Высокоразрешающее моделирование поверхностного полусуточного прилива M₂ в Восточно-Сибирском море: его динамика и энергетика

В рамках высокоразрешающей версии трехмерной конечно-элементной гидростатической модели QUODDY-4 воспроизведены поля динамических характеристик (амплитуды и фазы приливных колебаний уровня и эллипсов баротропной приливной скорости), отвечающих поверхностному полусуточному приливу M₂ в безлёдном Восточно-Сибирском море. Показано, что соответствующая приливная карта моря включает 4 реальные амфидромии левого вращения, обязанные своим существованием интерференции встречных прогрессивных волн Пуанкаре в южной части моря, 1 ложную амфидромию с центром на о. Новая Сибирь и 4 мелкомасштабные амфидромии, обусловленные интерференцией встречных волн Кельвина. Из них 3 образуются в узких проливах, расположенных в окрестности о-вов Большой и Малый Ляховский и 1 — на входе в Чаунскую губу. В свою очередь, баротропная приливная скорость в области максимума в северо-западной части моря достаточно высока (достигает нескольких десятков см/с), а за пределами максимума ее поле имеет полосчатую структуру, в которой баротропная скорость не превышает 10 см/с. Приводятся поля средних (за приливный цикл) интегральных по глубине составляющих бюджета баротропной приливной энергии (плотности энергии, ее адвективного переноса, горизонтального волнового потока и скорости диссипации за счет придонного трения). Сравнение модельных значений приливных колебаний уровня с данными его мареографных измерений приводит к заключению, что оценка их соответствия может быть признана удовлетворительной, учитывая сравнительно небольшие амплитуды прилива в море в целом.

1. Kowalik Z., Proshutinsky A. Yu. The Arctic Ocean tides // The Polar Oceans and their role in shaping the global environment. Geophys. Monogr. Ser., Vol. 85, Eds. O.M. Johanessen et al., AGU, Washington, D.C. 1994. P. 137–158. doi:10.1029/GM085p0137

2. Прошутинский А.Ю. Полусуточные приливы Северного Ледовитого океана по результатам моделирования // Труды ААНИИ. 1993. Вып. 429. С. 29–44.

3. Поляков И.В., Дмитриев Н.Е. Прилив M2 в Северном Ледовитом океане. Структура баротропного прилива // Метеорология и гидрология. 1994. № 1. С. 56–68.

4. Padman L., Erofeeva S. A barotropic reverse tidal model for the Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31. L02303. doi:10.1029/2003GL019003

5. Ip J.T.C., Lynch D.R. QUODDY-3 User’s Manual: Comprehensive coastal circulation simulation using finite elements: Nonlinear prognostic time-stepping model. Report Number NML-95–1, Thayer School of Engineering, Darthmouth College, Hanover, New Hampshire, 1995, 46 p. URL: http://www-nml.dartmouth.edu/Publications/internal_reports/NML-95–1/95–1/Q3_3.ps

6. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Rev. Geophys. Space Phys. 1982. Vol. 20, No. 4. P. 851–875. doi:10.1029/RG020i004p00851

7. Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations // Mon. Wea. Rev. 1963. Vol. 91, No. 3. P. 99–164. doi:10.1175/1520–0493(1963)091<0099:GCEWTP>2.3.CO;2

8. Каган Б.А., Тимофеев А.А. Динамика и энергетика поверхностных и внутренних полусуточных приливов в Белом море // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41, № 4. С. 550–566.

9. Каган Б.А., Тимофеев А.А. Динамика и энергетика полусуточных приливов в море Лаптевых: результаты высокоразрешающего моделирования поверхностного прилива M2 // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 1. С. 15–23. doi:10.7868/S2073667320010025