана. Согласно этим моделям, спектр вертикальных смещений 5. (е) для внутренних волн может быть представлен в виде: 5; (@)=СМ(г) ла” *° -/2, (4.5.28) где С = 204 м’/ч’, ); — инерционная частота; @ — текущая частота; М (2) — локальная частота Вяйсяля — Брента. На рис.4.5.7 прёдставлен: спектр $,(®) вертикальных смещений изотерм, рассчитанный по наблюдениям на оз. Севан, показана аппроксимация Гаррета-Манка (ГМ-75), при этом отметим, что уровень энергии спектра Гаррета-Манка-75 оказался несколько выше уровня энергии спектра внутренних волн в 03. Севан. Аппроксимация получается более удовлет- ворительной в том случае, если представить спектр в озере в виде: $5 (©) = ЕМ (2) ло * 2 -?, (4.5.29) при этом константа Е равна 11 м’/ч’. Величина С в формуле (4.5.28) зависит от пространственных размеров и характера стратификации вод в озере, поэтому для каждого озера будет индивидуальной. Неустойчивость внутренних волн возникает в случае значи- тельного градиента скорости у ее вершины, т.е. орбитальная скорость должна превышать фазовую скорость волны. Наиболее вероятный механизм разрушения внутренних волн — не- устойчивость, приводящая к постепенному перераспределению энергии внутренних волн к более высокочастотным колебавиям. При разрушении внутренних волн совершается работа против сил плавучести, за счет этого растет потендиальная энергия столба воды. й Уменьшение дисперсии процесса и соответственное увели- чение угла наклона спектра и потенциальной энергии столба воды свидетельствуют о разрушении внутренних волн, приво- дящем к вертикальному перемешиванию. В прибрежной зоне озера при определенных уклонах дна внутренние волны могут обрушиваться и генерировать мелко- масштабную турбулентность. Внутренние гравитационные волны с частотой @ начинают разрушаться при зт @ >п/МNo, где @ — угол ‚ наклона дна. Проведенные в течение трех сезонов исследования в прибрежной зоне Ладожского озера свиде- ТЕРМО-ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОЗЕРАХ 125 тельствуют о том, что разрушение внутренних гравитационных волн с частотами @ = 0,02 рад/с и @ = 0,05 рад/с выполняется при в@ @ > 0,09. | Большой интерес представляет взаимодействие внутренних волн и термобара. Наблюдения показали, что в зоне термобара при приближении к так называемой точке поворота коротко- периодные внутренние волны с частотой, близкой к частоте плавучести, увеличиваются по амплитуде до 2 раз и умень- шаются по длине в 1,5-2 раза. В зоне, ограниченной берегом и термобаром, могут возникать своеобразные ловушки — для внутренних волн. Так, из области с локальным максимумом частоты Вяйсяля-Брента внутренние волны, частота которых больше или равна ;, не могут выйти. В то же время, наталкиваясь на термобар, внутренние волны способствуют турбулизации - жидкости в зоне бара, вовлечению — вод фронтальной зоны и продвижению их в глубь озера. К основным особенностям проявления внутренних волн в малом озере (оз. Красном) можно отнести отсутствие волн Кельвина и Пуанкаре. В спектре колебаний температуры воды здесь доминируют флюктуации с временными масштабами суточных колебаний, встречаются и более короткопериодные — с временными масштабами около 4—5 ч, что связано с формированием в озере поперечных внутренних сейш. Наклоны спектров во временных масштабах от 1 сут до 1 ч для малого озера несколько круче, чем для крупных озер ( л > 2 -+-3). Связано это с более быстрым перераспределением энергии по спектру и с ее диссипацией в мелкомасштабной области, тем более что в мезомасштабной области спектров в случае малого озера нет подпитки энергией мезомасштабных движений, таких как волны Пуанкаре. Спектры колебаний изотерм в озерах Севан и Красном` при сходстве наклонов уровень энергии в крупном озере, однако, несколько ниже, а в малом существенно, на 1- 2 порядка, ниже, чем в океане. 4.6. Ветровые волны 4.6.1. Воздушный поток над водной поверхностью Ветер, дующий над водной поверхностью, является источни- ком энергии для ветровых волн. Ветровые волны, возникшие на первоначально неподвижной водной поверхности, сами оказы-