Оценка трансформации распространяющейся на восток соленой воды на Cлупском пороге Балтийского моря по данным микроструктурных измерений

Измерения, выполненные в окрестности Слупского порога с помощью привязного свободно-падающего микроструктурного зонда, выявили наличие пятна с высоким уровнем скорости диссипации турбулентности непосредственно за порогом с восточной стороны в придонном слое, заполненном распространяющейся на восток соленой водой. Предложен метод, позволяющий количественно оценить роль топографического препятствия наподобие Слупского порога в перемешивании/трансформации затоковой воды по данным микроструктурных измерений. Для этого сначала по вертикальным профилям удельной скорости диссипации кинетической энергии турбулентности и потенциальной плотности рассчитывается скорость вовлечения воды пониженной солености из вышележащего слоя в придонный турбулентный слой соленой воды. Затем, полагая, что в придонном течении соленой воды критическое значение числа Фруда достигается непосредственно над порогом, оценивается расход течения. Наконец, из баланса между адвекцией и турбулентным вовлечением можно получить оценку изменения солености распространяющейся на восток соленой воды из-за интенсификации перемешивания в области порога. Получено, что локальное усиление турбулентного перемешивания в районе Слупского порога ответственно примерно за 5 % уменьшения солености затоковых вод на пути от Арконского бассейна до Готландской впадины.

1. Nash J.D., Peters H., Kelly S.M., Pelegrí J.L., Emelianov M., Gasser, M. Turbulence and high-frequency variability in a deep gravity current outflow // J. Geophys. Let. 2012. 39. L18611. P. 1–6.

2. Schaffer J., Kanzow T., Jochumsen K., Lackschewitz K., Tippenhauer S., Zhurbas V.M., Quadfasel D. Enhanced turbulence driven by mesoscale motions and flow topography interaction in the Denmark Strait Overflow plume // J. Geophys. Res. Oceans. 2016. 121(10). P. 1–23.

3. Paka V., Zhurbas V., Rudels B., Quadfasel D., Korzh A., Delisi D. Microstructure measurements and estimates of entrainment in the Denmark Strait overflow plume // Ocean Science. 2013. 9. P. 1003–1014.

4. Arneborg L., Fiekas V., Umlauf L., Burchard H. Gravity Current Dynamics and Entrainment – A Process Study Based on Observations in the Arkona Basin // J. Phys. Oceanogr. 2007. 37. P. 2094–2113.

5. Shih L.H., Koseff J.R., Ivey G.N., Ferziger J.H. Parameterization of turbulent fluxes and scales using homogeneous sheared stably stratified turbulence simulations // J. Fluid Mech. 2005. 525. P. 193–214.

6. Osborn T. Estimates of the local rate of vertical diffusion from dissipation measurements // J. Phys. Oceanogr. 1980. 10. P. 83–89.

7. Mohrholz V., Heene T. The Słupsk Sill overflow – mixing hot spot of the eastward spreading saline water // 2nd Baltic Earth Conference, Helsingør, Denmark, 11 to 15 June 2018. Conference Proceedings. P. 28–29. URL: https://www.baltic-earth. eu /helsingor2018/material/2ndBalticEarthConferenceProceedings_IBESP%20No13.pdf (дата обращения: 01.09.2018).

8. Paka V.T., Zhurbas V.M., Golenko N.N., Stefantsev L.A. Effect of the Ekman transport on the overflow of saline waters through the Słupsk Furrow in the Baltic Sea // Izvestiya – Atmospheric and Ocean Physics. 1998. 34(5). P. 641–648.

9. 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. 184. P. 50–58.

10. van der Lee E.M., Umlauf L. Internal wave mixing in the Baltic Sea: Near-inertial waves in the absence of tides // J. Geophys. Res. 2011. 116. C10016. P. 1–16.