Моделирование баротропной приливной динамики Курильского региона

   Решается 3D краевая задача расчета баротропной приливной динамики Курильского региона, включающего южную область Охотского моря, проливы Курильской гряды и ее материковый склон. Краевая задача в гидростатическом приближении реализуется в постановке для контравариантных потоков программного комплекса Cardinal. Моделирование приливной динамики проливов курильской гряды и ее материкового склона имеет особое значение в связи с высоким геостратегическим престижем региона. Исключительная сложность рельефа области, содержащей десятки подводных вулканов, требует решения задачи в полной негидростатической постановке; это делает необходимым многопроцессорную реализацию модели с высоким сеточным разрешением для ее репрезентативности. С целью кардинального уменьшения вычислительных затрат предложена рациональная методика рассмотрения и воспроизведения приливной динамики на 2D вертикальных разрезах области при решении на разрезах краевой задачи с повышенным сеточным разрешением. Приводится постановка краевых задач на продольных и поперечных вертикальных разрезах в негидростатической формулировке и в гидростатическом приближении. Приводятся результаты расчета полей уровня и скорости приливных течений, генерируемых доминирующей лунно-солнечной волной K1 и суммарным приливом в подобластях региона, результаты расчета структуры вертикальной скорости на разрезах области; приводятся результаты сравнения придонной вертикальной скорости над подводной горой и на свале глубин в гидростатической и негидростатической постановках, расчет частотного спектра и энергии приливных течений.

1. Вольцингер Н.Е., Андросов А.А. Моделирование длинноволновой негидростатической динамики на горном рельефе. СПб.: Политех-Пресс, 2022. 170 с.

2. Вольцингер Н.Е., Андросов А.А., Клеванный К.А., Сафрай А.С. Океанологические модели негидростатической динамики. Обзор // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т. 11, № 1. С. 3–20. doi: 10.7868/S207366731801001X

3. Родионов А.А., Андросов А.А., Фофонова В.В., Кузнецов И.С., Вольцингер Н.Е. Моделирование приливной динамики северных проливов Курильской гряды // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 14, № 3. С. 20–34. doi: 10.7868/S2073667321030023

4. Богданов К.Т., Мороз В.В. Структура, динамика и гидролого-акустические характеристики вод проливов Курильской гряды. Владивосток: Дальнаука, 2000. 152 с.

5. Nakamura T., Awaji T., Hatayama T., Kazunori A. Tidal exchange through Kuril Straits // Journal of Physical Oceanography. 2000. Vol. 30. P. 1622–1644. doi: 10.1175/1520-0485(2000)030<1622:TETTKS>2.0.CO;2

6. Nakamura T., Awaji T. Tidally induced diapycnal mixing in the Kuril Straits and its role in water transformation and transport: a three-dimensional nonhydrostatic model experiment // Journal of Geophysical Research. 2004. Vol. 109, C09S07. P. 122. doi: 10.1029/2003JC001850

7. Rabinovich A.B., Thomson R.E., Bograd S.J. Drifter observations of anticyclonic eddies near Bussol’ Strait, the Kuril Islands // Journal of Oceanography. 2002. Vol. 58. P. 661–671. doi: 10.1023/A:1022890222516

8. Ohshima K., Nakanowatari T., Riser S., Wakatsuchi M. Seasonal variation in the in-and outflow of the Okhotsk Sea with the North Pacific // Deep Sea Research. II. 2010. Vol. 57. P. 1247–1256. doi: 10.1016/j.dsr2.2009.12.012

9. Katsumata K., Yasuda I. Estimates of non-tidal exchange transport between the Sea of Okhotsk and the North Pacific // Journal of Oceanography. 2010. Vol. 66. P. 489–504. doi: 10.1007/s10872-010-0041-9

10. Nakamura T., Takeuchi Y., Uchimoto K., Mitsudera H. Effects of temporal variation in tide-induced vertical mixing in the Kuril Straits on the thermohaline circulation originating in the Okhotsk Sea // Progress in Oceanography. 2014. Vol. 126. P. 135–145. doi: 10.1016/j.pocean.2014.05.007

11. Клеванный К А., Смирнова Е.В. Использование программного комплекса CARDINAL // Журнал Университета водных коммуникаций. 2009. Вып. 1. С. 153–162

12. Egbert G.D., Erofeeva S.Y. Efficient inverse modeling of barotropic ocean tides // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2002. Vol. 19, N 2. P. 183–204. doi: 10.1175/1520-0426(2002)019<0183:EIMOBO>2.0.CO;2

13. Magald M.G., Haine T.W.N. Hydrostatic and non-hydrostatic simulations of dense waters cascading of a shelf. The East Greenland case // Deep Sea Research. I: Oceanographic Research Papers. 2015. Vol. 96. P. 89–104. doi: 10.1016/j.dsr.2014.10.008