A mesoscale vortex in a small stratified lake
A mesoscale vortex in a small stratified lake
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小型分层湖中的中尺度涡旋
DOI：
10.1007/s10652-008-9101-8
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发表时间：
2008
影响因子：
2.2
通讯作者：
S. Golosov
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
G. Kirillin;C. Engelhardt;S. Golosov
用卫星跟踪的准拉格朗日漂移器进行的野外试验揭示了小层化湖Stechlin中的中尺度涡旋结构。该涡旋半径约200 m，沿西湾以300 m/d的速度沿着漂移，其旋转速度约为3 cpd。通过对涡旋运动的运动学特性分析，论证了固体的旋转特性。外推的涡漂移轨迹在一段时间之前的观测结合当地的风和假潮动力学的数据，允许跟踪涡的命运从其生成点。通过对内波振型的分析，揭示了内波振型与局部地形相互作用的涡旋产生机制，并指出中尺度涡旋的产生是湖泊环流的一个规律性特征。涡度分析表明，额外的能量供应旋转流，可能从反向级联的小尺度湍流运动的准二维湍流的典型特征。涡旋在从盆地尺度运动到小尺度边界混合的能量输送过程中起着重要作用。它们还可大大增加浮游植物和浮游动物分布的水平不均匀性，并促进溶解物质如营养物在沿岸的和深海区之间的迁移。地形产生的旅行涡旋代表了海洋和大气中天气涡旋的模拟，而它们在湖泊流体动力学中的作用实际上是未知的。
A mesoscale vortex structure in the small stratified Lake Stechlin has been revealed by field experiments with satellite-tracked quasi-lagrangian drifters. The vortex with a radius of about 200 m drifted at 300 m/day along the western bight of the lake with nearly constant rotation speed of 3 cpd. Analysis of kinematical properties of the vortex motion demonstrates solid body character of rotation. Extrapolation of the vortex drift trajectory over the period preceding the observations combined with data on local winds and seiche dynamics has allowed tracing the vortex fate from its generation point. The normal modes analysis of the internal seiching in the lake reveals the vortex generation mechanism to be the interaction of certain seiche modes with local bottom topography and suggests generation of the mesoscale vortices to be the a regular feature of the lake circulation. Analysis of vorticity suggests additional energy supply to rotational flow, possibly from inverse cascading of small-scale turbulent motions—a feature typical for quasi-2D turbulence. The vortices can play an important role in the energy transport from basin-scale motions to small-scale boundary mixing. They can also contribute significantly to the horizontal heterogeneity of phyto- and zooplankton distribution as well as to the transport of dissolved matter such as nutrients between littoral and profundal areas. The topographically generated traveling vortices represent an analog of the synoptic eddies in the Ocean and in the Atmosphere, whereas their role in the lake hydrodynamics is practically unknown.
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DOI：
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发表时间：
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