Моделирование приливной динамики пролива Буссоль

Буссоль — самый глубокий и второй по ширине пролив в цепи островов Курильской гряды. Он доминирует в приливном транспорте из Охотского моря в Тихий океан, вентилируя его воды в слоях на глубине нескольких сотен метров. Горный рельеф пролива и его нерегулярная конфигурация определяют целесообразность моделирования в криволинейных гранично-согласованных координатах, отображающих физическую область краевой задачи на каноническую вычислительную область. В такой постановке выполнено высокоразрешающее моделирование чрезвычайно активной приливной динамики пролива в гидростатическом приближении. На открытых границах области задаются колебания уровня, вызванные суммарным приливом, содержавшим 14 гармоник, в течение синодического месяца 29,5 суток. Начальные и граничные условия по стратификации используют данные цифрового климатического атласа. Анализируются рассчитанные приливные течения в разные фазы приливного цикла. Оценены максимальные за расчетный период скорости течения и средний транспорт воды через пролив. Результаты моделирования указывают на важную роль подводного вулканического массива в особенностях приливной динамики пролива. Полученные результаты реалистичны в той мере, какую предоставляет гидростатическая постановка краевой задачи. В этом отношении работу следует рассматривать как предварительный шаг к более репрезентативному и полному (негидростатическому) моделированию динамики пролива Буссоль.

1. Блох Ю.И., Бондаренко В.И., Долгаль А.С., Новикова П.Н., Петрова В.В., Пилипенко О.В., Рашидов В.А., Трусов А.А. Комплексные геолого-геофизические исследования подводного вулканического массива Архангельского (Курильская островная дуга) // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. 2019. Т. 44, № 4. С. 35–50. EDN TAYJJW. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2019-4-44-35-50

2. Богданов К.Т., Мороз В.В. Структура, динамика и гидролого-акустические характеристики вод проливов Ку рильской гряды. Владивосток: Дальнаука, 2000. 152 с. EDN UUTFIR.

3. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Том 9. Охотское море. Выпуск 1. Гидрометеорологические условия / Под ред. Глуховского Б.Х., Гоптарева Н.П., Терзиева Ф.С. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. 343 с.

4. Yagi M., Yasuda I. Deep intense vertical mixing in the Bussol’ Strait // Geophysical Research Letters. 2012. Vol. 39, L01602. EDN PHBUMT. https://doi.org/10.1029/2011GL050349

5. Katsumata K., Ohshima K.I., Kono T., Itoh M., Yasuda I., Volkov Y., Wakatsuchi M. Water exchange and tidal currents through the Bussol Strait revealed by direct current measurements // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004. Vol. 109, C09S06. EDN LIUCVH. https://doi.org/10.1029/2003JC001864

6. Tanaka Y., Yasuda I., Osafune S., Tanaka T., Nishioka J., Volkov Y.N. Internal tides and turbulent mixing observed in the Bussol Strait // Progress in Oceanography. 2014. Vol. 126. P. 98–108. EDN UEPHFX. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2014.04.009

7. Nakamura T., Awaji T., Hatayama T., Kazunori A. Tidal exchange through Kuril Straits // Journal of Physical Oceanography. 2000. Vol. 30, No. 6. P. 1622–1644. EDN LQFCMX. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2000)0302.0.CO;2

8. Ильин В.И., Архипкин В.С. Особенности приливного водообмена в Курильских проливах по данным моделирования // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2024. Т. 79, № 4. C. 44–54. EDN ORFGEJ. https://doi.org/10.55959/msu0579-9414.5.79.4.4

9. 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: Oceans. 2004. Vol. 109, C09S07. P. 1–22. EDN MJDUKP. https://doi.org/10.1029/2003JC001850

10. Ohshima K.I., Nakanowatari T., Riser S., Wakatsuchi M. Seasonal variation in the in- and outflow of the Okhotsk Sea with the North Pacific // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2010. Vol. 57, No. 13–14. P. 1247–1256. EDN MYEUNB. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2009.12.012

11. Katsumata K., Yasuda I. Estimates of non-tidal exchange transport between the Sea of Okhotsk and the North Pacifi // Journal of Oceanography. 2010. Vol. 66, No. 4. P. 489–504. EDN MYEUNL. https://doi.org/10.1007/s10872-010-0041-9

12. 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. EDN UQGVYR. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2014.05.007

13. Kida S., Qiu B. An exchange flow between the Okhotsk Sea and the North Pacific driven by the East Kamchatka Current // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2013. Vol. 118, No. 12. P. 6747–6758. EDN DIFURI. https://doi.org/10.1002/2013JC009464

14. 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. EDN KXDQML. https://doi.org/10.7868/S2073667321030023

15. Родионов А.А., Ванкевич Р.Е., Клеванная М.К., Вольцингер Н.Е. Моделирование баротропной приливной динамики Курильского региона // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2024. Т. 17, № 1. С. 23–38. EDN HUKDKU. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2024.17(1)-2

16. Tanaka Y., Hibiya T., Niwa Y., Iwamae N. Numerical study of K1 internal tides in the Kuril straits // Journal of Geo physical Research: Oceans. 2010. Vol. 115, C09016. EDN TZTBFY. https://doi.org/10.1029/2009JC005903

17. 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, No. 5. P. 661–671. EDN LHKYFH. https://doi.org/10.1023/A:1022890222516

18. Rabinovich A.B., Thomson R.E. Evidence of diurnal shelf waves in satellite-tracked drifter trajectories off the Kuril Is lands // Journal of Physical Oceanography. 2001. Vol. 31, No. 9. P. 2650–2668. EDN LSQKQD. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2001)0312.0.CO;2

19. 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 // Journal of Oceanography. 2005. Vol. 61, No. 2. P. 247–260. EDN MJDUKF. https://doi.org/10.1007/s10872-005-0035-1

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. EDN YPJHXG. https://doi.org/10.7868/S207366731801001X

21. Вольцингер Н.Е., Андросов А.А. Моделирование длинноволновой негидростатической динамики на горном рельефе. Санкт-Петербург: Политех-Пресс, 2024. 168 с.

22. Xing J., Davies A.M. On the importance of non-hydrostatic processes in determining tidally induced mixing in sill regions // Continental Shelf Research. 2007. Vol. 27, No. 16. P. 2162–2185. https://doi.org/10.1016/j.csr.2007.05.012

23. Mahadevan A., Oliger J., Street R. A non-hydrostatic mesoscale ocean model. Part 1, 2 // Journal of Physical Oceanography. 1996. Vol. 26, No. 9. P. 1868–1900.

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