Введение
Глава 1. Океанические циркуляции и математическое моделирование поля скоростей крупномасштабных океанических течений 18
1. 1. Основные характеристики и причины океанических циркуляции 18
1.1.1. Поверхностная циркуляция в океанах 19
1.1.2. Вертикальное движение воды и глубинная циркуляция 22
1.2. Основные гидрографические характеристики необходимые для определения параметров циркуляции в океане 23
1. 3. Основные подходы к теоретическому исследованию океанических циркуляции 31
1.4. Математическое моделирование поля скоростей крупномасштабных океанических течений 36
1. 4.1. Квазигеострофические модели для расчета скорости крупномасштабных течений в океане 36
1.4.2. Методы сопряжения 40
1.4. 2.1. Целевая функция, сильные и слабые ограничения 40
1. 4. 2. 2. Методика сопряжения 41
1.4. 3. Краткий обзор некоторых моделей, использующих адаптацию данных 43
1.4. 3.1. Обратная модель для двухмерных гидрографических секций 44
1. 4. 3. 2. Метод Вунша 47
1.4. 3. 3. Инверсные модели гидрографической коробки 50
1.4. 3. 4. Метод /? -спирали 52
1.4. 3. 5. Четырехмерные модели 54
1.4. 3. 6. Трехмерные модели 56
Выводы 58
Глава 2. Конечно-элементный метод расчета двухмерного поля скоростей течений через гидрографическую секцию (FEMSECT) 59
2.1. Конструкция модели 60
2. 2. Дискретизация уравнений, входящих в модель 61
2.2.1. Конечно-элементная дискретизации уравнений модели 63
2.2.1.1. Линейные базисные функции для скорости 63
2.2.1.2. Кусочно-непрерывные постоянные базисные функции для скорости 64
2. 2. 2. Исследование дискретизированных уравнений геострофического баланса в области с идеализированной геометрией 65
2. 2. 3 Флуктуации рассчитанного поля скорости 67
2. 3. Исследование характеристик течений в проливе Фрама 68
Выводы 76
Глава 3. Инверсный конечно-элементный метод определения трехмерного поля скоростей течений (IFEOM) .77
3.1. Конечно-элементная модель океана FEOM 78
3.1.1. Соотношения, используемые в модели... FEOM 78
3.1.2. Атмосферный фактор 81
3.1. 3. Конечно-элементная дискретизация 81
3.1.4. Коррекция скорости 83
3.1.5. Уравнение для потенциальной плотности 84
3.1.6. Дискретизация исходных формул 85
3. 2. Конструирование модели...IFEOM 87
3.2.1. Контролируемые и зависимые параметры 87
3.2.2. Строгие и слабые ограничения, целевая функция 89
3.2.3. Вывод сопряженных уравнений 90
3.2.4. Коррекция уровня возвышения водной поверхности 94
3.2.5. Дискретная формулировка IFEOM 95
Выводы 99
Глава 4. Результаты исследования характеристик океанических течений с помощью обратного конечно-элементного метода IFEOM и их обсуждение 100
4.1. Исходные данные для проведения расчетов 102
4.2. Анализ климатологических данных 104
4.3. Прогностическая оценка плотности баротропного потока . 108
4.4. Выбор значений весовых коэффициентов в целевой функции 117
4.5. Ассимиляция климатологических данных атласа Левитуса 118
4.6. Офаничения, накладываемые на градиент давления с глубиной 120
4.7. Ассимиляция климатологических данных атласа Левитуса с использованием офаничения на градиент давления с глубиной (Эксперимент LEV) 121
4. 8. Ассимиляция климатологических данных атласа Лозиера с использованием ограничения на градиент давления с глубиной. (Эксперимент LOZ) 127
4. 9. Замечания по поводу рассчитанного поля скорости 130
4.10. Исследование величины объемных транспортов через некоторые гидрологические секции в северной Атлантике 130
4.11. Анализ годичной изменчивости объемных транспортов через некоторые гидрологические секции в северной Атлантике 140
Выводы 146
Заключение 147
Литература
