hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667318010057hydrophysics-741Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESЗонирование по типам плотностной стратификации вод Балтийского моря в контексте динамики внутренних гравитационных волнMapping of the Baltic Sea by the types of density stratification in the context of dynamics of internal gravity wavesРувинскаяЕ. А.RouvinskayaE. A.ТюгинД. Ю.TyuginD. Y.КуркинаО. Е.KurkinaO. E.КуркинА. А.KurkinA. A.aakurkin@gmail.comНижегородский государственный технический университет им. Р.Е. АлексееваРоссияNizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. AlekseevRussian Federation2018151120221114651Copyright © Рувинская Е.А., Тюгин Д.Ю., Куркина О.Е., Куркин А.А., 20222022Рувинская Е.А., Тюгин Д.Ю., Куркина О.Е., Куркин А.А.Rouvinskaya E.A., Tyugin D.Y., Kurkina O.E., Kurkin 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/741

Проведено зонирование Балтийского моря по типу плотностной стратификации. Выделены области, где профиль плотности морской воды хорошо аппроксимируется двух- либо трехслойной моделью. Определены значения параметров слоистых моделей: глубины залегания пикноклинов, величины скачков плотности на границах раздела слоев в процентах от общего изменения плотности. Такое зонирование позволяет упростить предварительное исследование внутренних гравитационных волн в рассматриваемом регионе, фактически сводя его к использованию известных аналитических результатов для волн на границах разделов в слоистых жидкостях, и легко проводить предварительные оценки их кинематических и нелинейных характеристик. Обсуждаются изменения этих зон от зимы к лету (расчеты выполнены для характерной стратификации плотности вод в январе и июле). Гидрологические данные для расчета поля плотности взяты из базы данных обобщенной численной модели среды (Generalized Digital Environmental Model Database, GDEM), кроме того, использовались рассчитанные данные о температуре и солености в рамках модели океана Россби центра (RCO) для Балтийского моря. Показано, что для большинства точек с близкими координатами в RCO и GDEM тип плотностной стратификации одинаков.

Zoning of the Baltic Sea was carried out according to the type of density stratification. Areas are marked out where the profile of the sea water density is well approximated by a two- or three-layer model. The values of the parameters of layered models, such as the depth of pycnoclines and the amplitude of the density jumps at the interfaces of the layers as a percentage of the total density change are determined. Such a zoning makes it possible to simplify the preliminary investigation of internal gravity waves in the considered region, effectively reducing it to the use of known analytical results for interfacial waves in layered fluid. It is also easy to carry out preliminary estimates of their kinematic and nonlinear characteristics. Variabilitу of these zones from winter to summer is discussed. Hydrological data for calculating the density field are taken from the database of the generalized numerical model of the environment (Generalized Digital Environmental Model Database, GDEM). In addition, calculated temperature and salinity data were used within the framework of the ocean model of the Rossby Center (RCO) for the Baltic Sea. For most points with close coordinates in RCO and GDEM, the type of density stratification is the same.

стратификация плотностивнутренние волныдвухслойная жидкостьтрехслойная жидкостьБалтийское мореdensity stratificationinternal wavestwo-layer fluidthree-layer fluidBaltic SeaПредставленные результаты получены в рамках выполнения государственного задания в сфере научной деятельности (задание № 5.4568.2017/6.7 и задание № 5.1246.2017/4.6) и при финансовой поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ РФ НШ-2685.2018.5 и гранта РФФИ №. 16-35-00413ReferencesAlenius P., Myrberg K., Nekrasov A. The physical oceanography of the Gulf of Finland: a review // Boreal Env. Res. 1998. V. 3. P. 97—125.Alenius P., Myrberg K., Nekrasov A. The physical oceanography of the Gulf of Finland: a review. Boreal Env. Res. 1998, 3, 97— 125.Серебряный А. Н., Иванов В. А. Исследования внутренних волн в Черном море с океанографической платформы МГИ // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. № 3. С. 34—45.Serebryany A. N., Ivanov V. A. Study of Internal Waves in the Black Sea from Oceanography Platform of Marine Hydrophysical Institute. Fundamentalnaya i Prikladnaya Gidrofizika. 2013, 3, 34—45 (in Russian).Митягина М. И., Лаврова О. Ю. Спутниковые наблюдения вихревых и волновых процессов в прибрежной зоне северовосточной части Черного моря // Исследование земли из космоса. 2009. № 5. С. 72—79.Mityagina M. I., Lavrova O. Yu. Satellite Observations of Eddy and Wave Processes in the Coastal Waters of the NorthEastern Black Sea. Earth Observation and Remote Sensing. 2009, 5, 72—79 (in Russian).Митягина М. И., Лаврова О. Ю. Спутниковые наблюдения поверхностных проявлений внутренних волн в морях без приливов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7, № 1. С. 260—272.Mityagina M. I., Lavrova O. Yu. Radar survey of internal waves surface manifestations in non-tidal seas. Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa. 2010, 7, 1, 260—272.Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Сабинин К. Д. Проявление внутренних волн на морской поверхности в северо-восточной части Черного моря // Исследование Земли из космоса. 2009. № 6. С. 49—55.Lavrova O. Yu., Mityagina M. I., Sabinin K. D. Manifestations of Internal Waves on the Sea Surface in NorthEastern Part of the Black Sea. Earth Observation and Remote Sensing. 2009, 6, 49—55 (in Russian).Лаврова О. Ю., Каримова С. С., Митягина М. И, Бочарова Т. Ю. Оперативный спутниковый мониторинг акваторий Черного, Балтийского и Каспийского морей в 2009—2010 годах // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7, № 3. С. 168—185.Lavrova O. Yu., Karimova S. S., Mityagina M. I., Bocharova T. Yu. Operational satellite monitoring of the Black, Baltic and Caspian Seas in 2009—2010. Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa. 2010, 7, 3, 168—185 (in Russian).Meier H.E.M., Döscher R., Coward A.C., Nycander J., Döös K. RCO-Rossby Centre regional Ocean climate model: Model description (version 1.0) and first results from the hindcast period 1992/93, Rep. Oceanogr. 26, Swed. Meteorol. Hydrol. Inst., Norrköping, Sweden, 1999. 102 p.Meier H. E. M., Döscher R., Coward A. C., Nycander J., Döös K. RCO-Rossby Centre regional Ocean climate model: Model description (version 1.0) and first results from the hindcast period 1992/93, Rep. Oceanogr. 26, Swed. Meteorol. Hydrol. Inst., Norrköping, Sweden, 1999. 102 p.Kurkina O., Kurkin A., Soomere T., Rybin A., Tyugin D. Pycnocline variations in the Baltic Sea affect background conditions for internal waves // Proceedings of Baltic International Symposium (BALTIC), 2014 IEEE/OES, “Measuring and Modeling of MultiScale Interactions in the Marine Environment” May 26—29, 2014, Tallinn, Estonia, 2014. P. 1—8.Kurkina O., Kurkin A., Soomere T., Rybin A., Tyugin D. Pycnocline variations in the Baltic Sea affect background conditions for internal waves. Proceedings of Baltic International Symposium (BALTIC), 2014 IEEE/OES, “Measuring and Modeling of MultiScale Interactions in the Marine Environment” May 26—29, 2014, Tallinn, Estonia, 2014. P. 1 — 8.Leppäranta M., Myrberg K. Physical Oceanography of the Baltic Sea. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2009. 378 p.Leppäranta M., Myrberg K. Physical Oceanography of the Baltic Sea. Berlin, Heidelberg, New York, Springer, 2009. 378 p.Holloway P., Pelinovsky E., Talipova T., Barnes B. A Nonlinear Model of Internal Tide Transformation on the Australian North West Shelf // J. Phys. Oceanogr. 1997. V. 27, N 6. Р. 871—896.Holloway P., Pelinovsky E., Talipova T., Barnes B. A Nonlinear Model of Internal Tide Transformation on the Australian North West Shelf. J. Phys. Oceanogr. 1997, 27, 6, 871—896.Holloway P., Pelinovsky E., Talipova T. A generalized Korteweg–de Vries model of internal tide transformation in the coastal zone // J. Geophys. Res. 1999. V. 104/C8. Р. 18333—18350.Holloway P., Pelinovsky E., Talipova T. A generalized Korteweg–de Vries model of internal tide transformation in the coastal zone. J. Geophys. Res. 1999, 104/C8, 18333—18350.Holloway P., Pelinovsky E., Talipova T. Internal tide transformation and oceanic internal solitary waves // Environmental Stratified Flows, ed. by: Grimshaw R. Boston: Kluwer, 2001. P. 29—60.Holloway P., Pelinovsky E., Talipova T. Internal tide transformation and oceanic internal solitary waves. Environmental Stratified Flows, ed. by: Grimshaw R. Boston: Kluwer, 2001, 29—60.Ostrovsky L. A., Grue J. Evolution equations for strongly nonlinear internal waves // Phys. Fluids. 2003. V. 15. P. 2934—2948.Ostrovsky L. A., Grue J. Evolution equations for strongly nonlinear internal waves. Phys. Fluids. 2003, 15, 2934—2948.Grimshaw R., Pelinovsky E., Talipova T. Modeling internal solitary waves in the coastal ocean // Survey in Geophysics. 2007. V. 28, N 2. P. 273—298.Grimshaw R., Pelinovsky E., Talipova T. Modeling internal solitary waves in the coastal ocean. Survey in Geophysics. 2007, 28, 2, 273—298.Helfrich K. R., Melville W. K. Long nonlinear internal waves // Annu. Rev. Fluid Mech. 2006. V. 38. P. 395—425.Helfrich K. R., Melville W. K. Long nonlinear internal waves. Annu. Rev. Fluid Mech. 2006, 38, 395—425.Талипова Т. Г., Пелиновский Е. Н., Куркина О. Е., Диденкулова И. И., Родин А. А., Панкратов A. C., Наумов А. А., Гиниятуллин A. Р., Николкина И. Ф. Распространение волны конечной амплитуды в стратифицированной жидкости переменной глубины // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. 2012. Выпуск 2 (10). С. 144—150.Talipova T. G., Pelinovsky E. N., Kurkina O. E., Didenkulova I. I., Rodin A. A., Pankratov A. S., Naumov A. A., Giniyatullin A. R., Nikolkina N. F. Finite-amplitude wave propagation in stratified fluid of variable depth. MODERN SCIENCE: Researches, Ideas, Results, Technologies. 2012, 2 (10), 144—150 (in Russian).Талипова Т. Г., Куркина О. Е., Рувинская Е. А., Пелиновский Е. Н. Распространение уединенных внутренних волн в двухслойном океане переменной глубины // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51, № 1. С. 1—10.Talipova T. G., Kurkina O. E., Rouvinskaya E. A., Pelinovsky E. N. Propagation of solitary internal waves in two-layer ocean of variable depth. Izvestiya — Atmospheric and Ocean Physics. 2015, 51, 1, 89—97.Grimshaw R., Pelinovsky E., Talipova T. The modified Korteweg-de Vries equation in the theory of large-amplitude internal waves // Nonlinear Processes in Geophysics. 1997. V. 4, N 4. P. 237—350.Grimshaw R., Pelinovsky E., Talipova T. The modified Korteweg-de Vries equation in the theory of large-amplitude internal waves. Nonlinear Processes in Geophysics. 1997, 4, 4, 237—350.Рувинская Е. А., Куркина О. Е., Куркин А. А. Уточненное нелинейное эволюционное уравнение для внутренних гравитационных волн в трехслойной симметричной жидкости // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. 2010. V. 4 (83). C. 30—39.Rouvinskaya E. A., Kurkina O. E., Kurkin A. A. Improved nonlinear evolutionary equation for interfacial gravity waves in a symmetric three-layer fluid. Transactions of Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev. 2010, 4 (83), 30—39 (in Russian).Kurkina O. E., Kurkin A. A., Soomere T., Pelinovsky E. N., Rouvinskaya E. A. Higher-order (2+4) Korteweg-de Vries - like equation for interfacial waves in a symmetric three-layer fluid // Physics of Fluids. 2011. V. 23, N 11. P. 116602–1–13.Kurkina O. E., Kurkin A. A., Soomere T., Pelinovsky E. N., Rouvinskaya E. A. Higher-order (2+4) Korteweg-de Vries - like equation for interfacial waves in a symmetric three-layer fluid. Physics of Fluids. 2011, 23, 11, 116602–1–13.Куркина О. Е., Куркин А. А., Рувинская Е. А., Пелиновский Е. Н., Соомере Т. Динамика солитонов неинтегрируемой версии модифицированного уравнения Кортевега-де Вриза // Письма в ЖЭТФ. 2012. Т. 95, № 2. С. 98—103.Kurkina O. E., Kurkin A. A., Ruvinskaya E. A., Pelinovsky E. N., Soomere T. Dynamics of solitons in a nonintegrable version of the modified Korteweg-de Vries equation. JETP Letters. 2002, 95, 2, 91—95.Kurkina O. E., Kurkin A. A., Rouvinskaya E. A., Soomere T. Propagation regimes of interfacial solitary waves in a three-layer fluid // Nonlinear Processes in Geophysics. 2015. V. 22. P. 117—132.Kurkina O. E., Kurkin A. A., Rouvinskaya E. A., Soomere T. Propagation regimes of interfacial solitary waves in a three-layer fluid. Nonlinear Processes in Geophysics. 2015, 22, 117—132.Макаров В. Г., Будаева В. Д. Реконструкция фонового распределения плотности в районе северо-восточного побережья о. Сахалин для летнего периода на основе параметризации вертикальной структуры вод // Сборник статей РЭА № 1. Владивосток: Дальнаука, 2009. С. 146—161.Makarov V. G., Budaeva V. D. Reconstruction of background water density distribution at the northeastern Sakhalin coast for the summer period based on parameterization of vertical watermass structure. REA Special Issue No. 1. Vladivostok, Dalnauka, 2009, 146—161 (in Russian).Зонн И. С. и др. Балтийское море: энциклопедия. М: Международные отношения, 2015. 572 с.Zonn I. S. et al. The Baltic Sea: encyclopedia. Moscow, International relationships, 2015. 572 p. (in Russian).

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