Physics of lakes. Volume 3: Methods of understanding lakes as components of the geophysical environment / Физика озер. Том 3: Методы изучения озер как компонентов геофизической среды

Красной нитью этого тома является идея подставления различных методов исследования процессов, происходящих в реальных озёрах. Часть I посвящена подходам и техникам численного моделирования, приложенным к демонстрации отклика озера на ветровое воздействие. Она начинается с представления баротропных и бароклинных течений и распределений температуры воды, формирующихся в озере Цюрих в результате действия различных ветровых сценариев. Результаты показывают, что модели, интегрированные по глубине, дают адекватное распределение скоростей течений только в очень ограниченном числе ситуаций; при этом достижение достоверных и устойчивых результатов для полей течений и распределения температуры воды в многослойных моделях требует тщательного подбора распределения толщин слоёв и их числа, а также горизонтальных и вертикальных коэффициентов турбулентного обмена. Далее всесторонне обсуждаются варианты применения численной реализации основных уравнений движения и сравниваются численные методы моделирования процессов, в которых доминирует конвекция. Исследование различных численных интерпретаций членов адвекции и параметризации подсеточной турбулентности указывает, что для реалистичного воспроизведения динамики металимниона, включая возможные процессы перемешивания в нём, необходимо использование схемы сквозного счёта (shock-capturing) и схемы с ограничением потока (TVD).

Традиционные средства измерений и методы натурных наблюдений, а также процедуры лабораторного экспериментирования изложены в Части II. В ней представлены основные принципы действия наиболее используемых в натурных измерениях сенсоров и измерителей скорости течения, температуры, электропроводности, давления, оптических свойств воды, а также обсуждены преимущества и ограничения традиционных методов исследования, таких как долговременная регистрация с использованием стационарных или дрейфующих буёв, зондирование и профилирование с судна, отбор проб и т.п. Цель этой части - помочь читателю выработать ясное понимание того, что и как измеряется в озёрах, привлечь внимание к вопросам точности, качества, надёжности данных, подчеркнуть, что натурный эксперимент должен быть тщательно спланирован в соответствии с конкретными идеями исследователя - т.е., ввести его в науку натурного экспериментирования. Третья глава этой части посвящена идеям анализа подобия и размерностей, применяемых затем к транспорту осадка, который взвешен в турбулентной среде и/или движется, подобно детриту на дне озера. <...>