Internal Waves Intensification in the Shelf Break Region as a Factor of the Vertical Exchange Intensification
Abstract
The analysis of field data at the shelf break in the Black Sea demonstrates increasing of vertical eddy diffusivity by an order of magnitude on the average with respect to the open sea conditions with the same stratification. The use of a simple model showed that increasing in the energy of quasi-inertial waves in this region can be considered as the most probable cause of the mentioned experimental fact. This phenomenon results in considerable decreasing of the Richardson number in quasi-horizontal wave currents and, as a consequence, in-creasing of the mixing intensity and vertical diffusion.
About the Authors
A. S. Samodurov
Морской гидрофизический институт НАН Украины
Ukraine
Ukraine
A. M. Chukharev
Морской гидрофизический институт НАН Украины
Ukraine
Ukraine
A. V. Nosova
Морской гидрофизический институт НАН Украины
Ukraine
Ukraine
L. V. Globina
Морской гидрофизический институт НАН Украины
Ukraine
Ukraine
References
1. Wunsch C., Ferrari R. Vertical mixing, energy, and the general circulation of the ocean // Ann. Rev. Fluid Mech. 2004. V.36. P.281–314.
2. Ivanov L.I., Samodurov A.S. The role of lateral fluxes in ventilation of the Black Sea // J. Marine Systems. 2001. V.31, N 1–3. P.159–174.
3. Самодуров А.С., Иванов Л.И. Балансовая модель для расчета средних вертикальных потоков жидкости, тепла, соли и растворенных химических веществ в термохалоклине Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2002. № 1. С.7–24.
4. Самодуров А.С., Любицкий А.А., Пантелеев Н.А. Вклад опрокидывающихся внутренних волн в структурообразование, диссипацию энергии и вертикальную диффузию в океане // Морской гидрофизический журнал. 1994. № 3. С.14–27.
5. McComas C.H., Muller P. The dynamic balance of internal waves // J. Phys. Oceanogr. 1981. V.11. P.970–986.
6. Henyey F.S., Wright J., Flatte S.M. Energy and action flow through the internal wave field: An eikonal approach // J. Geophys. Res. 1986. V.91. P.8487–8495.
7. Winters K.B., D’Asaro E.A. Direct simulation of internal wave energy transfer // J. Phys. Oceanogr. 1998. V.27. P.1937–1945.
8. Gregg M. C. Scaling turbulence dissipation in the thermocline // J. Geophys. Res. 1989. V.94, N С7. P.9686–9698.
9. McComas C.H. Equilibrium mechanisms within the oceanic internal wave field // J. Phys. Oceanogr. 1977. V.7. P.836–845.
10. McComas C.H., Bretherton P.P. Resonant interactions of oceanic internal waves // J. Geophys. Res. 1977. V.82. N 9. P.1397–1412.
11. Lvov Y.V., Polzin K.L., Yokoyama N. Resonant and near-resonant internal wave interactions // J. Phys. Oceanogr. 2012. V.42. P.669–691.
12. Сабинин К.Д., Серебряный А.Н. «Горячие точки» в поле внутренних волн в океане // Акустический журнал. 2007. № 3. С. 410–436.
13. Самодуров А.С., Глобина Л.В. Диссипация энергии и вертикальный обмен в стратифицированных бассейнах за счет сдвиговой неустойчивости в поле квазиинерционных внутренних волн // Морской гидрофизический журнал. 2011. № 6. С.16–27.
14. Самодуров А.С., Глобина Л.В. Зависимость скорости диссипации турбулентной энергии и вертикального обмена от стратификации по обобщенным экспериментальным данным (сравнение с существующими моделями) // Морской гидрофизический журнал. 2012. № 6. С.17–34.
15. Gargett A.E. Vertical eddy diffusivity in the ocean interior // J. Marine Res. 1984. V.42. P.359–393.
16. Самодуров А.С., Чухарев А.М. Оценка интенсивности вертикального турбулентного обмена в Черном море по экспериментальным данным // Экологическая безопасность и комплексное использование прибрежной и шельфовой зон моря. Севастополь. МГИ НАН Украины, 2006. С.524–529. Вып.14.
17. Самодуров А.С., Чухарев А.М. Экспериментальная оценка коэффициента вертикального турбулентного обмена в стратифицированном слое Черного моря в окрестности свала глубин // Морской гидрофизический журнал. 2008. № 6. С.14–24.
18. Иванов В.А., Самодуров А.С., Чухарев А.М., Носова А.В. Интенсификация вертикального турбулентного обмена в районах сопряжения шельфа и континентального склона в Черном море // Доповіді Національної Академії Наук України. 2008. № 6. С.108–112.
19. Дыкман В.З., Багимов И.С., Барабаш В.А., Ефремов О.И., Зубов А.Г., Мязин В.В., Павленко О.И., Самодуров А.С., Чухарев А.М. Измерительный комплекс «Сигма-1» для исследования процессов перемешивания и диссипации энергии в верхнем слое моря // Экологическая безопасность и комплексное использование прибрежной и шельфовой зон моря. Севастополь, 2004. С.395–409. Вып.10.
20. Fer I., Skogseth R., Geyer F. Internal waves and mixing in the marginal ice zone near the Yermak Plateau // J. Physical Oceanography. 2010. V.40. P.1613–1630.
21. Osborn T.R. Estimations of local rate of vertical diffusion from dissipation measurements // J. Phys. Oceanogr. 1980. V.10. P.83–89.
22. Ле Блон П., Майсек Л. Волны в океане. М.: Мир, 1981. 478 с. Ч.1.
23. Olbers D.J. A formal theory of internal wave scattering with applications to ocean fronts // J. Phys. Oceanogr. 1981. V.11. P.1078–1099.
24. Olbers D.J. The propagation of internal waves in a geostrophic current // J. Phys. Oceanogr. 1981. P.1224–1233. V.11.
Review
For citations:
Samodurov A.S., Chukharev A.M., Nosova A.V., Globina L.V. Internal Waves Intensification in the Shelf Break Region as a Factor of the Vertical Exchange Intensification. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2013;6(2):12-24. (In Russ.)
Views:
97
Email this article 