hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667319010106hydrophysics-32Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESОценка статистической взаимосвязи гидрологических и гидрооптических характеристик по данным измерения короткопериодных внутренних волн в глубоководном районе Баренцева моряEstimation of the statistical communication of hydrological and hydrooptical characteristics from the data of measurement of short-period inland waves in the deep-border region of the Barents SeaЖегулинГ. В.ZhegulinG. V.

Москва

Moscow

jegulin-gleb@rambler.ruИнститут океанологии им. П. П. Ширшова Российской академии наукРоссияP. P. Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian Federation2019281120211218594Copyright © Жегулин Г.В., 20212021Жегулин Г.В.Zhegulin G.V.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/32

На основании данных натурных наблюдений, полученных в период проведения экспериментальных работ в августе 2016 г. в глубоководном районе Баренцева моря ниже критической широты для полусуточного прилива, выполнен статистический анализ временной изменчивости температуры и показателя ослабления света в границах слоя скачка. Выделены основные черты поля короткопериодных внутренних волн). В районе преобладает внутреннее волнение высотой 1—2 м и периодом 10—20 мин, которое составляет примерно 45 % от общего числа наблюдений. Периоды 40 % зарегистрированных волн — 20—60 мин. Внутренние волны с периодом свыше 20 мин имеют длину от 500 м и более, а фазовую скорость — 40—45 см/с. Хорошо выраженных, соответствующих критериям интенсивных внутренних волн, цуговых систем за все время проведения работ не наблюдалось. Выделены статистически значимые глобальные временные масштабы вертикальных смещений термоклина, равные 20 и 40 мин. В фазу отлива в диапазоне периодов внутренних волн 25—50 мин происходит единовременное взаимное усиление колебаний термоклина по данным температуры и показателя ослабления света, которое приходится на сизигию в период максимума. Установлено, что в диапазоне 20—60 мин имеет место синхронная взаимосвязь между колебаниями температуры и показателя ослабления света с когерентностью свыше 0.9. Столь высокое значение когерентности является достаточным обоснованием применения контактных и дистанционных оптических средств измерений для регистрации в глубоководных районах Баренцева моря внутреннего волнения в диапазоне 20—60 мин. Колебания термоклина с периодами менее 20 мин проявляются в виде нерегулярных когерентных структур с фазовой нестабильностью и поэтому не могут служить надежным индикатором поля короткопериодных внутренних волн по результатам только лишь оптических наблюдений.

Based on the field observations obtained during the experimental work in August 2016 in the deep-water region of the Barents Sea below the critical latitude for the semi-diurnal tide, a statistical analysis of temporal temperature variability and light attenuation indicator at the boundaries of the jump layer was performed. The main features of the field of shortperiod internal waves are highlighted. The region is dominated by internal waves with a height of 1 to 2 m and a period of 10 to 20 minutes, which is approximately 45 % of the total number of observations. 40 % of registered waves have periods from 20 to 60 minutes. Explosives with a period of more than 20 min have a length of 500 m and more, and a phase velocity of 40—45 cm/s. Well-pronounced, consistent with the criteria of intense internal waves, a train system for the entire period of work was not observed. Statistically significant global time scales of vertical displacements of the thermocline equal to 20 and 40 min were identified. In the ebb phase, in the range of periods of internal waves of 25—50 min, a one-time mutual amplification of thermocline oscillations takes place according to the temperature and light attenuation index, which falls on the syzygy during the maximum period. It has been established that in the range of 20—60 min there is a synchronous relationship between temperature fluctuations and the attenuation coefficient of light with a coherence above 0.9. Such a high coherence value is a sufficient justification for the use of contact and remote optical measuring instruments for recording internal waves in the deep-water areas of the Barents Sea in the range of 20 to 60 minutes. Vibrations of a thermocline with periods of less than 20 min manifest themselves in the form of irregular coherent structures with phase instability, and therefore cannot serve as a reliable indicator of the field of short-period internal waves based on the results of optical observations only.

Баренцево морекороткопериодные внутренние волнытемпературапоказатель ослабления светастатистическая значимостькросс-вейвлет спектрвейвлет-когерентный спектрBarents Seashort-period internal wavestemperaturelight attenuationstatistical significancecross-wavelet spectrumwavelet-coherent spectrumReferencesЖегулин Г. В. Использование вейвлет-анализа для оценки связи гидрологических и гидрооптических колебаний в диапазоне внутренних волн по данным натурных наблюдений в Белом море // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 3. С. 48—56.Жегулин Г. В. Использование вейвлет-анализа для оценки связи гидрологических и гидрооптических колебаний в диапазоне внутренних волн по данным натурных наблюдений в Белом море // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 3. С. 48—56.Жегулин Г. В., Зимин А. В. Применение непрерывного вейвлет-преобразования для выделения внутренних волн и турбулентности // Труды IV научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб., 2015. С. 213—217.Жегулин Г. В., Зимин А. В. Применение непрерывного вейвлет-преобразования для выделения внутренних волн и турбулентности // Труды IV научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб., 2015. С. 213—217.Зимин А. В., Родионов А. А., Жегулин Г. В. Короткопериодные внутренние волны на шельфе Белого моря: сравнительный анализ наблюдений в различных районах // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6, № 3. С. 19—33.Зимин А. В., Родионов А. А., Жегулин Г. В. Короткопериодные внутренние волны на шельфе Белого моря: сравнительный анализ наблюдений в различных районах // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6, № 3. С. 19—33.Поверхностные и внутренние волны в арктических морях / Под ред. И. В. Лавренова, Е. Г. Морозова. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 363 с.Поверхностные и внутренние волны в арктических морях / Под ред. И. В. Лавренова, Е. Г. Морозова. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 363 с.Серебряный А. Н. Внутренние волны в прибрежной зоне Баренцева моря. Поверхностные и внутренние волны в арктических морях. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 363 с.Серебряный А. Н. Внутренние волны в прибрежной зоне Баренцева моря. Поверхностные и внутренние волны в арктических морях. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 363 с.Талипова Т. Г., Куркина О. Е., Терлецкая Е. В., Куркин А. А., Рувинская Е. А. Моделирование внутренних волн в прибрежной зоне Баренцева моря // Экологические системы и приборы. 2014. № 3. С. 26—38.Талипова Т. Г., Куркина О. Е., Терлецкая Е. В., Куркин А. А., Рувинская Е. А. Моделирование внутренних волн в прибрежной зоне Баренцева моря // Экологические системы и приборы. 2014. № 3. С. 26—38.Неуймин Г. Г., Сорокина Н. А. О корреляции между вертикальными распределениями оптических и гидрологических характеристик // Океанология. 1976. Т. 16, № 3. С. 441—450.Неуймин Г. Г., Сорокина Н. А. О корреляции между вертикальными распределениями оптических и гидрологических характеристик // Океанология. 1976. Т. 16, № 3. С. 441—450.Матюшенко В. А., Лукин Л. Р., Хоменко Г. Д., Галеркин Л. И. Показатель ослабления света и его связи с гидрологическими характеристиками и содержанием взвешенного вещества в водах Баренцева моря. Опыт системных океанологических исследований в Арктике / Под ред. А. Л. Лисицына, М. Е. Виноградова, Е. А. Романкевича. М.: Научный мир, 2001. С. 432—442.Матюшенко В. А., Лукин Л. Р., Хоменко Г. Д., Галеркин Л. И. Показатель ослабления света и его связи с гидрологическими характеристиками и содержанием взвешенного вещества в водах Баренцева моря. Опыт системных океанологических исследований в Арктике / Под ред. А. Л. Лисицына, М. Е. Виноградова, Е. А. Романкевича. М.: Научный мир, 2001. С. 432—442.Родионов М. А., Долина И. С., Левин И. М. Корреляции между вертикальными распределениями показателя ослабления света и плотности // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 4. С. 39—46.Родионов М. А., Долина И. С., Левин И. М. Корреляции между вертикальными распределениями показателя ослабления света и плотности // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 4. С. 39—46.Родионов М. А. Моделирование лидарных изображений внутренних волн по результатам измерений гидрооптических и гидрофизических параметров в северных морях // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2011. Т. 4, № 4. С. 80—87.Родионов М. А. Моделирование лидарных изображений внутренних волн по результатам измерений гидрооптических и гидрофизических параметров в северных морях // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2011. Т. 4, № 4. С. 80—87.Сабинин К. Д., Серебряный А. Н. Горячие точки в поле внутренних волн в океане // Акустический журнал. 2007. Т. 53, № 3. С. 410—436.Сабинин К. Д., Серебряный А. Н. Горячие точки в поле внутренних волн в океане // Акустический журнал. 2007. Т. 53, № 3. С. 410—436.Жегулин Г. В., Зимин А. В., Родионов А. А. Анализ дисперсионных зависимостей и вертикальной структуры внутренних волн в Белом море по экспериментальным данным // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 4. С. 47—59.Жегулин Г. В., Зимин А. В., Родионов А. А. Анализ дисперсионных зависимостей и вертикальной структуры внутренних волн в Белом море по экспериментальным данным // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 4. С. 47—59.Короновский А. А., Храмов А. Е. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 176 с.Короновский А. А., Храмов А. Е. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 176 с.Torrence C. A Practical Guide to Wavelet Analysis / C. Torrence, G. P. Compo // Bulletin of the American Meteorological Society. 1998. V. 79. P. 61—78.Torrence C. A Practical Guide to Wavelet Analysis / C. Torrence, G. P. Compo // Bulletin of the American Meteorological Society. 1998. V. 79. P. 61—78.Малинин В. Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. Учебник. СПб.: Изд. РГГМУ, 2008. 408 с.Малинин В. Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. Учебник. СПб.: Изд. РГГМУ, 2008. 408 с.Jevrejeva S., Moore J. C., Grinsted A. Influence of the Arctic Oscillation and El Nin˜o-Southern Oscillation (ENSO) on ice conditions in the Baltic Sea: The wavelet approach // J. Geophys. Res. 2003. 108(D21), 4677, doi:10.1029/2003JD003417.Jevrejeva S., Moore J. C., Grinsted A. Influence of the Arctic Oscillation and El Nin˜o-Southern Oscillation (ENSO) on ice conditions in the Baltic Sea: The wavelet approach // J. Geophys. Res. 2003. 108(D21), 4677, doi:10.1029/2003JD003417.Savitzky A., Galay M. J. Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures // Anal. Chem. 1964. V. 36. P. 1627—1639.Savitzky A., Galay M. J. Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures // Anal. Chem. 1964. V. 36. P. 1627—1639.

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