Зонд электропроводности
Часть моей диссертационной работы пребывала в разработке зонда, регистрирующего электропроводность. Это устройство использовалось при более поздних изучениях и разрешило рассчитывать соленость (а, следовательно, и плотность) в сантиметровом масштабе. Нами наблюдались местные инверсии плотности, которые не могут существовать долгое время и исходя из этого являются временное «опрокидывание» воды. Концентрации энергии, талантливые приводить к таким турбулентным явлениям, часто говорят о наличии внутренних, либо подповерхностных, волн.
Благодаря внутренним волнам энергия распространяется в толще стратифицированной жидкости во многом подобно тому, как волны переносят энергию на поверхности. Свойство морской поверхности поддерживать волновое перемещение есть следствием действия силы, восстанавливающей плавучесть, которая появляется за счет разности плотностей между водой и воздухом. Ниже поверхности (моря) контрасты плотности намного более не сильный и появляются как постепенные трансформации на границах слоев, являющихся значительно более расплывчатыми, чем воды и граница воздуха.
Исходя из этого внутренние волны в большинстве случаев характеризуются более большими амплитудами и более долгими периодами, чем поверхностные волны. Самый резкий перепад плотности в океане наблюдается в нижней части смешенного слоя; более размытый переход сходится с территорией стремительного уменьшения температуры в термоклине. Внутренние волны амплитудой 10 метров в большинстве случаев проходят через термоклин с периодом около 20 минут. По-видимому, внутренние волны до какой-то степени развиты во всем океане. Не смотря на то, что, в итоге, энергия этих волн поступает в следствии приливов и воздействия волн, метод превращения этой энергии во внутренние колебания еще не хорошо изучен. Считают, что имеются два основных механизма, снабжающих таковой переход. Первый из них — это перемещение постоянных и приливных течений в условиях неровного дна моря; контуры этих неровностей обусловливают локальные колебания в массе воды, движущейся около дна. Вторым возможным механизмом есть резонансное сотрудничество поверхностных волн, при котором часть энергии преобразуется в энергию внутренних волн. В случае если учесть , что в глубоководных частях океана стратификация не сильный, то возможно заключить , что внутренние волны распространяются по наклонным траекториям и тем самым снабжают перенос энергии из области, где она порождается, во внутренние части океана.
В следствии перемещения внутренних волн большой диссипации энергии не происходит, в случае если лишь они не приводят к состоянию неустойчивости. Одна из форм неустойчивости, узнаваемая называющиеся «неустойчивости Кельвина-Гельмгольца», появляется в том случае, когда волны с высокой частотой распространяются на протяжении достаточно резких перепадов плотности. Медлительно появляясь первоначально в виде мелких бугорчатых волн на гребне внутренней волны, такие неустойчивости скоро образуют завитки, свидетельствующие о громадной микроструктурной активности. Лабораторными изучениями, совершёнными С. А. Торпом в Национальном океанографическом университете Англии, было продемонстрировано, что эти образования, в итоге, разбиваются на пятна турбулентности, которые скоро выполаживаются окружающей стратифицированной жидкостью, причем образуется тонкослоистая территория, в то время как перемещение размешивания распространяется вниз. Применяя окрашенные трассирующие вещества, команда подводных пловцов (ныряльщиков) Английского ВМФ под управлением Джона Д. Вудса из Саутгемптонского университета смогла на мелководных участках у острова Мальта замечать и фотографировать отдельные неустойчивости и внутренние волны сдвига, которые ими порождаются. Эти неустойчивости очень сильно напоминают те, что замечал Торп при собственных лабораторных изучениях. Не смотря на то, что рост неустойчивости длится всего одну либо 120 секунд, турбулентность все еще проявляется в течение пяти либо десяти минут после происхождения сдвига, а окрашенная полоса сохраняется в течение многих часов. При замерах температуры, выполненных нами в Тихом океане на более больших глубинах, были обнаружены отлично заметные образования в форме буквы «S» на расстояниях от полуметра до трех метров по вертикали. Они напоминают подобные неустойчивости на начальных стадиях развития. Перемешивающую эффективность отдельной неустойчивости выяснить тяжело, но, возможно, она низка, в силу того, что ослабевание процесса происходит скоро. Факты, собранные в акватории на глубинах до нескольких сотен метров, заставляют считать, что неустойчивости, обусловленные внутренними волнами, появляются в той либо другой точке от одного до шести ежедневно и что их средний эффект эквивалентен коэффициенту турбулентного перемешивания от половины до одного квадратного сантиметра в секунду, другими словами округленно он имеет величину, нужную для перемешивания в диффузионной модели термоклина. Осуществляя долгие последовательности наблюдений в районах, расположенных в средней части океана, возможно было бы выяснить среднюю для океана скорость перемешивания, и это явилось бы одним из способов проверки разных моделей термоклина.
