Портянская Инна Иркутский государственный университет, Иркутск п. Большие Коты, Байкал, Россия 25 – 29 июня 2007 года Моделирование температурного режима. - презентация

1 Портянская Инна Иркутский государственный университет, Иркутск п. Большие Коты, Байкал, Россия 25 – 29 июня 2007 года Моделирование температурного режима в верхних слоев оз. Байкал по данным наблюдений 2000– 2001гг. Юнит 7

2 Описание эксперимента Начиная с 90х годов на базе Байкальского нейтринного телескопа НТ-2000, ведутся гидрофизические наблюдения водной среды озера Байкал. 2 3 – х мерный долговременный температурный мониторинг (совместно с EAWAG, Switzerland) Акустическое зондирование 3 –х мерный мониторинг свечения водной среды Долговременные измерения оптических свойств среды Долговременные измерения геоэлектрического поля Исследование процесса формирования донных отложений (совместно с EAWAG, Switzerland) п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года

3 3 Схематическое представление Байкальского нейтринного телескопа п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года 10-Нейтринный Телескоп NT-2000 Буйковые станции с оборудованием: 7 - гидрофизическим 5 - седиментологическим 12 – геофизическим – акустические маяки. 1-4 кабельные линии.

4 4 Мониторинг осуществляется при помощи температурных датчиков TR -1000, VEMCO, SBE-39. Разрешение составляет TR С VEMCO 0,01 С SBE С Точность TR-100 ± 0.05 С SBE-39 ± С п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года Начиная с 1999 года в рамках проекта исследований на нейтринном телескопе НТ-2000, производится непрерывный пространственный мониторинг температурного режима водной среды озера Байкал.

5 В результате получены данные, отражающие поведение температуры на различных глубинах в течение года. Следует отметить, что по данным наблюдений 1999 – 2006г.г. поведение температур на горизонтах в среднем повторяется из года в год 5 п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года

6 6 Описание модели Описывает поглощение солнечного тепла водой в зависимости от глубины При α < 0, статически устойчивое состояние воды При α > 0, неустойчивое состояние воды Где параметр α характеризует устойчивость или неустойчивость элемента воды на заданной глубине. Основным элементом модели является одномерное уравнение теплопроводности Зависимость коэффициента температуропроводности от глубины

7 Результат моделирования Исходя из предложенного поведения температуропроводности, а также ее зависимости от времени и глубины и, зная значение температуру на поверхности, мы с хорошей точностью воспроизводим наличие выравнивания температур приповерхностной области в весенний и осенний периоды 7 п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года

8 8 С его учетом уравнение теплопроводности примет вид: Для уточнения модель была дополнена слагаемым, учитывающим вертикальный массоперенос. Для нахождения значений коэффициентов была решена обратная задача. на поверхности T( z 0,t ) = T 0 ( t ), на условной нижней границе деятельного слоя T ( z 1, t ) = T 1 ( t ). В качестве T 0 ( t ) и T 1 ( t ) были взяты временные ряды температуры на соответствующих границам горизонтах. Граничные условия:

9 9 п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года Результаты реконструкции параметров по среднему температурному ходу Годовая эволюция температуропроводности Диапазон значений от молекулярного ~ м 2 /с до м 2 /с

10 10 Годовая эволюция коэффициента вертикального массопереноса то есть коэффициент массопереноса, играет роль только при восстановлении тонкой структуры профиля и в случае аномальной вариации температуры, когда нарушается естественный ход установления профиля температуры. Результаты реконструкции параметров по среднему температурному ходу Порядок значений не превышает см/с п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года

11 1 Годовая эволюция коэффициента вертикального массопереноса п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года

12 Результаты реконструкции параметров по суточным вариациям температурного режима Годовой ход коэффициента температуропроводности п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года 12 Диапазон от молекулярного ~ м 2 /с до м 2 /с

13 Результаты реконструкции параметров по суточным вариациям температурного режима Годовой ход коэффициента вертикального массопереноса Диапазон значений от см/с до см/с 12 п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года 1313

14 Годовой ход коэффициента вертикального массопереноса п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года

15 Результаты моделирования эволюции температурного профиля, с учетом полученных значений коэффициентов температуропроводности и вертикального массопереноса 15 п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года экспериментальные данные данные, полученные при моделировании

16 п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года Выводы 1616 Для реконструкции эволюции усредненного профиля в большинстве случаев достаточно варьировать только коэффициент температуропроводности. Коэффициент вертикального массопереноса, играет существенную роль только при восстановлении тонкой структуры профиля и в случаях вынужденной глубинной конвекции Своих максимальных значений вертикальный перенос достигает в периоды, предшествующие гомотермии Максимальные значения температуропроводности соответствуют периодам, предшествующим гомотермии Результаты моделирования не противоречат общим представлениям о динамических процессах в оз. Байкал, а полученные в рамках модели значения коэффициентов согласуются с результатами других исследований

17 проекта РНП НОЦ "Байкал" Министерства образования и науки Российского фонда фундаментальных исследований гранты , , , Работа выполнена при поддержке 15 п. Большие Коты, Байкал, 25 – 29 июня 2007 года