ВЛИЯНИЕ ВЗВЕСЕЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА

Вестник Московского университета. Серия
66
динат. Например, если задана функция
z 0 = Bv0 та­
из априорных сооб­
6.
z 0 , то метод
соответствующим образом должен быть изменен.
7.
кая, что решение уравнения
(1)
Винокуров В.А" Гапоненко ЮЛ.
с.
ражений следует искать в окрестности
1987.
Статья написана во время научной командировки
поставленных задач в гильбертовых пространствах. Тар­
ту,
совой поддержке Немецкого научно-исследователь­
436 RUS 17/61/98).
России
-
9.
Ра­
бота поддержана также программой «Университеты
фундаментальные исследования» (грант
цедуры в некорректных задачах. М.,
методы
решения
некорректных задач.
W., Hanke
Тихонов А.Н., Леонов А.С, Ягола А.Г. Нелинейные некор­
ректные задачи. М.,
1995.
3.
Будак Б.М" Виньоли А" Гапоненко ЮЛ.
4.
Бакушинский А.Б" Гончарский А.В. Итеративные методы
1969. 184.
с.
11
ДАН СССР.
12.
М, NеиЬаиеr А.
рон.
1998. №2.
No. 2. Р. 75).
С.
тематики.
1998. 4,
11
Вести. Моск. ун-та. Физ. Аст­
(Мoscow
62
Леонов А.С, Ягола А.Г.
13.
Regularization of Inverse
Dordrecht, 1996.
Леонов А.С, Ягола А.Г.
12.
М.,
1990.
2.
Н.
С.
ProЫems.
Численные
1986.
W. The Theory of Tikhonov Regularization for
Fredhohn Equations ofthe First Kind. Boston, МА, 1984.
1О. Groetsch
11. Engl
Тихонов А.Н., Гончарский А.В" Степанов В.В" Ягола А.Г.
1.
1982.
Вайникко Г.М" Веретенников А.Ю. Итерационные про­
4-5220).
Литература
1982. 263.
Вайникко Г.М. Методы решения линейных некорректно
8.
первого автора в г. Зиген (Германия) при финан­
(грант
ДАН СССР.
277.
Танана В.П., Рекант М.А" Янченко С.И. Оптимизация
Случай, когда операторы А и В заданы с ошиб­
(DFG)
11
1999. No 2
методов решения операторных уравнений. Свердловск,
ками, будет рассмотрен в последующих публикациях.
ского общества
Физика. Астрономия.
3.
11
№3. С.
University Phys. Bull. 1998.
Журн. фундамент. и прикл. ма­
1029.
Рисе Ф" Сёкефальди-Надь Б. Лекции по функционально­
14.
му анализу. М.,
1979.
в некорректных задачах. М., 1989.
5. Leonov A.S" Yagola A.G. 11 Inverse ProЫems. 1998. 14. Р. 1539.
Поступила в редакцию
30.12.98
ГЕОФИЗИКА
УДК
551.465.63
ВЛИЯНИЕ ВЗВЕСЕЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА
МЕЖДУ ОКЕАНОМ И АТМОСФЕРОЙ
Ю. Г. Смирнова, Е. В. Караваева, Г. Г. Ху~щжуа
(кафедра физики атмосферы)
Лабораторные исследования показали, что потоки тепла с поверхности существенно зависят от
наличия взвесей в воде.
Известно, что в результате объемного поглощения
солнечной радиации и турбулентного перемешива­
интенсивность процессов обмена в системе океан-ат­
мосфера.
ния в океане формируется квазиоднородный поверх­
ностный слой (толщиной
rv
100
м), служащий тепло­
Вследствие селективного поглощения вся инфра­
красная часть (т. е. почти половина) солнечной ра­
вым резервуаром для всех процессов тепломассооб­
диации
мена в системе океан-атмосфера. Сами же процессы
воды
тепломассообмена (испарение, ИК-излучение и кон­
ся не только оптическими характеристиками самой
тактный теплообмен) имеют место практически на
воды,
поверхности океана, в слое толщиной
ганических взвесей в поверхностном дневном слое.
,. ._, 1 О
мкм (так
поглощается
[1].
но
в
первом
Интенсивность
и
же
метровом
поглощения
концентрацией
слое
определяет­
органических
и
неор­
называемый радиационный слой), формируя значи­
Изменение оптических характеристик верхнего мет­
тельные градиенты температуры на границе раздела
рового
фаз.
центрации органических и неорганических взвесей
Испарение и последующая конденсация водяно­
в
слоя
процессе
океана,
связанное
поглощения
с
изменением
солнечной
кон­
ИК-радиации,
го пара являются основными факторами в тепломас­
приводит к изменению ТПО, что ведет к измене­
сообмене между океаном и атмосферой и в форми­
нию
ровании погоды и климата на Земле. Температура
рой
интенсивности тепломассообмена с
атмосфе­
[2].
поверхности океана (ТПО) в соответствии с уравне­
Наблюдения за динамикой диссипативных струк­
нием Клапейрона-Клаузиуса, которое связывает ско­
тур у неравновесной границы контакта вода-воздух
рость изменения давления насыщенных паров у по­
были проведены в лабораторных условиях при помо­
верхности с поверхностной температурой, определяет
щи оригинальной аппаратуры. Измерения проводи-
Вестник Московского университета. Серия
а
296
Физика. Астрономия.
3.
295
е,к
,
1999. No 2
296
fJ,K
'\
'
67
296
.........................
.
.........
2
2
3
з
}
1
•
1
/
z,мм
\.
\
1
/ ,/
з
1
/
/
z,мм
2
/
1
fJ,K
z,мм
Профили температуры в поверхностном слое воды в отсутствие дополнительного прогрева (а) и при облучении
поверхности галогенной лампой накаливания в течение
1
мин при
линия) и в воде с примесью ила в концентрации
лись в пресной воде без примесей и в воде со взвешен­
ным нурекским илом, взятым в концентрации
0,3
и
г/л при облучении поверхности воды источником
света с регулируемой яркостью (галогенная лампа на­
0,5
0,3
180 (6)
и
(штриховая) и
220
0,5
В (в) в чистой воде (сплошная
г/л (штрих-пунктир)
на которого возрастает по мере увеличения прогрева
и концентрации взвешенного вещества. Растет тем­
пература
ют
поверхности
градиенты
воды,
существенно
температуры,
возраста­
следовательно,
возрас­
кВт,
тают и тепловые потоки. Так, если для чистой воды
спектр излучения которой близок к спектру излуче­
рассчитанные потоки тепла имеют значения 100 (а),
450 (6) и 640 Вт/м 2 (в), то для воды с концентрацией
ила 0,3 г/л потоки принимают значения 160, 600 и
700 Вт/м 2 , а для концентрации ила 0,5 г/л - 160, 620
и 920 Вт/м 2 соответственно.
каливания типа КГ
220-10000-5
мощностью
1
ния Солнца).
Регистрация температуры проводилась методом
термозондирования. В качестве датчика температуры
использовалась дифференциальная термопара. Изме­
Таким образом, эксперимент подтвердил, что по­
рительный спай состоял из сваренных встык медной
и константановой проволок (диаметром
мкм), на­
токи тепла с поверхности существенно зависят от на­
тянутых на П-образный держатель, перемещавшийся
личия взвесей в воде, так как происходит перераспре­
со скоростью
деление тепла по глубине и изменение температурно­
15
30
см/с. Спай сравнения и электрон­
ный усилитель размещались в герметичном контей­
го режима тонких поверхностных слоев.
нере, который был помещен под воду. Абсолютная
Особый интерес для экологии океана представля­
ет фитопланктон как фактор, приводящий к усиле­
температура контейнера измерялась независимо пла­
тиновым
до
точностью
нию интенсивности тепломассообмена, а также на­
Доверительный интервал для измеренных
личие взвесей в шельфовой зоне океана из-за антро­
термометром
0,05 ° С.
сопротивления
значений температуры составлял
тью а=
с
0,1 ° С
с вероятнос­
0,95 [3].
погенного загрязнения. Живая материя эволюциони­
рует,
На рисунке приведены характерные профили тем­
поэтому
видовое
изменение
планктона
может
привести к изменению оптических характеристик на
пературы у поверхности воды. Были вычислены со­
больших акваториях океана и влиянию на погоду и
ответствующие
климат Земли.
воздух
q"'E .
значения
потоков
тепла
от
воды
в
Расчет потоков проводился в соответ­
ствии с законом Фурье: q"'E = -Л grad В( z = О), где
,\=О, 6 Вт/(м· К), а grad B(z =О) определялся из про­
филя температуры. Из рисунка видно, что при вы­
бранных условиях эксперимента в отсутствие допол­
нительного прогрева лампой сверху (рисунок, а) в
Работа
го
пряжением
180
и
220
В (рисунок,
6
1
мин с на­
и в) профили
температуры в поверхностном слое существенно из­
при
поддержке
фундаментальных
Российско­
исследований
(грант
Литература
1.
Хунджуа Г.Г., Аксенов В.Н.
№
2.
1.
с.
11 Изв.
АН СССР , ФАО.
Караваева Е.В" Китаева В.Л" Хунджуа Г.Г.
1995. №3.
University Phys. Bull. 1995. No. 3. Р. 73).
3.
1986.
96.
Моск. ун-та. Физ. Астрон.
примесью ила близки. После облучения поверхнос­
ти воды лампой накаливания в течение
выполнена
98-05-64113).
поверхностном слое возникает холодная пленка, при­
чем профили температур для чистой воды и воды с
фонда
С.
76
11
Вести.
(Мoscow
Хунджуа Г.Г., Аксенов В.Н., Андреев Е.Г. и др.// Метео­
рология и гидрология.
1995.
№
1.
С.
32.
меняются. На некотором расстоянии от поверхнос­
Поступила в редакцию
ти
20.01.98
регистрируется
максимум
температуры,
величи-