Сезонность субмезомасштабных когерентных вихрей в северной Балтике: модельное исследование
https://doi.org/10.7868/S2073667321030114
Аннотация
Моделирование северной части собственно Балтийского моря с очень высоким разрешением показывает, что летом образуются циклонические и антициклонические субмезомасштабные когерентные вихри (СКВ) с экстремумом вертикальной завихренности в поверхностном слое, в то время как подповерхностные антициклонические СКВ в форме выпуклых линз в поле плотности преобладают над циклоническими СКВ – вогнутыми линзами с экстремумом вертикальной завихренности в холодном промежуточном слое ниже сезонного термоклина и выше перманентного галоклина. Зимой сезонный термоклин и холодный промежуточный слой сменяются относительно глубоким конвективно-перемешанным слоем, что делает невозможным образование подповерхностных вогнутых циклонических и выпуклых антициклонических линз. Вместо этого преобладают зимние циклонические СКВ с экстремальной вертикальной завихренностью на поверхности. Ядро зимних циклонических СКВ характеризуется отрицательной температурной аномалией во всем конвективно-перемешанном слое. В течение своего жизненного цикла длительностью до нескольких месяцев и более, смоделированный СКВ может многократно сливаться с другими СКВ того же знака завихренности, и слияние делает вихрь сильнее, тем самым способствуя его долговечности.
Об авторах
Г. Вяли
Таллиннский технологический университет, Кафедра морских систем
Эстония
Эстония
12618, Академиа тээ, 15A, г. Таллинн
В. М. Журбас
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва
Список литературы
1. McWilliams J.C. Submesoscale, coherent vortices in the ocean // Rev. Geophys. 1985. V. 23. P. 165—182. doi: 10.1029/RG023i002p00165
2. McWilliams J.C. Vortex generation through balanced adjustment // J. Phys. Oceanogr. 1988. V. 18. P. 1178—1192. doi: 10.1175/1520—0485(1988)018<1178:VGTBA>2.0.CO;2
3. Armi L., Hebert D., Oakey N., Price J.F., Richardson P.L., Rossby H.T., Rudduck B. Two years in the life of a Mediterraneam salt lens // J. Phys. Oceanogr. 1989. V. 19. P. 354—370. doi: 10.1175/1520—0485(1989)019<0354:TYITLO>2.0.CO;2
4. Бенилов А.Ю., Сафрай А.С., Филюшкин Б.Н., Кожелупова Н.Г. О нелинейной динамике линз средиземноморской воды «медди» // Фундам. прикл. гидрофиз. 2020. Т. 13, № 3. С. 20—42. doi: 10.7868/S2073667320030028
5. McWilliams J.C. Submesoscale currents in the ocean // Proc. R. Soc. A. 2016. V. 472. 20160117. doi: 10.1098/rspa.2016.0117
6. Журбас В.М., Кузьмина Н.П. О растекании перемешанного пятна во вращающейся устойчиво стратифицированной жидкости // Изв. АН СССР, сер. ФАО. 1981. Т. 17, № 3. С. 286—295.
7. D’Asaro E. Generation of submesoscale vortices: a new mechanism // J. Geophys. Res. 1988. V. 93. P. 6685—6693. doi: 10.1029/JC093iC06p06685
8. Gula J., Molemaker M.J., McWilliams J.C. Gulf Stream dynamics along the southeastern U. S. Seaboard // J. Phys. Oceanogr. 2015. V. 45. P. 690—715. doi: 10.1175/JPO-D-14-0154.1
9. Elken J., Pajuste M., Kõuts T. On intrusive lenses and their role in mixing in the Baltic deep layers // Proceedings of the Conference of the Baltic Oceanographers, Kiel. 1988. 1. P. 367—376.
10. Zhurbas V.M., Paka V.T. Mesoscale thermohaline variability in the Eastern Gotland Basin following the 1993 major Baltic inflow // J. Geophys. Res. 1997. V. 102(C9). P. 20917—20926. doi: 10.1029/97JC00443
11. Sellschopp J., Arneborg L., Knoll M., Fiekas V., Gerdes F., Burchard H., Lass H.U., Mohrholz V., Umlauf L. Direct observations of medium-intensity inflow into the Baltic Sea // Cont. Shelf Res. 2006. V. 26. P. 2393—2414. doi: 10.1016/j.csr.2006.07.004
12. Piechura J., Beszczyńska-Möller A. Inflow waters in the deep regions of the Southern Baltic Sea – transport and transformations // Oceanologia. 2003. V. 45(4). P. 593—621.
13. Zhurbas V., Stipa T., Mälkki P., Paka V., Golenko N., Hense I., Sklyarov V. Generation of subsurface cyclonic eddies in the southeast Baltic Sea: observations and numerical experiments // J. Geophys. Res. Oceans. 2004. 109. C05033. doi: 10.1029/2003JC002074
14. Zhurbas V.M., Oh I.S., Paka V.T. Generation of cyclonic eddies in the Eastern Gotland Basin of the Baltic Sea following dense water inflows: numerical experiments // J. Mar. Sys. 2003. V. 38. P. 323—336. doi: 10.1016/S0924-7963(02)00251-8
15. Zhurbas V., Elken J., Paka V., Piechura J., Väli G., Chubarenko I., Golenko N., Shchuka S. Structure of unsteady overflow in the Słupsk Furrow of the Baltic Sea // J. Geophys. Res. Oceans. 2012. V. 117. C04027. doi: 10.1029/2011JC007284
16. Spall M.A., Price J.F. Mesoscale variability in the Denmark Strait: the PV outflow hypothesis // J. Phys. Oceanogr. 1998. V. 28. P. 1598—1623. doi: 10.1175/1520-0485(1998)028<1598:MVIDST>2.0.CO;2
17. Каримова С.С., Лаврова О.Ю., Соловьев Д.М. Наблюдение вихревых структур в Балтийском море с использованием радиолокационных и радиометрических данных // Исследование Земли из космоса. 2011. № 5. С. 15—23. doi: 10.1134/S0001433812090071
18. Laanemets J., Väli G., Zhurbas V., Elken J., Lips I., Lips U. Simulation of mesoscale structures and nutrient transport during summer upwelling events in the Gulf of Finland in 2006 // Boreal Environ. Res. 2011. V. 16(A). P. 15—26.
19. Väli G., Zhurbas V., Lips U., Laanemets J. Submesoscale structures related to upwelling events in the Gulf of Finland, Baltic Sea (numerical experiments) // J. Mar. Syst. 2017. 171(SI). P. 31—42. doi: 10.1016/j.jmarsys.2016.06.010
20. Вяли Г., Журбас В., Липс У., Лаанеметс Я. Кластеризация плавающих частиц из-за субмезомасштабной динамики: модельное исследование для Финского залива Балтийского моря // Фундам. прикл. гидрофиз. 2018. Т. 11, № 2. С. 21—35. doi: 10.7868/S2073667318020028
21. Zhurbas V., Väli G., Kuzmina N. Rotation of floating particles in submesoscale cyclonic and anticyclonic eddies: a model study for the southeastern Baltic Sea // Ocean Sci. 2019. 15. P. 1691—1705. doi: 10.5194/os-15-1691-2019
22. Reißmann J.H. An algorithm to detect isolated anomalies in three-dimensional stratified data fields with an application to density fields from four deep basins of the Baltic Sea // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. C12018. doi: 10.1029/2005JC002885
23. Vortmeyer-Kley R., Holtermann P.L., Feudel U., Gräwe U. Comparing Eulerian and Lagrangian eddy census for a tideless, semi-enclosed basin, the Baltic Sea // Ocean Dyn. 2019. V. 69. P. 701—717. doi: 10.1007/s10236-019-01269-z
24. Burchard H., Bolding K. GETM – a general estuarine transport model, Scientific documentation, Technical report EUR20253 en. // Tech. rep., European Commission. Ispra, Italy, 2002.
25. Hofmeister R., Burchard H., Beckers J-M. Non-uniform adaptive vertical grids for 3D numerical ocean models // Ocean Model. 2010. V. 33(1—2). P. 70—86. doi: 10.1016/j.ocemod.2009.12.003
26. Gräwe U., Holtermann P., Klingbeil K., Burchard H. Advantages of vertically adaptive coordinates in numerical models of stratified shelf seas // Ocean Model. 2015. V. 92. P. 56—68. doi: 10.1016/j.ocemod.2015.05.008
27. Burchard H., Bolding K. Comparative Analysis of Four Second-Moment Turbulence Closure Models for the Oceanic Mixed Layer // J. Phys. Oceanogr. 2001. V. 31. P. 1943—1968. doi: 10.1175/1520-0485(2001)031<1943:CAOFSM>2.0.CO;2
28. Canuto V.M., Howard A., Cheng Y., Dubovikov M.S. Ocean Turbulence. Part I: One-Point Closure Model – Momentum and Heat Vertical Diffusivities // J. Phys. Oceanogr. 2001. V. 31. P. 1413—1426. doi: 10.1175/1520-0485(2001)031<1413:OTPIOP>2.0.CO;2
29. Zhurbas V., Väli G., Golenko M., Paka V. Variability of bottom friction velocity along the inflow water pathway in the Baltic Sea // J. Mar. Syst. 2018. V. 184. P. 50—58. doi: 10.1016/j.jmarsys.2018.04.008
30. Liblik T., Väli G., Lips I., Lilover M.-J., Kikas V., Laanemets J. The winter stratification phenomenon and its consequences in the Gulf of Finland, Baltic Sea // Ocean Sci. 2020. V. 16. P. 1475—1490. doi: 10.5194/os-16-1475-2020
31. Männik A., Merilain M. Verification of different precipitation forecasts during extended winter-season in Estonia // HIRLAM Newsletter. 2007. 52. P. 65—70.
32. Killworth P.D. Deep convection in the World Ocean // Rev. Geophys. 1983. 21. P. 1—26. doi: 10.1029/RG021i001p00001
Рецензия
Для цитирования:
Вяли Г., Журбас В.М. Сезонность субмезомасштабных когерентных вихрей в северной Балтике: модельное исследование. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021;14(3):122-129. https://doi.org/10.7868/S2073667321030114
For citation:
Väli G., Zhurbas V.M. Seasonality of Submesoscale Coherent Vortices in the Northern Baltic Proper: A Model Study. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2021;14(3):122-129. https://doi.org/10.7868/S2073667321030114
Просмотров:
73
Послать статью по эл. почте 