Чего не хватает для дистанционного зондирования стратификации верхнего слоя океана?

В работе рассматривается вопрос о принципиальной возможности восстановления основных параметров верхнего квазиоднородного слоя океана (его толщины, усреднённой по слою вихревой вязкости и стратификации пикноклина под ним) с использованием теоретической модели в предположении, что скорость течения на поверхности и напряжение ветра известны из наблюдений. Для этого мы рассмотрим динамику течения Экмана в новой двухслойной модели верхнего слоя океана, состоящего из двух слоёв с сильно различающейся постоянной вихревой вязкостью. Наличие стратификации проявляется в подавлении турбулентности и, следовательно, в намного меньшем значении вихревой вязкости по сравнению с усреднённой вихревой вязкостью νe1 в квазиоднородном слое. В рамках этой двухслойной модели было выведено и проанализировано общее решение, выраженное через функцию Грина. Было установлено, что спектральная составляющая частоты ω течения Экмана на поверхности «ощущает» присутствие стратифицированного слоя, когда глубина квазиоднородного слоя d меньше или сравнима с масштабом Экмана (2νe1/(f+ω))1/2, где f — параметр Кориолиса. Таким образом, в условиях сильного ветра, приводящего к большой вихревой вязкости νe1, глубину перемешанного слоя можно (в принципе) определить из наблюдений скорости ветра и скорости течения на поверхности. Мы пришли к выводу, что для восстановления параметров перемешанного слоя из данных о скорости ветра и скорости течения на поверхности теоретическая модель должна быть расширена с учётом эффектов стоксова дрейфа из-за поверхностных волн и возможности интенсивного перемешивания на нижней границе перемешанного слоя.

На английском языке
What do we need to probe upper ocean stratification remotely?
Shrira V.I.
Almelah R.B.

We consider whether it is possible in principle to retrieve the key parameters of the mixed layer in the upper ocean (its thickness, bulk eddy viscosity and the pycnocline stratification below) using a theoretical model, which assumes the surface velocity and wind stress to be known from observations. To this end we examine the dynamics of the Ekman current in the novel two-layer model of the upper ocean made of two layers with greatly differing constant eddy viscosities. The presence of stratification manifests itself through suppression of turbulence and, hence, in much smaller value of the eddy viscosity compared to the bulk eddy viscosity in the mixed layer. Within this two-layer model the general solution in terms of explicit Green's function has been derived and analyzed. It was found that a spectral component of frequency ω of the Ekman current on the surface "feels" the presence of the stratified layer when the mixed layer depth d is less or comparable to the Ekman scale (2νe1/(f+ω))1/2, where f is the Coriolis parameter. Thus, under conditions of strong wind resulting in large eddy viscosity νe1 , the depth of the mixed layer could be (in principle) inferred from the observations of wind and surface velocity. We conclude by stating, that to retrieve from the wind and surface velocity data the mixed layer parameters, the theoretical model has to be extended by taking into account the effects of the Stokes drift due to surface waves and the possibility of intense mixing at the bottom of the mixed layer.