Моделирование приливной динамики северных проливов Курильской гряды
https://doi.org/10.7868/S2073667321030023
Аннотация
Решается краевая задача для уравнений движения, неразрывности, конституентов плотности и характеристик турбулентности в 3D-области северных Курильских проливов с граничными условиями, определяемыми решением глобальной модели. Краевая задача реализуется методом конечных объемов на неструктурированной сетке в гидростатическом приближении. Детализированное моделирование приливной динамики Четвертого пролива выполняется в негидростатической постановке. Результаты представляют поля скоростей приливной волны М2 и суммарного прилива восьми гармоник M2, S2, N2, K2, K1, О1, P1, Q1 с синодическим периодом 29.5 суток и остаточную циркуляцию в регионе гряды. Дается сравнение хода вертикальной скорости в приливном цикле волны М2 для двух подобластей Четвертого пролива при решении краевой задачи в негидростатической постановке и в гидростатическом приближении. Приводится диаграмма Хоффмюллера хода динамических характеристик в синодическом месяце. На примере Четвертого пролива показано, что учет динамической компоненты давления необходим для корректного определения транспорта через Курильские проливы.
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания по темам № 0128-2021-0014 (А.А. Андросов, Н.Е. Вольцингер) и № 075-00689-21-00 (А.А. Родионов).
Об авторах
А. А. Родионов
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Санкт-Петербургский научный центр РАН
Россия
Россия
117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва
199034, Университетская наб., д. 5, г. Санкт-Петербург
А. А. Андросов
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Институт полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера
Россия
Россия
117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва
27570, Ам Ханделсшафен, 12, г. Бремерхафен
В. В. Фофонова
Институт полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера
Германия
Германия
27570, Ам Ханделсшафен, 12, г. Бремерхафен
И. С. Кузнецов
Институт полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера
Германия
Германия
27570, Ам Ханделсшафен, 12, г. Бремерхафен
Н. Е. Вольцингер
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва
Список литературы
1. Богданов К.Т., Мороз В.В. Структура, динамика и гидролого-акустические характеристики вод проливов Курильской гряды. Владивосток : Дальнаука, 2000. 152 с.
2. Nakamura T., Awaji T., Hatayama T., Kazunori A. Tidal exchange through Kuril Straits // J. Phys. Oceanogr. 2000. V. 30. P. 1622—1644. doi: 10.1175/1520-0485(2000)030<1622:TETTKS>2.0.CO;2
3. 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 // J. Geophys. Res. 2004. V. 109, C09S07. P. 1—22. doi: 10.1029/2003JC001850
4. Rabinovich A.B., Thomson R.E., Bograd S.J. Drifter observations of anticyclonic eddies near Bussol’ Strait, the Kuril Islands // J. Oceanogr. 2002. V. 58. P. 661—671. doi: 10.1023/A:1022890222516
5. 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 Res. II. 2010. V. 57. P. 1247—1256. doi: 10.1016/j.dsr2.2009.12.012
6. Ohshima K.I., Fukamachi Y., Mutoh T. et al. A generation mechanism for mesoscale eddies in the Kuril Basin of the Okhotsk Sea: baroclinic instability caused by enhanced tidal mixing // J. Oceanogr. 2005. V. 61. P. 247—260. doi: 10.1007/s10872-005-0035-1
7. Katsumata K., Yasuda I. Estimates of non-tidal exchange transport between the Sea of Okhotsk and the North Pacific // J. Oceanogr. 2010. V. 66. P. 489—504. doi: 10.1007/s10872-010-0041-9
8. Yagi M., Yasuda I. Deep intense vertical mixing in the Bussol’ Strait // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39. L01602. doi: 10.1029/2011GL050349
9. 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 Oceanogr. 2014. V. 126. P. 135—145. doi: 10.1016/j.pocean.2014.05.007
10. Kida S., Qiu B. An exchange flow between the Okhotsk Sea and the North Pacific driven by the East Kamchatka Current // J. Geophys. Res.: Oceans. 2013. V. 118(12). P. 6747—6758. doi: 10.1002/2013JC009464
11. Mensah V., Ohshima K.I., Nakanowatari T., Riser S. Seasonal changes of water mass, circulation and dynamic response in the Kuril Basin of the Sea of Okhotsk // Deep Sea Res. I: Oceanographic Research Papers. 2019. V. 144. P. 115—131. doi: 10.1016/j.dsr.2019.01.012
12. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Том 09. Охотское море. Выпуск 1. Гидрометеорологические условия. Справочник. СПб. : Гидрометеоиздат, 1998. 343 с.
13. Xing J., Davies A.M. On the importance of non-hydrostatic processes in determining tidally induced mixing in sill regions // Cont. Shelf Res. 2007. V. 27(16). P. 2162—2185. doi: 10.1016/j.csr.2007.05.012
14. Вольцингер Н.Е., Андросов А.А. Негидростатическая динамика проливов Мирового океана // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 1. С. 26—40.
15. Elvius T., Sundström A. Computationally efficient schemes and boundary conditions for a fine-mesh barotropic model based on the shallow-water equations // Tellus. 1973. V. 15. P. 132—156.
16. Вольцингер Н.Е. Длинные волны на мелкой воде. Л. : Гидрометеоиздат, 1985. 160 с.
17. Вольцингер Н.Е., Андросов А.А. Экстремальная негидростатическая приливная динамика // Вычислительные технологии. 2019. Т. 24, № 2. С. 37—51. doi: 10.25743/ICT.2019.24.2.004
18. Wang Q., Danilov S., Sidorenko D., Timmermann R., Wekerle C., Wang X., Jung T., Schröter J. The Finite Element Sea Ice-Ocean Model (FESOM) v.1.4: formulation of an ocean general circulation model // Geosci. Model Dev. 2014. V. 7. P. 663—693. doi: 10.5194/gmd-7-663-2014
19. Androsov A., Fofonova V., Kuznetsov I., Danilov S., Rakowsky N., Harig S., Brix H., Wiltshire K.H. FESOM-C v.2: coastal dynamics on hybrid unstructured meshes // Geosci. Model Dev. 2019. V. 12. P. 1009—1028. doi: 10.5194/gmd-12-1009-2019
20. 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
21. Androsov A., Voltzinger N., Kuznetsov I., Fofonova V. Modeling of nonhydrostatic dynamics and hydrology of the Lombok Strait // Water. 2020. 12(11). 3092. doi: 10.3390/w12113092
22. Egbert G.D., Bennett A.F., Foreman M.G. TOPEX/POSEIDON tides estimated using a global inverse model // J. Geophys. Res. 1994. 99(C12). P. 24821—24852. doi: 10.1029/94JC01894
23. Egbert G.D., Erofeeva S.Y. Efficient inverse modeling of barotropic ocean tides // J. Atmos. Ocean Technol. 2002. V. 19. P. 183—204. doi: 10.1175/1520-0426(2002)019<0183: EIMOBO>2.0.CO;2
24. GEBCO Bathymetric Compilation Group 2019. The GEBCO_2019 Grid–a continuous terrain model of the global oceans and land. British Oceanographic Data Centre, National Oceanography Centre, NERC, UK, 2019. doi: 10/c33m
25. Androsov A., Boebel O., Schröter J., Danilov S., Macrander A., Ivanciu I. Ocean bottom pressure variability: can it be reliably modeled? // J. Geophys. Res.: Oceans. 2020. V. 125, e2019JC015469. doi: 10.1029/2019JC015469
26. Androsov A.A., Klevanny K.A., Salusti E.S., Voltzinger N.E. Open boundary conditions for horizontal 2-D curvilinear-grid long-wave dynamics of a strait // Adv. Water Resour. 1995. V. 18. P. 267—276. doi: 10.1016/0309-1708(95)00017-D
Рецензия
Для цитирования:
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;14(3):20-34. https://doi.org/10.7868/S2073667321030023
For citation:
Rodionov A.A., Androsov A.A., Fofonova V.V., Kuznetsov I.S., Voltzinger N.E. Modeling the tidal dynamics of the northern straits of the Kuril Ridge. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2021;14(3):20-34. (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S2073667321030023
Просмотров:
160
Послать статью по эл. почте 