hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667318040081hydrophysics-810Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESКороткопериодные внутренние волны в шельфовых районах Белого, Баренцева и Охотского морей: оценка повторяемости экстремальных высот и динамических эффектов в придонном слоеShort-period internal waves in the shelf areas of the White, Barents and Okhotsk Seas: estimation of the extreme heights occurrence and dynamic effects in the bottom layerЗиминА. В.ZiminA. V.

Москва

Moscow

zimin2@mail.ruСвергунЕ. И.SvergunE. I.

Москва; Санкт-Петербург

Moscow; St.-Petersburg

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Российский государственный гидрометеорологический университетРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences; Russian state hydrometeorological universityRussian Federation2018171120221146672Copyright © Зимин А.В., Свергун Е.И., 20222022Зимин А.В., Свергун Е.И.Zimin A.V., Svergun E.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/810

В работе обсуждаются результаты наблюдений за высотами короткопериодных внутренних волн проводившиеся в летние сезоны 2010—2017 гг. Работы выполнялись в Западной Соловецкой Салме, на границе Бассейна и пролива Горло, в Двинском заливе Белого моря; около остова Харлов, около мыса Териберский в Баренцевом море; около мыса Свободный, над бровкой шельфа около Курильской котловины в Охотском море. Длительность измерений в каждом районе варьировалась от 25 до 80 ч. Установлено, что наибольшую повторяемость везде имеют волны высотой 1—3 м. Интенсивные внутренние волны (высотой более 10 м) регулярно наблюдаются в районах Западной Соловецкой Салмы в Белом море и около мыса Свободный в Охотском море. В предположении о стационарности волнобразующих факторов выполнены оценки вероятности появления экстремальных внутренних волн, которые могут наблюдаться один раз за месяц в течение теплого сезона. Установлено, что интенсивные внутренние волны могут наблюдаться во всех морях, а в Белом и Охотском морях высоты экстремальных волн раз в месяц могут превышать 15 м. Для районов, где регистрируются волны с экстремальными высотами, произведен расчет скорости придонного течения и вариаций придонного давления. Найдено, что вариации придонного давления, вызванные экстремальными внутренними волнами, составляют 120—380 Па, а скорости течения, индуцируемые волнами от 7 до 17 см/с. Соответственно, вариации придонного давления не окажут существенного воздействия на морские сооружения, а течения, связанные с экстремальными внутренними волнами способны размывать илистые и песчаные грунты. Однако действуя совместно с приливными, такие течения могут способствовать значительному транспорту наносов, что может оказать влияние на устойчивость подводных гидротехнических сооружений.

This paper discusses the results of observations of the height of short-period internal waves conducted in summer seasons of the years 2010—2017. The work was carried out in the Western Solovetskaya Salma, on the border of the Basin and the Gorlo Strait, in the Bay of Dvina in the White Sea; near Harlow Island, the island of Harlov, near Cape Teribersky in the Barents Sea; near Cape Svobodny, above the shelf break near the Kuril Basin in the Okhotsk Sea. The duration of measurements in each area varied from 25 to 80 hours. It is established that waves' heights have everywhere the highest repeatability 1—3 meters. Intensive internal waves (higher than 10 meters) are regularly observed in the areas of Western Solovetskaya Salma in the White Sea and near cape Svobodny in the Okhotsk Sea. Estimates of the probability of occurrence of extreme internal waves, which can be observed once a month during the warm season, are made in the assumption of the steady-state of wave-forming factors. It is established that intensive internal waves can be observed in all seas, and in the White and the Okhotsk Seas the heights of extreme waves can exceed 15 meters once a month. For areas where waves with extreme heights were recorded, the calculation of the bottom flow velocity and variations of bottom pressure were made. It is found that the variations of bottom pressure caused by extreme internal waves varies from 120 to 380 Pa, and flow velocities induced by waves vary from 7 to 17 cm/s. Accordingly, variations of the bottom pressure will not have a significant impact on offshore structures, and flow associated with extreme internal waves are able to erode silt and sand soils. However, working together with tidal flows, such flows can contribute to significant transport of sediment, which can have an impact on the stability of underwater hydraulic structures.

внутренние волныконтактные измеренияоценка ожидаемых высотскорость придонного течениявариации придонного давленияшельфБелое мореБаренцево мореОхотское мореinternal wavescontact measurementsthe estimation of expected heightsthe structure of waterthe speed of bottom currentsvariations of bottom pressureshelfthe White Seathe Barents Seathe Okhotsk SeaИсследование в части обобщения данных наблюдений за КВВ и оценки максимальных волн выполнено в рамках государственного задания по теме №0149-2018-0014 «Волновые процессы, явления переноса и биогеохимические циклы в морях и океанах: исследование формирующих механизмов на основе физико-математического моделирования и натурных экспериментальных работ». Исследование в части оценки возможных экстремальных динамических эффектов в придонном слое связанных волнами выполнено при поддержке гранта РНФ «Мировой океан в XXI в.: климат, экосистемы, ресурсы, катастрофы» № 14-50-00095.ReferencesГрамберг И. С. Арктический шельф — будущее нефтегазовой промышленности России / Грамберг И. С., Супруненко О. И. // Арктика на пороге третьего тысячелетия (ресурсный потенциал и проблемы экологии). СПб.: Наука, 2000. С. 133—144.Грамберг И. С. Арктический шельф — будущее нефтегазовой промышленности России / Грамберг И. С., Супруненко О. И. // Арктика на пороге третьего тысячелетия (ресурсный потенциал и проблемы экологии). СПб.: Наука, 2000. С. 133—144.Жичкин А. П. Динамика межгодовых и сезонных аномалий ледовитости Баренцева и Карского морей // Вестник Кольского научного центра РАН. 2015. № 1. С. 55 —64.Жичкин А. П. Динамика межгодовых и сезонных аномалий ледовитости Баренцева и Карского морей // Вестник Кольского научного центра РАН. 2015. № 1. С. 55 —64.Гордеева С. М. Влияние климатических изменений термохалинной структуры Баренцева моря на интенсивность внутренних приливных волн / Гордеева С. М., Сафрай А. С., Ткаченко И. В. // Труды XII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Нестор-история, 2014. С. 211—213.Гордеева С. М. Влияние климатических изменений термохалинной структуры Баренцева моря на интенсивность внутренних приливных волн / Гордеева С. М., Сафрай А. С., Ткаченко И. В. // Труды XII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Нестор-история, 2014. С. 211—213.Зимин А. В. Короткопериодная изменчивость гидрофизических полей и характеристик внутреннего волнения в течение полусуточного приливного цикла в шельфовых районах Белого моря // Океанология Т. 53, № 3. 2013. С. 293—303.Зимин А. В. Короткопериодная изменчивость гидрофизических полей и характеристик внутреннего волнения в течение полусуточного приливного цикла в шельфовых районах Белого моря // Океанология Т. 53, № 3. 2013. С. 293—303.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.Navrotsky V. Internal waves space structure in shelf zones of the far eastern seas / Navrotsky V., Pavlova E. // Pacific oceanography. 2010. V. 5, N 1. P. 65—76.Navrotsky V. Internal waves space structure in shelf zones of the far eastern seas / Navrotsky V., Pavlova E. // Pacific oceanography. 2010. V. 5, N 1. P. 65—76.Разумеенко Ю. К. К вопросу об эксплуатации подводных лодок в различных гидрологических условиях / Разуменко Ю. К., Родионов А. А., Шевяков М. Ю. // Морской сборник. 2016. Т. 2, № 4. С. 40—46.Разумеенко Ю. К. К вопросу об эксплуатации подводных лодок в различных гидрологических условиях / Разуменко Ю. К., Родионов А. А., Шевяков М. Ю. // Морской сборник. 2016. Т. 2, № 4. С. 40—46.Fraser N. Surfing an oil rig // Energy Rev. 1999. V. 20, N 4. P. 4—6.Fraser N. Surfing an oil rig // Energy Rev. 1999. V. 20, N 4. P. 4—6.Свод правил СП 38.13330.2012 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)». Москва. 2012. 116 с.Свод правил СП 38.13330.2012 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)». Москва. 2012. 116 с.Клюйков Е. Ю. Инженерная океанология. Учебное пособие. СПб.: Изд. РГГМУ, 1999. 294 с.Клюйков Е. Ю. Инженерная океанология. Учебное пособие. СПб.: Изд. РГГМУ, 1999. 294 с.Тюгин Д. Ю. Динамические эффекты в придонном слое, индуцированные аномальными внутренними волнами / Тюгин Д. Ю., Наумов А. А., Куркина О. Е., Куркин А. А., Пелиновский Е. Н. // Экологические системы и приборы. 2014. № 1. С. 20—28.Тюгин Д. Ю. Динамические эффекты в придонном слое, индуцированные аномальными внутренними волнами / Тюгин Д. Ю., Наумов А. А., Куркина О. Е., Куркин А. А., Пелиновский Е. Н. // Экологические системы и приборы. 2014. № 1. С. 20—28.Song Z. J. Comparisons of internal solitary wave and surface wave actions on marine structures and their responses / Song Z. J., Teng B., Gou Y // Applied Ocean Res. 2011. V. 33. P. 120—129.Song Z. J. Comparisons of internal solitary wave and surface wave actions on marine structures and their responses / Song Z. J., Teng B., Gou Y // Applied Ocean Res. 2011. V. 33. P. 120—129.Свергун Е. И. Оценка повторяемости интенсивных внутренних волн в Белом и Баренцевом морях по данным экспедиционных исследований / Свергун Е. И., Зимин А. В. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. Т. 10, № 2. С. 13—19.Свергун Е. И. Оценка повторяемости интенсивных внутренних волн в Белом и Баренцевом морях по данным экспедиционных исследований / Свергун Е. И., Зимин А. В. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. Т. 10, № 2. С. 13—19.Жегулин Г. В. Анализ дисперсионных зависимостей и вертикальной структуры внутренних волн в Белом море по экспериментальным данным / Жегулин Г. В., Зимин А. В., Родионов А. А. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 4. С. 47—59.Жегулин Г. В. Анализ дисперсионных зависимостей и вертикальной структуры внутренних волн в Белом море по экспериментальным данным / Жегулин Г. В., Зимин А. В., Родионов А. А. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 4. С. 47—59.Талипова Т. Г. Статистика и прогноз интенсивных внутренних волн // Приповерхностный слой океана. Физические процессы и дистанционное зондирование. 1999. Т. 1. С. 204—219.Талипова Т. Г. Статистика и прогноз интенсивных внутренних волн // Приповерхностный слой океана. Физические процессы и дистанционное зондирование. 1999. Т. 1. С. 204—219.Зимин А. В. Закономерности субмезомасштабных процессов и явлений в Белом море // Ученые записки РГГМУ. 2016. № 44. С. 104—120.Зимин А. В. Закономерности субмезомасштабных процессов и явлений в Белом море // Ученые записки РГГМУ. 2016. № 44. С. 104—120.Зимин А. В. Короткопериодные внутренние волны в Белом море: оперативный подспутниковый эксперимент летом 2012 г. / Романенков Д. А., Козлов И. Е., Шапрон Б., Родионов А. А., Атаджанова О. А., Мясоедов А. Г., Коллар Ф. // Исследование Земли из космоса. 2014. № 3. С. 41—55.Зимин А. В. Короткопериодные внутренние волны в Белом море: оперативный подспутниковый эксперимент летом 2012 г. / Романенков Д. А., Козлов И. Е., Шапрон Б., Родионов А. А., Атаджанова О. А., Мясоедов А. Г., Коллар Ф. // Исследование Земли из космоса. 2014. № 3. С. 41—55.Лещенко С. В. Гидродинамические нагрузки от морских волн на горизонтальные элементы причалов с волногасящими камерами / Лещенко С. В., Макаров К. Н. // Вестник МГСУ. 2014. № 5. С. 144—151.Лещенко С. В. Гидродинамические нагрузки от морских волн на горизонтальные элементы причалов с волногасящими камерами / Лещенко С. В., Макаров К. Н. // Вестник МГСУ. 2014. № 5. С. 144—151.

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