Кіріспе

Сұйықтың айналуы және сұйықтың турбулентті ағым режимі кезінде пайда болатын кері ағым. Сұйықтық динамикасында, бұрқасын – сұйықтың айналуы және сұйықтың турбулентті ағым режимі кезінде пайда болатын кері ағым. Қозғалмалы сұйықтық, нысанның артында төмен ағынмен келетін сұйықтықтан бос кеңістік жасайды. Нысанның артындағы сұйықтық бұл бос кеңістікке ағып, нысанның әр шетінде сұйықтықты айналдырады, содан кейін нысанның артында қысқаша кері ағым пайда болып, нысанның арт жағына қарай ағып өтеді. Бұл құбылыс, жылдам ағынмен өтетін өзендердегі үлкен таулы жерлердің артында табиғатта байқалады. Бұрқасын – сұйықтықтың жалпы ағынынан ауытқуын қамтитын қозғалыс. Бұралу – бұрқасынға мысал. Алайда, бұралу сияқты қарапайым емес бұрқасындар да бар. Мысалы, Россби толқыны – бұл орташа ағымнан ауытқу болып табылатын толқындылық, бірақ бұралудың жергілікті жабық ағын сызықтарына ие емес.

Инженерлік жұмыстағы айналымдар мен айналымдар

Сұйықтың айналуға бейімділігі ішкі жану қозғалтқыштарында отын мен ауаның жақсы араласуын қамтамасыз ету үшін пайдаланылады. Сұйықтық механикасы және тасымалдану құбылыстарында, маңайлау – сұйықтықтың қасиеті емес, турбулентті ағынның орны мен бағытынан туындайтын күшті айналмалы қозғалыс.

Гемодинамика

Гемодинамика – қан айналымы жүйесіндегі қан ағынын зерттейтін ғылым. Артериялық ағаштардың түзу бөліктеріндегі қан ағыны көбінесе ламинарлық (жоғары, бағытталған қабырғалық кернеу) болады, бірақ жүйедегі тармақтар мен иілімдер турбулентті ағын тудырады. Турбулентті ағын құбылыстарынан алынған мәліметтер сұйықтықтарды толық араластыру және өнеркәсіптік процестердегі реакция жылдамдығын арттыру үшін қолданылатын сұйықтық ағыны режимдеріндегі түрлі өзгерістерді модельдеуге пайдаланылды.

Сұйықтық ағыны және ластануды бақылау

Мұхит және атмосфера ағымдары бөлшектерді, қалдықтарды және тірі организмдерді бүкіл әлемге таратады. Фитопланктон сияқты организмдердің тасымалы экожүйелерді сақтау үшін маңызды, бірақ мұнай және басқа да ластағыштар да ағыммен араласып, ластануды бастапқы көзінен алысқа жеткізе алады. Бұрқасын тәрізді құрылымдар қоқысты және басқа да ластағыш заттарды шоғырланған аймақтарға жинақтап, зерттеушілер оларды тазалау және ластанудың алдын алу үшін қадағалап отыр. Табиғи су қоймаларындағы бұрқасынды құрылымдардың нәтижесінде пластиктердің таралуын және қозғалысын Лагранж көлігі модельдерін пайдаланып болжауға болады. Мезомасштабты мұхит бұрқасындары полюске жылу беруде және әртүрлі тереңдіктегі жылу градиенттерін сақтауда маңызды рөл атқарады.

Қоршаған орта ағыны

Түрбілену және тағдырлы көлік құбылыстарымен байланысты айналдыру дамуын модельдеу, қоршаған орта жүйелерін түсіну үшін маңызды. Қоршаған орта ағындарындағы бөлшектік және еріген қатты заттардың тасымалын түсіну арқылы ғалымдар мен инженерлер ластану оқиғаларына тиімді жол беру стратегияларын жасай алады. Айналдыру түзілімдері өзендер, көлдер, мұхиттар және атмосфера сияқты қоршаған орта ағындарындағы еріген заттар мен бөлшектердің тағдыры мен тасымалдануында маңызды рөл атқарады. Қабатталған жағалау эстуарийлеріндегі судың жоғары көтерілуі, шекаралық қабаттан қоректік заттарды бөліп, шұңқырлар құрайтын динамикалық айналдырулардың пайда болуын қамтамасыз етеді. Жағалау сулары, желмен қозғалатын жоғарғы және су қоймасының түбіндегі төменгі шекараларға жақындығының арқасында, қоректік заттар мен ластаушы заттарды тасымалдауда күрделі рөл атқарады.

Мезомасштабты мұхит омыртқалары

Океанда бұрқасын жиі кездеседі, олардың диаметрі сантиметрден жүздеген шақырымға дейін жетеді. Ең кішкентай бұрқасын бірнеше секундқа созылуы мүмкін, ал үлкендері бірнеше айдан жылдарға дейін сақталуы мүмкін. Диаметрі шамамен 10 және 500 км (6 және 300 миль) аралығында болатын және бірнеше күннен бірнеше айға дейін сақталатын бұрқасын океанографияда мезомасштабты бұрқасын деп атайды. Мезомасштабты бұрқасын екі категорияға бөлуге болады: кедергілердің айналасындағы ағыннан туындайтын статикалық бұрқасын (анимацияны қараңыз) және бароклиникалық тұрақсыздықтан туындайтын өткінші бұрқасын. Мұхиттың теңіз беті биіктігінің градиенті болғанда, Антарктика айналмалы ағысы сияқты ағыс немесе ток пайда болады. Бұл ағыс бароклиникалық тұрақсыз жүйенің бір бөлігі ретінде иіліп, бұрқасын жасайды (бұл иіліп жатқан өзеннің бұқа көлін қалыптастыруымен ұқсас). Мезомасштабты бұрқасынның осы түрлері Гольфстрим, Агульхас ағысы, Курошио ағысы және Антарктика айналмалы ағысы сияқты көптеген ірі мұхит ағыстарында байқалды. Мезомасштабты мұхит бұрқасы бұрқасын ортасынан дөңгелек қозғалыспен айналатын ағындармен сипатталады. Бұл ағындардың айналу бағыты циклондық немесе антициклондық болуы мүмкін (мысалы, Хайда бұрқасыны). Океандық бұрқасын әдетте бұрқасынның сыртындағы судан өзгеше су массаларынан тұрады. Яғни, бұрқасын ішіндегі судың температурасы мен тұздылығы бұрқасын сыртындағы судан өзгеше болады. Бұрқасынның су массасының қасиеттері мен оның айналуы арасында тікелей байланыс бар. Жылы бұрқасын антициклондық, ал суық бұрқасын циклондық айналады. Бұрқасынмен байланысты күшті айналым болуы себепті, олар теңіздегі әскери және коммерциялық операциялар үшін маңызды. Сонымен қатар, бұрқасын қозғалғанда аномальды түрде жылы немесе суық суды тасымалдайтындықтан, олар мұхиттың белгілі бір бөліктеріндегі жылу алмасуына маңызды әсер етеді.

Басты жыртқышқа әсер ету

Субтропикалық Солтүстік Атлантикада циклоникалық және антициклоникалық айналымдар кездеседі, олар тиісінше жоғары және төмен хлорофилл концентрациясымен байланысты. Хлорофиллдің болуы және жоғары деңгейдегі хлорофилл бұл аймақта фитопланктонның жоғары биомассасын қамтамасыз етеді, сондай-ақ тік бағытталған қоректік заттардың ағыны мен биологиялық қоғамдастықтардың таралуына жағдай жасайды. Атлантиканың бұл аймағы теңіз шөлі ретінде танымал, бұл әртүрлі ірі пелагикалық балық популяциялары мен жоғары деңгейдегі хищниктердің болуына байланысты қызықты парадокс тудырады. Бұл мезомасштабты айналымдар жоғары хищниктер мен олардың жемістерінің осы айналымдарды қалай пайдаланатынын жақсырақ түсіну үшін азық тізбегі моделіне негізделген экожүйелік басқаруды дамытуға көмектесетіні көрсетілді. Гаубе және авторлар (2018) “Smart” позицияны немесе температураны жіберетін тагтар (SPOT) және Pop Up Satellite Archival Transmitting тагтар (PSAT) қолданып, екі әйел ақ акуланың (Carcharodon carcharias) қозғалысын және суға түсу әрекетін айналымдар ішінде қадағалады. Айналымдар теңіз бетінің биіктігі (SSH) және көлденең жылдамдыққа негізделген радиус шкаласы бойынша контурлар арқылы анықталды. Зерттеу көрсеткендей, ақ акулалар екі типтегі айналымға да суға түсті, бірақ циклоникалық айналымдарға қарағанда антициклоникалық айналымдарды үш есе артық таңдады. Сонымен қатар, Гольфстрим айналымдарында антициклоникалық айналымдар 57%-ға жиі кездеседі және ашық мұхит айналымдарымен және Гольфстрим циклоникалық айналымдарымен салыстырғанда көбірек және тереңірек суға түсулерді қамтиды. Бұдан бөлек, жемдік популяциялар осы айналымдардың ішінде кеңірек таралуы мүмкін, бұл үлкен әйел акулаларды осы мезопелагикалық аймақта азық іздеуге тартады. Бұл суға түсу үлгісі күндізгі вертикальды миграцияны ұстануы мүмкін, бірақ осы аймақтағы жемдерінің биомассасы туралы қосымша мәліметтер болмаса, осы тұжырымдарды тек осы мән-жайларға сүйене отырып жасау мүмкін емес. Мезопелагикалық аймақтағы биомасса әлі толық зерттелмеген, сондықтан бұл қабаттағы балықтардың биомассасы төмен бағаланған болуы мүмкін. Осы биомассаны дәл өлшеу коммерциялық балық аулау өнеркәсібіне пайда әкелуі мүмкін, оларға осы аймақта қосымша балық аулау алаңдарын ұсынуы мүмкін. Сонымен қатар, ашық мұхиттағы осы аймақты жақсырақ түсіну және осы аймақтағы балықтарды алып тастаудың осы пелагикалық азық тізбегіне тигізетін әсерін зерттеу, осы азық көзіне тәуелді балық популяциялары мен жоғары деңгейдегі хищниктер үшін маңызды, сондай-ақ экожүйеге негізделген басқару жоспарларын жақсартуға көмектеседі.