hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667320040048hydrophysics-122Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESОпределение диссипации бароклинной приливной энергии и связанного с ней коэффициента диапикнической диффузии как первый шаг оценивания роли приливных эффектов в формировании климатических характеристик моря ЛаптевыхThe Determination of Baroclinic Tidal Energy Dissipation and Its Related Diapycnal Diffusivity as the First Step in Estimating the Role of Tidal Effects in the Formation of the Laptev Sea’s Climatic CharacteristicsКаганБ. А.KaganB. A.

117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва

117997, Nahimovsky Pr., 36, Moscow

kagan@ioras.nw.ruТимофеевА. А.TimofeevA. A.

117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва

117997, Nahimovsky Pr., 36, Moscow

timofeev@ioras.nw.ruИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology RASRussian Federation2020031220211343949Copyright © Каган Б.А., Тимофеев А.А., 20212021Каган 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/122

Для определения диссипации бароклинной приливной энергии и связанного с ней коэффициента диапикнической диффузии привлекается высокоразрешающая версия трехмерной конечно-элементной гидростатической модели QUODDY-4, снабженная косвенным способом описания приливных эффектов. Последние параметризуются в терминах скорректированного (с учетом диапикнической диффузии) коэффициента вертикальной турбулентной диффузии. Коэффициент диапикнической диффузии находится из решения вспомогательной задачи о динамике и энергетике внутренних приливных волн. Полученное решение показывает, что коэффициенты вертикальной турбулентной и диапикнической диффузии, характеризующие интенсивность соответствующей диффузии, имеют близкие порядки величин, что поля климатических характеристик моря подвержены поэтому весьма заметным изменениям за счет индуцируемой внутренними приливными волнами диапикнической диффузии и что, следовательно, вывод, сделанный ранее, о важной роли приливных эффектов в формировании климатических характеристик Баренцева и Карского морей, предварительно остается в силе и для моря Лаптевых.

To determine baroclinic tidal energy dissipation and its related diapycnal diffusivity, we have used a high-resolution version of the 3D finite-element hydrostatic model QUODDY-4, equipped with an indirect means for describing tidal effects. The latters are parameterized in the terms of a corrected (with account for diapycnal diffusion) vertical eddy diffusivity. A diapycnal diffusivity is found from the solution of an auxiliary task on dynamics of internal tidal waves (ITWs). The derived solution shows that the vertical eddy and diapycnal diffusivities have nearby orders of magnitude, that the fields of climatic characteristics in the sea are subjected to quite marked changes due to ITW-induced diapycnal diffusion and that, hence, the conclusion obtained early, concerning an important role of tidal effects in the formation of regional climates of the Barents and Kara Seas remains valid for the Laptev Sea as well.

диссипация бароклинной приливной энергиикоэффициенты вертикальной турбулентной и диапикнической диффузиимоделированиеморе Лаптевыхbarotropic tidal energy dissipationthe vertical eddy and diapycnal diffusivitiesmodelingthe Laptev SeaРабота выполнена в рамках государственного задания (тема 0149–2019–0015).ReferencesКаган Б.А., Софьина Е.В. О пространственной изменчивости диссипации бароклинной приливной энергии в океане и связанной с ней диапикнической диффузии в Баренцевом море // Океанология. 2015. Т. 55, № 1. С. 26–31.Kagan B.A., Sofina E.V. The spatial variability of the baroclinic tidal energy dissipation and the associated diapycnal diffusion in the Barents Sea. Oceanology. 2015, 55, 20–24. doi:10.1134/S0001437015010075Каган Б.А., Софьина Е.В., Тимофеев А.А. Влияние приливов на климатические характеристики Карского моря в безледный период // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55, № 2. С. 51–60.Kagan B.A., Sofina E.V., Timofeev A.A. The Tidal Effect on Climatic Characteristics of the Kara Sea in the Ice-Free Period. Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2019, 55, 188–195. doi: 10.1134/S0001433819020087Jayne S.R., St. Laurent L.C. Parameterizing tidal dissipation over rough topography // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28. N 5. P. 811–814.Jayne S.R., St. Laurent L.C. Parameterizing tidal dissipation over rough topography. Geophys. Res. Lett. 2001, 28, 5, 811–814.Mueller M., Haak H., Jungclaus J.H., Suendermann J., Thomas M. The effect of ocean tides on a climate model simulation // Ocean Model. 2010. V. 35. N 4. P. 304–313.Mueller M., Haak H., Jungclaus J.H., Suendermann J., Thomas M. The effect of ocean tides on a climate model simulation. Ocean Model. 2010, 35, 4, 304–313.Ip 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.ps (дата обращения: 15.10.2020).Ip 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.ps (дата обращения: 15.10.2020).Environmental Working Group Joint US-Russian Atlas of the Arctic Ocean, Version 1. Oceanography Atlas for the summer period / Ed. by Tanis E., Timokhov L. Boulder, Colorado USA. NSIDC. 1997. doi: https://doi.org/10.7265/N5H12ZX4Environmental Working Group Joint US-Russian Atlas of the Arctic Ocean, Version 1. Oceanography Atlas for the summer period / Ed. by Tanis E., Timokhov L. Boulder, Colorado USA. NSIDC. 1997. doi: 10.7265/N5H12ZX4Padman L., Erofeeva S. A barotropic reverse tidal model for the Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L02303, doi: 10.1029/2003GL019003Padman L., Erofeeva S. A barotropic reverse tidal model for the Arctic Ocean. Geophys. Res. Lett. 2004, 31, L02303. doi: 10.1029/2003GL019003Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations // Month. Weather Rev. 1963. V. 91. N 3. P. 99–164.Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations. Month. Weather Rev. 1963, 91, 3, 99–164.Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Rev. Geophys. Space Phys. 1982. V. 20, N 4. P. 851–875.Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems. Rev. Geophys. Space Phys. 1982, 20, 4, 851–875.Osborn T.R. Estimates of the local rate of vertical diffusion from dissipation measurements // J. Phys. Oceanogr. 1980. V. 10, N 1. P. 83–89.Osborn T.R. Estimates of the local rate of vertical diffusion from dissipation measurements. J. Phys. Oceanogr. 1980, 10, 1, 83–89.Каган Б.А., Тимофеев А.А. Динамика и энергетика полусуточных приливов в море Лаптевых: результаты высокоразрешающего моделирования поверхностного прилива M2 // Фундам. прикл. гидрофиз. 2020. Т. 13, № 1. С. 15–23.Kagan 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. Fundamentalnaya i Prikladnaya Gidrofizika. 2020, 13, 1, 15–23. doi: 10.7868/S2073667320010025 (in Russian)Polzin K.L., Toole J.M., Ledwell J.R., Schmitt R.W. Spatial variability of turbulent mixing in the abyssal ocean // Science. 1997. V. 276, N 5309. P. 93–96.Polzin K.L., Toole J.M., Ledwell J.R., Schmitt R.W. Spatial variability of turbulent mixing in the abyssal ocean. Science. 1997, 276, 5309, 93–96.

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