Вестник Кольского научного центра РАН. 2013, №2.

УДК 551.464+557.465 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОСТИ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР ОБЛАСТИ РЕКА-МОРЕ И НАТУРНЫЕ ДАННЫЕ ПО КОЛЬСКОМУ ЗАЛИВУ С.И. Бардан1, Б.М. Долгоносое2 Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН 2Институт водных проблем РАН, г. Москва Аннотация Рассматриваются процессы переноса растворенных солей в зоне смешения (ЗС) река­ море для начальных стадий перемешивания. Использование уравнения конвективно­ диффузионного переноса примесей с переменным коэффициентом диффузии позволило выполнить анализ процессов, сопровождающих деформацию в малых окрестностях поверхностей раздела двух растворов, которые непрерывно растягиваются, что индуцирует двухсторонний приток жидкости к границе. По полученному аналитическому решению, в области границы раздела возникают градиентные микротечения, перпендикулярные линиям тока жидкости и оси удлинения поверхности раздела, которые образуют двухстороннюю гидродинамическую прослойку - запирающий слой, с эффектом блокирования диффузионного переноса ионов, что способствует сохранению свойств контактирующих жидкостей и общей устойчивости слоистых структур в ЗС. Представлены результаты натурных измерений для Кольского залива, подтверждающие теоретические выводы. Ламеллярная структура ЗС формируется в зонах начального контакта вод разного генезиса, откуда выходит устойчивый пучок изогалин 10-33%о, который распространяется вдоль слоя, содержащего изогалину 24.7%о, расширяясь с сильным замедлением и устойчивым углом наклона этой границы в ЗС река-море. Ключевые слова: область река-море, слоистые структуры, конвективно-диффузионный перенос, деформация границ контакта в растворах, торможение диффузионного переноса, барьерная обстановка, гидродинамический запирающий слой, фрактальный рельеф. Устойчивые структуры ламеллярного типа (слоистые) в прибрежных водах формируются везде, где приток материковых вод является достаточным для воспроизводства образующихся растворов [1-5]. В верхней части ЗС проходит снос осолоняемых вод в сторону моря (стоковые течения), в ее нижней части - компенсационный перенос частично опресняемых морских вод из прибрежной зоны моря к материку (противотечение) [1, 4-7]. Растворы разных степеней разбавлений морских вод, упорядоченные в деятельном слое моря по плотности [2, 4, 6], образуют сложную систему каскадной трансформации примесей в ЗС вод разного генезиса [8]. По форме слоистого пакета смесей ЗС такие системы называют laminated structure in the mixing zone o f river and marine water (по международной терминологии, англ.) или ламеллами ЗС река-море. В целом всю область смешения принято рассматривать как ступенчатую, многослойную структуру [4, 5, 9, 10]. По материалам прямых наблюдений, подсистемы в ЗС выявляются по вертикальному распределению образуемых при перемешивании смесей: плотности (о), температуры (Г№) и солености (Л) [4]. Расслоение водной толщи и образование многочисленных поверхностей раздела - только одна из характерных особенностей ЗС [1, 11]. Благодаря различиям физико-химических свойств разных разбавлений морских вод, содержащих сильные соли-полиэлектролиты, разнообразные формы трансформации веществ проходят в смежных слоях ламелл ЗС: в пределах одного и того же сечения, перпендикулярного оси сноса стоковым течением [12-15]. Специфические свойства отдельных прослоек ЗС формируются под влиянием концентрационных разностей морских солей-полиэлектролитов в смежных парах образующихся растворов [2-4, 8, 16]. Под их влиянием, в разных прослойках ламелл проходит как формирование условий, так и физико­ химические процессы изменения миграционных форм примесей и состава смесей [3, 11, 15]. Особо выделим, что такие изменения сопровождаются практически полным самоочищением от 36