hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2023.16(2)-5hydrophysics-1215Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESВысокоразрешающее моделирование поверхностного полусуточного прилива M2 в Восточно-Сибирском море: его динамика и энергетикаHigh-Resolving modeling of the surface semidiurnal M2 tide in the East-Siberian Seahttps://orcid.org/0000-0003-0637-3636КаганБ. А.KaganB. A.

КАГАН Борис Абрамович

РИНЦ Author ID: 1171, Scopus Author ID: 7005584755, WoS ResearcherID: AAD-1931–2021

117997, Москва, Нахимовский проспект, 36

Kagan, Boris A.

РИНЦ Author ID: 1171, Scopus Author ID: 7005584755, WoS ResearcherID: AAD-1931–2021

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow

kagan.ba@spb.ocean.ruhttps://orcid.org/0009-0009-3680-3220ТимофеевА. А.TimofeevA. A.

ТИМОФЕЕВ Андрей Александрович

РИНЦ Author ID: 69284, Scopus Author ID: 57208159130, WoS ResearcherID: AAB-4597–2021

117997, Москва, Нахимовский проспект, 36

Timofeev, Andrey A.

РИНЦ Author ID: 69284, Scopus Author ID: 57208159130, WoS ResearcherID: AAB-4597–2021

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow

timofeev.aa@spb.ocean.ruИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian Federation2023260720231626472Copyright © Каган Б.А., Тимофеев А.А., 20232023Каган Б.А., Тимофеев А.А.Kagan B.A., Timofeev A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1215

В рамках высокоразрешающей версии трехмерной конечно-элементной гидростатической модели QUODDY-4 воспроизведены поля динамических характеристик (амплитуды и фазы приливных колебаний уровня и эллипсов баротропной приливной скорости), отвечающих поверхностному полусуточному приливу M2 в безлёдном Восточно-Сибирском море. Показано, что соответствующая приливная карта моря включает 4 реальные амфидромии левого вращения, обязанные своим существованием интерференции встречных прогрессивных волн Пуанкаре в южной части моря, 1 ложную амфидромию с центром на о. Новая Сибирь и 4 мелкомасштабные амфидромии, обусловленные интерференцией встречных волн Кельвина. Из них 3 образуются в узких проливах, расположенных в окрестности о-вов Большой и Малый Ляховский и 1 — на входе в Чаунскую губу. В свою очередь, баротропная приливная скорость в области максимума в северо-западной части моря достаточно высока (достигает нескольких десятков см/с), а за пределами максимума ее поле имеет полосчатую структуру, в которой баротропная скорость не превышает 10 см/с. Приводятся поля средних (за приливный цикл) интегральных по глубине составляющих бюджета баротропной приливной энергии (плотности энергии, ее адвективного переноса, горизонтального волнового потока и скорости диссипации за счет придонного трения). Сравнение модельных значений приливных колебаний уровня с данными его мареографных измерений приводит к заключению, что оценка их соответствия может быть признана удовлетворительной, учитывая сравнительно небольшие амплитуды прилива в море в целом.

In the framework of a high-resolving version of the 3D finite-element hydrostatic model QUODDY-4 we have simulated the fields of dynamic characteristics (amplitudes and phases of tidal elevations and barotropic tidal velocity ellipses) corresponding to the surface semidiurnal M2 tide in the no-ice East-Siberian Sea. It is shown that the obtained tidal chart has a complex structure, determined by 4 real amphidromes of left rotation which are induced by interference of counter-coming progressive Poincare waves in the southern part of the sea, 1 fake amphidrome with the center upon the Novaya Sibir Isl. and 4 small-scale amphidromes caused by interference of counter-coming Kelvin waves, from which 3 are formed in the narrow straits in the region of Bolshoy and Maly Lyahovsky Isls. and 1 near the entrance of the Chaunskaya Guba. Tidal amplitudes in the vicinity of the Novaya Sibir Isl. achieve 20–30 cm, whereas in the remaining part of the sea they are comparatively small and do not exceed 5–10 cm. Accordingly, the field of barotropic tidal velocities in the north-western part of the sea basically consists of high values (they are tens of cm/s), but in the other parts of the sea barotropic velocities are small (lower then 10 cm/s) and their field has a band structure. The fields of the averaged (over a tidal cycle) integrated in depth constituents of the barotropic tidal energy budget (namely, the barotropic tidal energy density, the advective transport and the horizontal wave flux per unit length of this energy and the rate of its dissipation due to the bottom friction) are presented. Also, a comparison of predicted tidal elevations with the mareographic level measurement data states that an estimate of their agreement may be considered as satisfactory taking into account that the tidal amplitudes in the sea as a whole are small.

моделированиеповерхностный полусуточный приливприливные колебания уровня и приливные скоростибюджет баротропной приливной энергииВосточно-Сибирское мореmodelingsurface semidiurnal tidesurface tidal elevationsbarotropic tidal velocitiesbarotropic tidal energy budgetthe East-Siberian SeaРабота выполнена в рамках государственного задания (тема FMWE-2021-0014).This work was performed within the framework of the state assignment (theme FMWE-2021–0014).ReferencesKowalik Z., Proshutinsky A. Yu. The Arctic Ocean tides // The Polar Oceans and their role in shaping the global environment. Geophys. Monogr. Ser., Vol. 85, Eds. O.M. Johanessen et al., AGU, Washington, D.C. 1994. P. 137–158. doi:10.1029/GM085p0137Kowalik Z., Proshutinsky A. Yu. The Arctic Ocean tides. In: The Polar Oceans and their role in shaping the global environment. Geophys. Monogr. Ser., Vol. 85, Eds. O.M. Johanessen et al., AGU, Washington, D.C. 1994, P. 137–158. doi:10.1029/GM085p0137. doi:10.1029/GM085p0137Прошутинский А.Ю. Полусуточные приливы Северного Ледовитого океана по результатам моделирования // Труды ААНИИ. 1993. Вып. 429. С. 29–44.Proshutinsky A. Yu. Semidiurnal tides in the Arctic Ocean from modeling results. Trudy AANII. 1993, 429, 29–44 (in Russian).Поляков И.В., Дмитриев Н.Е. Прилив M2 в Северном Ледовитом океане. Структура баротропного прилива // Метеорология и гидрология. 1994. № 1. С. 56–68.Polyakov I.V., Dmitriev N.E. M2 tide in the Arctic Ocean: Structure of a barotropic tide. Meteorologiya i Gidrologiya. 1994, 1, 56–68 (in Russian).Padman L., Erofeeva S. A barotropic reverse tidal model for the Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31. L02303. doi:10.1029/2003GL019003Padman L., Erofeeva S. A barotropic reverse tidal model for the Arctic Ocean. Geophysical Research Letters. 2004, 31(2), L02303. doi:10.1029/2003GL019003Ip J.T.C., Lynch D.R. QUODDY-3 User’s Manual: Comprehensive coastal circulation simulation using finite elements: Nonlinear prognostic time-stepping model. Report Number NML-95–1, Thayer School of Engineering, Darthmouth College, Hanover, New Hampshire, 1995, 46 p. URL: http://www-nml.dartmouth.edu/Publications/internal_reports/NML-95–1/95–1/Q3_3.psIp J.T.C., Lynch D.R. QUODDY-3 User’s Manual: Comprehensive coastal circulation simulation using finite elements: Nonlinear prognostic time-stepping model. Report Number NML-95–1, Thayer School of Engineering, Darthmouth College, Hanover, New Hampshire, 1995, 46 p. URL: http://www-nml.dartmouth.edu/Publications/internal_reports/NML-95–1/95–1/Q3_3.psMellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Rev. Geophys. Space Phys. 1982. Vol. 20, No. 4. P. 851–875. doi:10.1029/RG020i004p00851Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems. Reviews of Geophysics and Space Physics. 1982, 20(4), 851–875. doi:10.1029/RG020i004p00851Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations // Mon. Wea. Rev. 1963. Vol. 91, No. 3. P. 99–164. doi:10.1175/1520–0493(1963)091<0099:GCEWTP>2.3.CO;2Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations. Mon. Wea. Rev. 1963, 91(3), 99–164. doi:10.1175/1520–0493(1963)091<0099:GCEWTP>2.3.CO;2Каган Б.А., Тимофеев А.А. Динамика и энергетика поверхностных и внутренних полусуточных приливов в Белом море // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41, № 4. С. 550–566.Kagan B.A., Timofeev A.A. Dynamics and energetics of surface and internal semidiurnal tides in the White Sea. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2005, 41(4), 498–512.Каган Б.А., Тимофеев А.А. Динамика и энергетика полусуточных приливов в море Лаптевых: результаты высокоразрешающего моделирования поверхностного прилива M2 // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 1. С. 15–23. doi:10.7868/S2073667320010025Kagan B.A., Timofeev A.A. Dynamics and energetics of tides in the Laptev Sea: The results of high-resolving modeling of the surface semidiurnal tide M2. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2020, 13(1), 15–23. doi:10.7868/S2073667320010025 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.