Proste modele warstwowe

Równania gradientu ciśnienia i ciągłości w modelach warstwowych

Koncepcja modeli warstwowych

Najprostszym sposobem symulacji cyrkulacji oceanicznej jest założenie, że ocean jest jednorodny pod względem gęstości. Taki model nie ma struktury pionowej. Jak omówiono w rozdziale 1.4, w oceanach występuje wyraźna główna termoklina/pyknoklina. Podpowierzchniowe maksimum pionowego gradientu gęstości może być wyidealizowane jako funkcja schodkowa, a naturalnym sposobem symulacji cyrkulacji oceanicznej jest traktowanie oceanu jako płynu dwuwarstwowego, używając głównej termokliny jako interfejsu. Niższa warstwa leży poniżej głównej termokliny; jest ona bardzo gruba i woda w tej warstwie porusza się znacznie wolniej niż ta powyżej głównej termokliny. Jako dobre przybliżenie można przyjąć, że płyn w dolnej warstwie jest prawie w stagnacji. Taki model ma tylko jedną aktywną warstwę; nazywany jest modelem o zmniejszonej grawitacji. Zaletą modelu o zredukowanej grawitacji jest jego zdolność do uchwycenia pierwszego baroklinicznego trybu cyrkulacji i głębokości głównej termokliny. Dodając jeszcze jedną warstwę do standardowego modelu zredukowanej grawitacji, uzyskuje się model 2½-warstwowy, który również jest omawiany w tym rozdziale. Porównanie tych modeli jest przedstawione na Rysunku 4.1.

W pewnym sensie, model o zredukowanej grawitacji jest równoważny użyciu tylko dwóch siatek we współrzędnej gęstości. Podobnie, modele wielowarstwowe są wysoce okrojonymi modelami we współrzędnej gęstości.