Исследование влияния блинного льда на поверхности воды на ветро-волновое взаимодействие в рамках лабораторного моделирования
Автор: Максим Игоревич Вдовин
Соавторы: Вдовин М.И., Сергеев Д.А., Троицкая Ю.И.
Организация: ИПФ РАН
В районах прикромочной зоны морского льда [1] наблюдается существенное расхождение между результатами прогноза моделей метеорологической обстановки и ветрового волнения с данными наблюдений, что связано с недостаточным учетом влияния льда в используемых параметризациях обменных процессов. Ранее на прямых бассейнах ограниченной длинны [2, 3] исследовалось влияние плавучего льда на эволюцию волнения, сгенерированного волнопродукторами (не ветрового).
В настоящей работе представлены предварительные результаты исследований, выполненных на кольцевом ветро-волновом канале AELOTRON университета Гейдельберга (Франция). Было впервые смоделировано ветро-волновое взаимодействие в присутствии искусственного льда на поверхности. Измерения возвышения взволнованной поверхности и скорости ветрового потока выполнялись на чистой воде и при трех концентрациях искусственного льда (50%, 33%, 17% площади поверхности) в диапазоне скоростей ветра U10 от 7 до 16 м/с.
Был получен пороговый характер возбуждения длинных волн (длина волны много больше среднего размера элементов льда и расстояния между ними) – при фиксированной концентрации льда развитие длинных волн наблюдалось только при превышении пороговой скорости ветра. Чем выше плотность льда, тем выше был порог по скорости. Основываясь на свойстве автомодельности дефекта профиля скорости в воздушном канале [4] получена зависимость коэффициента аэродинамического сопротивления водной поверхности от скорости ветра, которая сравнивалась с ранее полученными результатами для чистой поверхности воды. Оказалось, что несмотря на присутствие льда и пороговый характер возбуждения длинных волн, зависимости практически совпадают. Этот эффект может быть вызван комбинированным влиянием льда на шероховатость взволнованной поверхности: с одной стороны скоростей ветра он гасит волнение, а с другой за счет выступающих над поверхностью углов создает дополнительное сопротивление.
