hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667321010032hydrophysics-86Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESАпвеллинг на узком шельфе Японского моря в 2011 г.Upwelling on the Narrow Shelf of the Sea of Japan in 2011КошелеваА. В.KoshelevaA. V.

690041, ул. Балтийская, 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

kosheleva@poi.dvo.ruЯрощукИ. О.YaroshchukI. O.

690041, ул. Балтийская, 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

ХрапченковФ. Ф.KhrapchenkovF. F.

690041, ул. Балтийская, 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

ПивоваровА. А.PivovarovA. A.

690041, ул. Балтийская, 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

СамченкоА. Н.SamchenkoA. N.

690041, ул. Балтийская, 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

ШвыревА. Н.ShvyrevA. N.

690041, ул. Балтийская, 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

КоротченкоР. А.KorotchenkoR. A.

690041, ул. Балтийская, 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАНРоссияV.I. Il`ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of RASRussian Federation2021301120211413142Copyright © Кошелева А.В., Ярощук И.О., Храпченков Ф.Ф., Пивоваров А.А., Самченко А.Н., Швырев А.Н., Коротченко Р.А., 20212021Кошелева А.В., Ярощук И.О., Храпченков Ф.Ф., Пивоваров А.А., Самченко А.Н., Швырев А.Н., Коротченко Р.А.Kosheleva A.V., Yaroshchuk I.O., Khrapchenkov F.F., Pivovarov A.A., Samchenko A.N., Shvyrev A.N., Korotchenko R.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/86

На основе инструментальных и спутниковых наблюдений рассматриваются характерные особенности локального апвеллинга, наблюдавшегося в октябре 2011 г. в юго-западной части залива Петра Великого Японского моря. Кроме того, приведены результаты численного моделирования, выполнявшегося при помощи Regional Ocean Model System (ROMS) со свободной поверхностью. При вычислениях использовались метеорологические наблюдения за неоднородностями поля ветра и инструментальные измерения гидрологической структуры воды. Анализ данных натурных измерений и их сравнение с результатами моделирования развития апвеллинга выявили, что пространственный и временной масштаб явления определялся силой, продолжительностью и направлением воздействующего ветра. Неоднородность поля скорости ветра, тесно связанная с особенностями береговой орографии, приводит к усилению апвеллинга у некоторых частей побережья и формированию температурных фронтов и струй холодной воды, поперечных основному течению, идущему вдоль шельфа.

Characteristic features of a local upwelling observed in October, 2011 in the southwestern part of the Peter the Great Bay, the Sea of Japan, were studied using in situ and satellite observations. The paper presents as well the results of numeric simulation carried out with Regional Ocean Model System (ROMS) with a free surface. Meteorological observations of the wind field inhomogeneities as well as the results of in situ measurements of the seawater structure were used in the calculations. The analysis of in situ data and comparison with the simulation results of the upwelling development revealed that spatial and temporal scale of the phenomenon was determined by the force, the duration and the direction of wind. Inhomogeneity of the wind field over the Peter the Great Bay is closely associated with the peculiarities of coastal orography and leads to an upwelling intensification over some areas of the coast and to the creation of temperature fronts and cross-jets of cold water, transverse to the main current running along the shelf.

прибрежный апвеллингЯпонское мореспутниковые наблюдениячисленное моделированиеROMSмодель океанаCoastal upwellingSea of Japansatellite datanumerical modelingROMSocean modelThe investigation was partly supported by the State Task for the POI FEB RAS (state registration No. ААААА20–120021990003–3).ReferencesБоуден К. Физическая океанография прибрежных вод / Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 324 с.Bowden K.F. Physical oceanography of coastal waters. Chichester, Ellis Horwood Ltd., 1983, 302 p.Preller R., O`Brien J.J. The Influence of Bottom Topography on Upwelling off Peru // J. Phys. Oceanogr. 1980. V. 10, N9. P. 1377–1398. doi: 10.1175/1520–0485(1980)010<1377:TIOBTO>2.0.CO;2Preller R., O`Brien J.J. The Influence of Bottom Topography on Upwelling off Peru. J. Phys. Oceanogr. 1980, 10, 9, 1377–1398. doi: 10.1175/1520–0485(1980)010<1377:TIOBTO>2.0.CO;2Zaytsev O., Cervantes-Duarte R., Montante O., Gallegos-Garcia A. Coastal upwelling activity on the Pacific Shelf of the Baja California Peninsula // J. Oceanogr. 2003. V. 59, N 4. P. 489–502. doi: 10.1023/A:1025544700632Zaytsev O., Cervantes-Duarte R., Montante O., Gallegos-Garcia A. Coastal Upwelling Activity on the Pacific Shelf of the Baja California Peninsula. J. Oceanogr. 2003, 59, 4, 489–502. doi: 10.1023/A:1025544700632Perlin N., Skyllingstadet E., Samelson R., Barbour P. Numerical Simulation of Air-Sea Coupling during Coastal Upwelling // J. Phys. Oceanogr 2007. V. 37, N 8. P. 2081–2093. doi: 10.1175/JPO3104.1Perlin N., Skyllingstadet E., Samelson R., Barbour P. Numerical Simulation of Air-Sea Coupling during Coastal Upwelling. J. Phys. Oceanogr. 2007, 37, 8, 2081–2093. doi: 10.1175/JPO3104.1Dippner J.W., Nguyen K.V., Hein H., Ohde T., Loick N. Monsoon-induced upwelling off the Vietnamese coast // Ocean. Dyn. 2007. V. 57, N 1. P. 46–62.doi: 10.1007/s10236–006–0091–0Dippner J.W., Nguyen K.V., Hein H., Ohde T., Loick N. Monsoon-induced upwelling off the Vietnamese coast. Ocean. Dyn. 2007, 57, 1, 46–62. doi: 10.1007/s10236–006–0091–0Rao A.D., Joshi M., Ravichandran M. Oceanic upwelling and downwelling processes in waters off the west coast of India // Ocean. Dyn. 2008. V. 58, N 3/4. P. 213–226. doi: 10.1007/s10236–008–0147–4Rao A.D., Joshi M., Ravichandran M. Oceanic upwelling and downwelling processes in waters off the west coast of India. Ocean. Dyn. 2008, 58, 213–226. doi: 10.1007/s10236–008–0147–4Chen Z., Yan X.-H., Jiang Y., Jiang L., Jo Y.-H. A study of cross-shore maximum upwelling intensity along the Northwest Africa coast // J. Oceanogr. 2013. V. 69, N 4. P. 443–450. doi: 10.1007/s10872–013–0185–5Chen Z., Yan X.-H., Jiang Y., Jiang L., Jo Y.-H. A study of cross-shore maximum upwelling intensity along the Northwest Africa coast. J. Oceanogr. 2013, 69, 4, 443–450. doi: 10.1007/s10872–013–0185–5Daryabor F., Samah A.A., Ooi S.H. Dynamical structure of the sea off the east coast of Peninsular Malaysia // Ocean. Dyn. 2015. V. 65, N 1. P. 93–106. doi: 10.1007/s10236–014–0787–5Daryabor F., Samah A.A., Ooi S.H. Dynamical structure of the sea off the east coast of Peninsular Malaysia. Ocean. Dyn. 2015, 65, 1, 93–106. doi: 10.1007/s10236–014–0787–5Жабин И.А., Грамм-Осипова О.Л., Юрасов Г.И. Ветровой апвеллинг у северо-западного побережья Японского моря // Метеорология и гидрология. 1993. № 10. С. 82–86.Zhabin I.A., Gramm-Osipova O.L., Yurasov G.I. Wind upwelling near the Sea of Japan northwest coast. Meteorol. Gidrol. 1993, 10, 82–86 (in Russian).Юрасов Г.И., Вилянская Е.А. Характеристики апвеллинга в заливе Петра Великого в осенне-зимний сезон 1999–2000 гг. // Метеорология и гидрология. 2010. № 10. С. 54–63.Yurasov G.I., Vilyanskaya E.A. Upwelling characteristics in the Peter the Great Bay in Fall-Winter Season of 1999–2000. Russ. Meteorol. Hydrol. 2010, 35, 687–694. doi: 10.3103/S1068373910100067Lu L.-F., Onishi R., Takahashi K. The effect of wind on long-term summer water temperature trends in Tokyo Bay, Japan // Ocean. Dyn. 2015. V. 65, N 6. P. 919–930. doi: 10.1007/s10236–015–0848–4Lu L.-F., Onishi R., Takahashi K. The effect of wind on long-term summer water temperature trends in Tokyo Bay, Japan. Ocean Dyn. 2015, 65, 6, 919–930. doi: 10.1007/s10236–015–0848–4.Park K.-A., Kim K.-R. Unprecedented coastal upwelling in the East/Japan Sea and linkage to long-term large-scale variations // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37, N 9. L09603. doi: 10.1029/2009GL042231Park K.-A., Kim K.-R. Unprecedented coastal upwelling in the East/Japan Sea and linkage to long-term large-scale variations. Geophys. Res. Lett. 2010, 37, 9, L09603. doi: 10.1029/2009GL042231Su J., Wang J., Pohlmann T., Xu D. The influence of meteorological variation on the upwelling system off eastern Hainan during summer 2007–2008 // Ocean Dyn. 2011. V. 61, N 6. P. 717–730. doi: 10.1007/s10236–011–0404–9Su J., Wang J., Pohlmann T., Xu D. The influence of meteorological variation on the upwelling system off eastern Hainan during summer 2007–2008. Ocean Dyn. 2011, 61, 6, 717–730. doi: 10.1007/s10236–011–0404–9Shu Y., Wang D., Zhu J., Peng S. The 4-D structure of upwelling and Pearl River plume in the northern South China Sea during summer 2008 revealed by a data assimilation model // Ocean Model. 2011. V. 36, N 3–4. P. 228–241. doi: 10.1016/j.ocemod.2011.01.002Shu Y., Wang D., Zhu J., Peng S. The 4-D structure of upwelling and Pearl River plume in the northern South China Sea during summer 2008 revealed by a data assimilation model. Ocean Model. 2011, 36, 3–4, 228–241. doi: 10.1016/j.ocemod.2011.01.002Jiang Y., Chai F., Wan Z., Zhang X., Hong H. Characteristics and mechanisms of the Upwelling in the southern Taiwan Strait: a three-dimensional numerical model study // J. Oceanogr. 2011. V. 67, N 6. P. 699–708. doi: 10.1007/s10872–011–0080-xJiang Y., Chai F., Wan Z., Zhang X., Hong H. Characteristics and mechanisms of the Upwelling in the southern Taiwan Strait: a three-dimensional numerical model study. J. Oceanogr. 2011, 67, 6, 699–708. doi: 10.1007/s10872–011–0080-xWang D., Shu Y. et. al. Relative contributions of local wind and topography to the coastal upwelling in the northern South China Sea // J. Geophys. Res. 2014. V. 119, N 4. P. 2550–2567. doi: 10.1002/2013JC009172Wang D., Shu Y. et. al. Relative contributions of local wind and topography to the coastal upwelling in the northern South China Sea. J. Geophys. Res. 2014, 119, 4, 2550–2567. doi: 10.1002/2013JC009172Lin P., Hu J., Zheng Q., Sun Z., Zhu J. Observation of summertime upwelling off the eastern and northeastern coasts of Hainan Island, China // Ocean. Dyn. 2016. V. 66, N 3. P. 387–399. doi: 10.1007/s10236–016–0934–2Lin P., Hu J., Zheng Q., Sun Z., Zhu J. Observation of summertime upwelling off the eastern and northeastern coasts of Hainan Island, China. Ocean Dyn. 2016, 66, 3, 387–399. doi: 10.1007/s10236–016–0934–2Пономарев В.И., Файман П.А., Дубина В.А., Ладыченко С.Ю., Лобанов В.Б. Синоптическая вихревая динамика над северо-западным материковым склоном и шельфом Японского моря (моделирование и результаты дистанционных наблюдений) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8, № 2. С. 100–104.Ponomarev V.I., Fyman P.A., Dubina V.F., Ladychenko S.Y., Lobanov V.B. Mesoscale eddy dynamic over northwest Japan Sea continental slope and shelf (simulation and remote sensing results). Sovr. Probl. DZZ Kosm. 2011, 8(2), 100–104 (in Russian).Дубина В.А., Митник Л.М., Катин И.О. Особенности циркуляции вод залива Петра Великого на основе спутниковых мультисенсорных данных // Современное состояние и тенденции изменения природной среды залива Петра Великого Японского моря / Под ред. Акуличева В.А. М.: ГЕОС, 2008. С. 82–96.Dubina V.A., Mitnik L.M., Katin I.O. Features of water circulation in the Peter-the-Great Bay revealed by satellite multisensor data. Existing environmental condition and tendencies of its change in the Peter-the-Great Bay, the Sea of Japan / Ed. Akulichev V.A. M., GEOS, 2008, 82–96 (in Russian).Полякова А.М. Характеристика процессов волнения в заливе Петра Великого // Современное состояние и тенденции изменения природной среды залива Петра Великого Японского моря / Под ред. Акуличева В.А. М.: ГЕОС, 2008. С. 110–133.Polyakova A.M. Characteristics of the wave processes in the Peter-the-Great Bay // Existing environmental condition and tendencies of its change in the Peter-the-Great Bay, the Sea of Japan / Ed. Akulichev V.A. M.: GEOS, 2008. P. 110– 133 (in Russian).Коротченко Р.А., Самченко А.Н., Ярощук И.О. Пространственно-временной анализ геоморфологии дна залива Петра Великого (Японское море) // Океанология. 2014. Т. 54, № 4. С. 538–545. doi: 10.7868/S0030157414030046Korotchenko R.A., Samchenko A.N., Yaroshchuk I.O. The spatiotemporal analysis of the bottom geomorphology in Peter the Great Bay of the Sea of Japan. Oceanology. 2014, 54, 4, 497–504. doi: 10.1134/S0001437014030047Леонтьев А.П., Ярощук И.О., Смирнов С.В., Кошелева А.В., Пивоваров А.А., Самченко А.Н., Швырев А.Н. Пространственно-распределенный измерительный комплекс для мониторинга гидрофизическихпроцессов на океаническом шельфе // Приборы и техника эксперимента. 2017. № 1. С. 128–135. doi: 10.7868/S0032816216060227Leontyev A.P., Yaroshchuk I.O., Smirmov S.V., Kosheleva A.V., Pivovarov А.А., Samchenko А.N., Shvyrev A.N. A spatially distributed measuring complex for monitoring hydrophysical processes on the ocean shelf. Instrum. Exp. Tech. 2017, 60, 1, 130–136. doi: 10.1134/S0020441216060191Kosheleva A.V., Lazaryuk A. Yu., Yaroshchuk I.O. Estimation of acoustic and oceanological seawater characteristics by temperature measurements in the Sea of Japan shelf zone // Proc. Mtgs. Acoust. 2015. V. 24, 005001. doi: 10.1121/2.0000109Kosheleva A.V., Lazaryuk A. Yu., Yaroshchuk I.O. Estimation of acoustic and oceanological seawater characteristics by temperature measurements in the Sea of Japan shelf zone. Proc. Mtgs. Acoust. 2015, 24, 005001. doi: 10.1121/2.0000109Центр коллективного пользования Регионального Спутникового Мониторинга Окружающей среды ДВО РАН. http://www.satellite.dvo.ru (дата обращения: 15.08.2020).Center for Regional Satellite Monitoring of Environment, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences. URL: http://www.satellite.dvo.ru (date of access: 15.08.20).Lorenzo E.D., Moore A.M., Arango H.G. et. al. Weak and strong constraint data assimilation in the inverse Regional Ocean Modeling System (ROMS): Development and application for a baroclinic coastal upwelling system // Ocean. Model. 2007. V. 16, N 3–4. P. 160–187. doi: 10.1016/j.ocemod.2006.08.002Lorenzo E.D., Moore A.M., Arango H.G. et. al. Weak and strong constraint data assimilation in the inverse Regional Ocean Modeling System (ROMS): Development and application for a baroclinic coastal upwelling system. Ocean Model. 2007, 16, 3–4, 160–187. doi: 10.1016/j.ocemod.2006.08.002Song Y., Haidvogel D.B. A semi-implicit ocean circulation model using a generalized topography-following coordinate system // J. Comp. Phys. 1994. V. 115, N 1. P. 228–244. doi: 10.1006/jcph.1994.1189Song Y., Haidvogel D.B. A semi-implicit ocean circulation model using a generalized topography-following coordinate system. J. Comp. Phys. 1994, 115, 1, 228–244. doi: 10.1006/jcph.1994.1189Олейников И.С., Юрасов Г.И., Ищенко М.А. Опыт применения системы численного моделирования ROMS для исследования гидродинамических процессов в заливе Петра Великого // Известия ТИНРО. 2011. Т. 166. С. 275–282.Oleynikov I.S., Yurasov G.I., Ishchenko M.A. ROMS experience for investigation the processes in Peter the Great Bay. Izv. TINRO. 2011, 166, 275–282 (in Russian).Метеоцентр. Погода в Посьете. URL: http://meteocenter.net/31969_fact.html (дата обращения: 30.11.2011).Meteocenter. Weather in Posyet. URL: http://meteocenter.net/31969_fact.html (date of access: 30.11.11).Shchepetkin A.F., McWilliams J.C. A Method for Computing Horizontal Pressure-Gradient Force in an Oceanic Model with a Non-Aligned Vertical Coordinate // J. Geophys. Res. 2003. V. 108, C3. P. 3090. doi: 10.1029/2001JC001047Shchepetkin A.F., McWilliams J.C. A Method for Computing Horizontal Pressure-Gradient Force in an oceanic model with a non-aligned vertical coordinate. J. Geophys. Res. 2003, 108, C3, 3090. doi: 10.1029/2001JC001047Ляпидевский В.Ю., Новотрясов В.В., Храпченков Ф.Ф., Ярощук И.О. Внутренний волновой бор в шельфовой зоне моря // Прикладная механика и техническая физика. Т. 58, № 5. С. 60–71. doi: 10.15372/PMTF20170506Liapidevskii V.Y., Novotryasov V.V., Khrapchenkov F.F., Yaroshchuk I.O. Internal wave bore in the shelf zone of the sea. J. Appl. Mech. Tech. Phys. 2017, 58, 5, 809–818. doi: 10.1134/S0021894417050066Samchenko A.N., Yaroshchuk I.O., Kosheleva A.V. Internal gravity waves in the coastal zone of the Sea of Japan according to the natural observations // Reg. Stud. Mar. Sci. 2018. N 18. P. 156–160. doi: 10.1016/j.rsma.2018.02.004Samchenko A.N., Yaroshchuk I.O., Kosheleva A.V. Internal gravity waves in the coastal zone of the Sea of Japan according to the natural observations. Reg. Stud. Mar. Sci. 2018, 18, 156–160. doi: 10.1016/j.rsma.2018.02.004Ярощук И.О., Леонтьев А.П., Кошелева А.В., Пивоваров А.А., Самченко А.Н., Степанов Д.В., Швырев А.Н. Об интенсивных внутренних волнах в прибрежной зоне залива Петра Великого (Японское море) // Метеорология и гидрология. 2016. № 9. С. 55–62.Yaroshchuk I.O., Leont’ev A.P., Kosheleva A.V., Pivovarov A.A., Samchenko A.N., Stepanov D.V., Shvyryov A.N. On intense internal waves in the coastal zone of the Peter the Great Bay (the Sea of Japan). Russ. Meteorol. Hydrol. 2016, 41, 629–634. doi: 10.3103/S1068373916090053Пранц С.В., Пономарев В.И., Будянский М.В., Улейский М.Ю., Файман П.А. Лагранжев анализ перемешивания и переноса вод в морских заливах // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 1. С. 91–106. doi: 10.7868/S0002351513010082Prants S.V., Ponomarev V.I., Budyansky M.V., Uleysky V.Y., Fayman P.A. Lagrangian analysis of mixing and transport of water masses in the marine bays. Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2013, 49, 1, 82–96. doi: 10.1134/S0001433813010088Jiang L., Breaker L.C., Yan X.-H. Upwelling age: an indicator of local tendency for coastal upwelling // J. Oceanogr. 2012. V. 68, N 2. P. 337–344. doi: 10.1007/s10872–011–0096–2Jiang L., Breaker L.C., Yan X.-H. Upwelling age: an indicator of local tendency for coastal upwelling. J. Oceanogr. 2012, 68, 2, 337–344. doi: 10.1007/s10872–011–0096–2

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