hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2026.19(2)-4jewjuyhydrophysics-1552Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESМоделирование приливной динамики пролива БуссольModeling tidal dynamics of the Bussol Straithttps://orcid.org/0000-0002-2377-5621РодионовА. А.RodionovА. А.

Родионов Анатолий Александрович, главный научный сотрудник, руководитель научного направления «Фундаментальная и прикладная гидрофизика», член-корреспондент РАН

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

rodionov.aa@spb.ocean.ruКлеваннаяМ. К.KlevannayaM. K.

Клеванная Марина Константиновна, учредитель

192212, Санкт-Петербург, Белградская ул., д. 16

marin-kl@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3891-3396ВанкевичР. Е.VankevichR. E.

Ванкевич Роман Евгеньевич, старший научный сотрудник, кандидат технических наук

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

rvankevich@mail.ruВольцингерН. Е.VoltzingerN. E.

Вольцингер Наум Евсеевич , старший научный сотрудник

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

lenna30@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0005-0374-486XРоманенковД. А.RomanenkovD. A.

Романенков Дмитрий Анатольевич, ведущий научный сотрудник, кандидат географических наук

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

dmromanenkov@yandex.ruИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian FederationООО «Кардинал-софт»РоссияLLC CARDINAL-SoftRussian Federation2026100820261924151Copyright © Родионов А.А., Клеванная М.К., Ванкевич Р.Е., Вольцингер Н.Е., Романенков Д.А., 20262026Родионов А.А., Клеванная М.К., Ванкевич Р.Е., Вольцингер Н.Е., Романенков Д.А.Rodionov А.А., Klevannaya M.K., Vankevich R.E., Voltzinger N.E., Romanenkov D.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/1552

Буссоль — самый глубокий и второй по ширине пролив в цепи островов Курильской гряды. Он доминирует в приливном транспорте из Охотского моря в Тихий океан, вентилируя его воды в слоях на глубине нескольких сотен метров. Горный рельеф пролива и его нерегулярная конфигурация определяют целесообразность моделирования в криволинейных гранично-согласованных координатах, отображающих физическую область краевой задачи на каноническую вычислительную область. В такой постановке выполнено высокоразрешающее моделирование чрезвычайно активной приливной динамики пролива в гидростатическом приближении. На открытых границах области задаются колебания уровня, вызванные суммарным приливом, содержавшим 14 гармоник, в течение синодического месяца 29,5 суток. Начальные и граничные условия по стратификации используют данные цифрового климатического атласа. Анализируются рассчитанные приливные течения в разные фазы приливного цикла. Оценены максимальные за расчетный период скорости течения и средний транспорт воды через пролив. Результаты моделирования указывают на важную роль подводного вулканического массива в особенностях приливной динамики пролива. Полученные результаты реалистичны в той мере, какую предоставляет гидростатическая постановка краевой задачи. В этом отношении работу следует рассматривать как предварительный шаг к более репрезентативному и полному (негидростатическому) моделированию динамики пролива Буссоль.

The Bussol Strait is the deepest and second-widest strait in the Kuril Islands chain. It dominates in tidal water transport from the Sea of Okhotsk to the North Pacific Ocean, ventilating its waters in layers at depths of several hundred meters. The strait’s mountainous topography and irregular configuration make it appropriate to model it using curvilinear boundary-fitted coordinates, which map the physical domain of the boundary-value problem onto the canonical computational domain. In this formulation, high-resolution modeling of the strait’s extremely active tidal dynamics was performed in a hydrostatic approximation. At the open boundaries of the domain, sea level fluctuations are specified, caused by a total tide containing 14 harmonics over a synodic month of 29.5 days. The initial and boundary conditions for stratification are based on data from a digital climate atlas. Computed tidal currents are analyzed in different phases of the tidal cycle. The maximum current velocities and average water transport through the strait were estimated for the simulation period. The modeling results indicate the important role of the submarine volcanic massif in the strait’s tidal dynamics. The obtained results are realistic to the extent permitted by the hydrostatic formulation of the boundary value problem. In this regard, this work should be considered a preliminary step toward a more representative and complete (non-hydrostatic) modeling of the Bussol Strait’s dynamics.

пролив Буссольсуммарный приливтечениякраевая задачагранично-криволинейные координатыприливный транспорт водыBussol Straitsummary tidecurrentsboundary problemboundary-fitted coordinatestidal water transportРабота выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИО РАН (тема № FMWE-2024-0028).The research was carried out within the state assignment of Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation for IO RAS (theme No FMWE-2024-0028).ReferencesБлох Ю.И., Бондаренко В.И., Долгаль А.С., Новикова П.Н., Петрова В.В., Пилипенко О.В., Рашидов В.А., Трусов А.А. Комплексные геолого-геофизические исследования подводного вулканического массива Архангельского (Курильская островная дуга) // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. 2019. Т. 44, № 4. С. 35–50. EDN TAYJJW. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2019-4-44-35-50Blokh YuI, Bondarenko VI, Dolgal AS, et al. Comprehensive geological and geophysical studies of the Arkhangelsky submarine volcanic massif (Kuril Island Arc). Vestnik KRAUNTs. Seriya: Nauki o Zemle. 2019;44(4):35–50. (In Russ.). https://doi.org/10.31431/1816-5524-2019-4-44-35-50Богданов К.Т., Мороз В.В. Структура, динамика и гидролого-акустические характеристики вод проливов Ку рильской гряды. Владивосток: Дальнаука, 2000. 152 с. EDN UUTFIR.Bogdanov KT, Moroz VV. Structure, dynamics and hydrological-acoustic characteristics of the waters of the Kuril Straits. Vladivostok: Dalnauka; 2000. 152 p. (In Russ.)Гидрометеорология и гидрохимия морей. Том 9. Охотское море. Выпуск 1. Гидрометеорологические условия / Под ред. Глуховского Б.Х., Гоптарева Н.П., Терзиева Ф.С. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. 343 с.Hydrometeorology and hydrochemistry of the seas. Vol. 9. The Sea of Okhotsk. Issue 1. Hydrometeorological conditions. St Petersburg: Gidrometeoizdat; 1998. 343 p. (In Russ.)Yagi M., Yasuda I. Deep intense vertical mixing in the Bussol’ Strait // Geophysical Research Letters. 2012. Vol. 39, L01602. EDN PHBUMT. https://doi.org/10.1029/2011GL050349Yagi M, Yasuda I. Deep intense vertical mixing in the Bussol’ Strait. Geophysical Research Letters. 2012;39: L01602. https://doi.org/10.1029/2011GL050349Katsumata K., Ohshima K.I., Kono T., Itoh M., Yasuda I., Volkov Y., Wakatsuchi M. Water exchange and tidal currents through the Bussol Strait revealed by direct current measurements // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004. Vol. 109, C09S06. EDN LIUCVH. https://doi.org/10.1029/2003JC001864Katsumata K, Ohshima KI, Kono T, et al. Water exchange and tidal currents through the Bussol Strait revealed by direct current measurements. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004;109: C09S06. https://doi.org/10.1029/2003JC001864Tanaka Y., Yasuda I., Osafune S., Tanaka T., Nishioka J., Volkov Y.N. Internal tides and turbulent mixing observed in the Bussol Strait // Progress in Oceanography. 2014. Vol. 126. P. 98–108. EDN UEPHFX. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2014.04.009Tanaka Y, Yasuda I, Osafune S, et al. Internal tides and turbulent mixing observed in the Bussol Strait. Progress in Oceanography. 2014;126:98–108. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2014.04.009Nakamura T., Awaji T., Hatayama T., Kazunori A. Tidal exchange through Kuril Straits // Journal of Physical Oceanography. 2000. Vol. 30, No. 6. P. 1622–1644. EDN LQFCMX. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2000)0302.0.CO;2Nakamura T, Awaji T, Hatayama T, Kazunori A. Tidal exchange through Kuril Straits. Journal of Physical Oceanography. 2000;30(6):1622–1644. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2000)0302.0.CO;2Ильин В.И., Архипкин В.С. Особенности приливного водообмена в Курильских проливах по данным моделирования // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2024. Т. 79, № 4. C. 44–54. EDN ORFGEJ. https://doi.org/10.55959/msu0579-9414.5.79.4.4Ilyin VI, Arkhipkin VS. Features of tidal water exchange in the Kuril Straits based on modeling data. Vestnik Moskovskogo Universiteta. Seriya 5. Geografiya. 2024;79(4):44–54. (In Russ.). https://doi.org/10.55959/msu0579-9414.5.79.4.4Nakamura T., Awaji T. Tidally induced diapycnal mixing in the Kuril Straits and its role in water transformation and transport: A three-dimensional nonhydrostatic model experiment // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004. Vol. 109, C09S07. P. 1–22. EDN MJDUKP. https://doi.org/10.1029/2003JC001850Nakamura T, Awaji T. Tidally induced diapycnal mixing in the Kuril Straits and its role in water transformation and transport: A three-dimensional nonhydrostatic model experiment. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004;109: C09S07:1–22. https://doi.org/10.1029/2003JC001850Ohshima K.I., Nakanowatari T., Riser S., Wakatsuchi M. Seasonal variation in the in- and outflow of the Okhotsk Sea with the North Pacific // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2010. Vol. 57, No. 13–14. P. 1247–1256. EDN MYEUNB. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2009.12.012Ohshima KI, Nakanowatari T, Riser S, Wakatsuchi M. Seasonal variation in the in- and outflow of the Okhotsk Sea with the North Pacific. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2010;57(13–14):1247–1256. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2009.12.012Katsumata K., Yasuda I. Estimates of non-tidal exchange transport between the Sea of Okhotsk and the North Pacifi // Journal of Oceanography. 2010. Vol. 66, No. 4. P. 489–504. EDN MYEUNL. https://doi.org/10.1007/s10872-010-0041-9Katsumata K., Yasuda I. Estimates of non-tidal exchange transport between the Sea of Okhotsk and the North Pacific. Journal of Oceanography. 2010;66(4):489–504. https://doi.org/10.1007/s10872-010-0041-9Nakamura T., Takeuchi Y., Uchimoto K., Mitsudera H. Effects of temporal variation in tide-induced vertical mixing in the Kuril Straits on the thermohaline circulation originating in the Okhotsk Sea // Progress in Oceanography. 2014. Vol. 126. P. 135–145. EDN UQGVYR. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2014.05.007Nakamura T, Takeuchi Y, Uchimoto K, Mitsudera H. Effects of temporal variation in tide-induced vertical mixing in the Kuril Straits on the thermohaline circulation originating in the Okhotsk Sea. Progress in Oceanography. 2014;126:135–145. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2014.05.007Kida S., Qiu B. An exchange flow between the Okhotsk Sea and the North Pacific driven by the East Kamchatka Current // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2013. Vol. 118, No. 12. P. 6747–6758. EDN DIFURI. https://doi.org/10.1002/2013JC009464Kida S, Qiu B. An exchange flow between the Okhotsk Sea and the North Pacific driven by the East Kamchatka Current. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2013;118(12):6747–6758. https://doi.org/10.1002/2013JC009464Родионов А.А., Андросов А.А., Фофонова В.В., Кузнецов И.С., Вольцингер Н.Е. Моделирование приливной динамики северных проливов Курильской гряды // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 14, № 3. С. 20–34. EDN KXDQML. https://doi.org/10.7868/S2073667321030023Rodionov AA, Androsov AA, Fofonova VV, Kuznetsov IS, Voltzinger NE. Modeling the tidal dynamics of the northern straits of the Kuril Ridge. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2021;14(3):20–34. (In Russ.). https://doi.org/10.7868/S2073667321030023Родионов А.А., Ванкевич Р.Е., Клеванная М.К., Вольцингер Н.Е. Моделирование баротропной приливной динамики Курильского региона // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2024. Т. 17, № 1. С. 23–38. EDN HUKDKU. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2024.17(1)-2Rodionov АА, Vankevich RE, Klevannaya MK, Voltzinger NE. Modeling the barotropic tidal dynamics of the Kuril region. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2024;17(1):23–38. (In Russ.). https://doi.org/10.59887/2073-6673.2024.17(1)-2Tanaka Y., Hibiya T., Niwa Y., Iwamae N. Numerical study of K1 internal tides in the Kuril straits // Journal of Geo physical Research: Oceans. 2010. Vol. 115, C09016. EDN TZTBFY. https://doi.org/10.1029/2009JC005903Tanaka Y, Hibiya T, Niwa Y, Iwamae N. Numerical study of K1 internal tides in the Kuril straits. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2010;115: C09016. https://doi.org/10.1029/2009JC005903Rabinovich A.B., Thomson R.E., Bograd S.J. Drifter observations of anticyclonic eddies near Bussol’ Strait, the Kuril Islands // Journal of Oceanography. 2002. Vol. 58, No. 5. P. 661–671. EDN LHKYFH. https://doi.org/10.1023/A:1022890222516Rabinovich AB, Thomson RE, Bograd SJ. Drifter observations of anticyclonic eddies near Bussol’ Strait, the Kuril Is lands. Journal of Oceanography. 2002;58(5):661–671. https://doi.org/10.1023/A:1022890222516Rabinovich A.B., Thomson R.E. Evidence of diurnal shelf waves in satellite-tracked drifter trajectories off the Kuril Is lands // Journal of Physical Oceanography. 2001. Vol. 31, No. 9. P. 2650–2668. EDN LSQKQD. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2001)0312.0.CO;2Rabinovich AB, Thomson RE. Evidence of diurnal shelf waves in satellite-tracked drifter trajectories off the Kuril Is lands. Journal of Physical Oceanography. 2001;31(9):2650–2668. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2001)0312.0.CO;2Ohshima K.I., Fukamachi Y., Mutoh T., et al. A generation mechanism for mesoscale eddies in the Kuril Basin of the Okhotsk Sea: Baroclinic instability caused by enhanced tidal mixing // Journal of Oceanography. 2005. Vol. 61, No. 2. P. 247–260. EDN MJDUKF. https://doi.org/10.1007/s10872-005-0035-1Ohshima KI, Fukamachi Y, Mutoh T., et al. A generation mechanism for mesoscale eddies in the Kuril Basin of the Okhotsk Sea: Baroclinic instability caused by enhanced tidal mixing. Journal of Oceanography. 2005;61(2):247–260. https://doi.org/10.1007/s10872-005-0035-1Вольцингер Н.Е., Андросов А.А., Клеванный К.А., Сафрай А.С. Океанологические модели негидростатической динамики. Обзор // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т. 11, № 1. С. 3–20. EDN YPJHXG. https://doi.org/10.7868/S207366731801001XVoltzinger NE, Androsov AA, Klevannyy KA, Safrai AS. Oceanological Models of Non Hydrostatic Dynamics: A Review. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2018;11(1):3–20. (In Russ.). https://doi.org/10.7868/S207366731801001XВольцингер Н.Е., Андросов А.А. Моделирование длинноволновой негидростатической динамики на горном рельефе. Санкт-Петербург: Политех-Пресс, 2024. 168 с.Voltsinger NE, Androsov AA. Modeling of long-wave non-hydrostatic dynamics over mountainous topography. St Petersburg: Politekh-Press; 2024. 168 p. (In Russ.)Xing J., Davies A.M. On the importance of non-hydrostatic processes in determining tidally induced mixing in sill regions // Continental Shelf Research. 2007. Vol. 27, No. 16. P. 2162–2185. https://doi.org/10.1016/j.csr.2007.05.012Xing J, Davies AM. On the importance of non-hydrostatic processes in determining tidally induced mixing in sill regions. Continental Shelf Research. 2007;27(16):2162–2185. https://doi.org/10.1016/j.csr.2007.05.012Mahadevan A., Oliger J., Street R. A non-hydrostatic mesoscale ocean model. Part 1, 2 // Journal of Physical Oceanography. 1996. Vol. 26, No. 9. P. 1868–1900.Mahadevan A, Oliger J, Street R. A non-hydrostatic mesoscale ocean model. Part 1, 2. Journal of Physical Oceanography. 1996;26(9):1868–1900.Клеванный К.А., Смирнова Е.В. Использование программного комплекса CARDINAL // Журнал Университета водных коммуникаций. 2009. Вып. 1. С. 153–162. EDN MTBMSRKlevanny KA, Smirnova EV. Using the CARDINAL software package. Zhurnal Universiteta Vodnykh Kommunikatsiy. 2009;(1):153–162. (In Russ.)

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