144 
Глава 4
где выполняется условие блокировки для данной спектральной
составляющей, она останавливается и отражается, остальные
составляющие продолжают движение до очередной блокировки.
Вследствие такой локальной блокировки происходит изменение
спектрального 
состава 
(сдвиг 
в 
область 
низких 
частот).
Различное затухание спектральных составляющих еще больше
осложняет картину.
4.7. Циркуляции Ленгмюра
Наблюдения показывают, что во многих геофизических
течениях в атмосфере и гидросфере в пограничных слоях часто
возникают 
хорошо 
организованные 
вихревые 
образования,
которые 
получили 
название 
когерентных 
структур 
(КС).
Примером КС являются циркуляции Ленгмюра (ЦЛ), которые
иногда называют также вихрями Ленгмюра. Они представляют
собой разнонаправленные когерентные вихревые структуры с
горизонтальными — осями, — параллельными — направлению
приводного ветра. ЦЛ генерируют особый гидрофизический,
гидрохимический и гидробиологический режимы в верхних
слоях океанов, морей, озер и водохранилищ (Тйогре, 
1984;
ЕПаюх, 
Куапет, 
Тайсеу, 
1981; 
Рянжин 
2000; 
Блохина,
Орданович, 2000).
ЦЛ 
в 
океанах, 
морях 
и 
озерах 
представляют 
собой
относительно 
узкие 
полосы 
пены 
на 
поверхности 
водоема, ‹
которые выстраиваются вдоль направления приводного ветра.
ЦЛ становятся заметными при достижении скоростью ветра
некоторых критических значений более 3 м/с. Зоны. конвер-
генции маркируются пеной, пузырьками, водорослями, разными
частицами — так возникают полосы (рис. 4.7.1,а).
Полосы обычно вытянуты параллельно направлению ветра.
Две соседние полосы ограничивают циркуляционную ячейку. В
этих ячейках возникают чередующиеся право- и левосторонние
вихри с продольными осями. При этом вихри в ячейках ЦЛ
асимметричны из-за того, что нисходящие компоненты скорости
больше 'ВОСХОДЯЩИХ и имеют тот же порядок, что и г оризон-
тальные компоненты. Вместе с основныМми полосами конвер-
генции наблюдаются вторичные полосы. 
Предположительно
рассматриваемые когерентные структуры или ЦЛ влияют на
особенности формирования физико-химический и биологический
ТЕРМО-ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОЗЕРАХ 
145
1
10 У 
м/с
Рис. 
4.7.1. 
Схематический 
вид 
когерентных 
структур 
—циркуляций
Ленгмюра 
в 
верхнем 
слое 
озера 
(а), 
зависимость — вертикальной
составляющей скорости течений в циркуляциях Ленмюра от скорости вётра
на поверхности водоема (6)
режимы в верхнем слое водоема. Они существуют в широком
диапазоне гидрометеорологических условий. Было установлено,
что пороговые значения скорости 3-5 м/с или касательные
напряжения 
ветра 
0,15 
дин/см’, 
необходимые 
— для 
их
возникновения 
(Рянжин, 
Миронов‚, 
1985), 
контролируются
начальной гидростатической устойчивостью верхнего слоя и
потоком плавучести через поверхность водоема. Однако при
высоких скоростях ветра, более 15 м/с, эти полосы обычно не
наблюдаются, 
а 
когерентные 
структуры 
разрушаются. 
По
измерениям компоненты вертикальной составляющей течений в
полосах 
опускания 
могут 
достигать 
4-8 
см/с. 
Примеры
особенностей ЦЛ при разных условиях приведены нами в разделе
6.3 книги. 
‚
В полосах ЦЛ отмечаются и изменения температуры воды,
которые составляют 0,2-0,3 °С. Известно, что вертикальная
составляющая скорости течения / зависит от скорости ветра
(рис. 
4.7.1,6), аналитический вид зависимости представлен
следующей формулой:
И, о =а уь‚
где а и Ь — константы, равные соответственно 3,6. 10° и 0,7 при
безразличной стратификации приводного слоя и а = 6,0 - 10”?, 5=
0,6 при устойчивой.