Моделирование длинноволновой динамики на материковом склоне океана и регионах свала глубин
https://doi.org/10.7868/S2073667320040024
Аннотация
На идеализированном 2D-разрезе материкового склона моделируется гравитационный сток более плотных водных масс, поступающих с континентального шельфа. На решениях двух задач в гидростатическом приближении и в полной негидростатической постановке сравниваются динамические характеристики процесса: поля скорости, давления, движение и структура уплотненной головной линзы. Такое же сравнение проводится на решении модельной задачи гравитационного приспособления к равновесию — имманентной черте динамики на материковом склоне. По результатам 3D-моделирования динамики и гидрологии пролива Ломбок (Индонезийский архипелаг) сравниваются поля гидростатической и негидростатической вертикальной скорости на свале глубин пролива. Приводятся результаты расчета хода вертикальной скорости и ее спектров в приливном цикле волны М2. Сравнение показывает непригодность моделирования склоновой динамики в гидростатическом приближении.
Ключевые слова
материковый склон,
гидростатика/негидростатика,
краевая задача,
проекционный метод,
сравнительные оценки
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания (тема 0149–2019–0015).
Об авторах
Н. Е. Вольцингер
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва
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, Россия
27570, Ам Ханделсшафен, 12, г. Бремерхафен, Германия
Список литературы
1. Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. М.: Мир, 1977. 622 с.
2. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. М.: Мир, 1986. 398 с.
3. Пелиновский Е.Н. Гидродинамика волн цунами. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 1996. 276 с.
4. Марчук Г.И., Каган Б.А. Динамика океанских приливов. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 359 с.
5. Вольцингер Н.Е., Андросов А.А. Негидростатическая динамика региона с подводной горой // Океанология. 2016. 56(4). С. 537–546.
6. Вольцингер Н.Е., Андросов А.А. Негидростатическая динамика проливов Мирового океана // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 1. С. 26–40.
7. Ivanov V.V., Shapiro G.I., Huthnance J.M., Aleynik D.L., Golovin P.N. Cascades of dense water around the world ocean // Progress in Oceanography. 2004. 60(1). P. 47–98. doi: 10.1016/j.pocean.2003.12.002
8. Jones E.P., Rudels B., Anderson L.G. Deep waters of the Arctic Ocean: origins and circulation // Deep Sea Research I. 1995. V. 42, N5. P. 737–760. doi: 10.1016/0967–0637(95)00013-V
9. Gordon A.L., Orsi A.H., Muench R., Huber B.A., Zambianchi E., Visbeck M. Western Ross Sea continental slope gravity currents // Deep Sea Research II. 2009. V. 56 (13–14). P. 796–817. doi: 10.1016/j.dsr2.2008.10.037
10. Budillon G., Castagno P., Aliani S., Spezie G., Padman L. Thermohaline variability and Antarctic bottom water formation at the Ross Sea shelf break // Deep Sea Research I. 2011. V. 58, Iss. 10. P. 1002–1018. doi: 10.1016/j.dsr.2011.07.002
11. Mihanović H., Vilibié I., Carniel S., Tudor M., Russo A., Bergamasco A., Bubić N., Ljubešić Z., Viličić D., Boldrin A., Malačič V., Celio M., Comici C., and Raicich F. Exceptional dense water formation on the Adriatic shelf in the winter of 2012 // Ocean Sci. 2013. 9(3), 561–572.
12. Magaldi M.G., Haine T.W.N. Hydrostatic and non-hydrostatic simulations of dense water cascading off a shelf: The East Greenland case // Deep Sea Research I. 2015. V. 96. P. 89–104. doi: 10.1016/j.dsr.2014.10.008
13. Whitehead J.A. Dense water off continents // Nature. 1987. 327, 656.
14. Canals M., Puig P., Durrieu de Madron, Heussner S., Palanques A., Fabres J. Flushing submarine canyons // Nature. 2006. 444(7117). P. 354–357.
15. Britter R., Linden P. The motion of the front of a gravity current travelling down an incline // Journal of Fluid Mechanics. 1980. 99(3). P. 531–543.
16. Griffiths R.W. Gravity currents in rotating systems // Ann. Rev. Fluid Mech. 1986. 18. P. 59–89.
17. Shapiro G.I., Huthnance J.M., Ivanov V.V. Dense water cascading off the continental shelf // J. Geophysical Research: Oceans. 2003. 108. C12.
18. Федоров К.Н. Тонкая термохалинная структура вод океана. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1976. 184 с.
19. Whitehead D.S. A finite element solution of unsteady two-dimensional flow in cascades // Int. J. Numer. Meth. Fluids. 1990. 10. P. 13–34.
20. Condie S.A. Descent of dense water masses along continental slopes // J. Mar. Res. 1995. 53. P. 897–928.
21. Lane-Serff G.F., Baines P.G. Eddy formation by dense flows on slopes in a rotating fluid // J. Fluid Mech. 1998. 363. P. 229–253.
22. Shapiro G.I., Hill A.E. Dynamics of dence water cascades at the shelf edge // J. Phys. Oceanogr. 1997. 27(1). P. 2381–2394.
23. Özgökmen T.M., Chassignet E.P. Dynamics of Two-Dimensional Turbulent Bottom Gravity Currents // J. Phys. Ocean-ogr. 2002. 32. P. 1460–1478.
24. Özgökmen T.M., Fischer P.F., Duan J., Iliescu T. Entrainment in bottom gravity currents over complex topography from three-dimensional nonhydrostatic simulations // Geophysical Research Letters. 2004. 31. L13212.
25. Legg S., Hallberg R.W., Girton J.B. Comparison of entrainment in overflows simulated by z-coordinate, isopycnal and non-hydrostatic models // Ocean Modelling. 2006. 11(1–2). P. 69–97.
26. Vlasenko V., Stashchuk N., Hutter K. Baroclinic tides. Theoretical modelling and observational evidence. Cambridge University Press, 2005. doi: 10.1017/CBO9780511535932
27. Hide R., Mason P.J. Sloping convection in a rotating fluids // Adv. Phys. 1975. 24. P. 47–100.
28. Shapiro G.I., Zatsepin A.G. Gravity currents down a steeply inclined slope in a rotating fluid // Annales Geophysicae. 1997. 15. P. 366–374.
29. Haidvogel D., Beckmann A. Numerical ocean circulation modeling. Imper. College Press, 1999. P. 283–286.
30. Heggelund Y., Vikebo F., Berntsen J., Furnes G. Hydrostatic and non-hydrostatic studies of gravitational adjustment over a slope // Contin. Shelf Res. 2004. 24. P. 3133–3148.
31. Андросов А.А., Вольцингер Н.Е. Проливы Мирового океана: общий подход к моделированию. СПб.: Наука, 2005. 187 с.
32. Stelling G., Zijlema M. An accurate and efficient finite-difference algorithm for non-hydrostatic free-surface flow with application to wave propagation // Int. J. Numer. Meth. Fluids. 2003. 43. P. 1–23.
33. Куркин А.А., Сёмин С.В., Степанянц Ю.А. Трансформация поверхностных и внутренних волн над донным уступом. Обзор // Фундам. прикл. гидроф. 2015. Т. 8, № 3. С. 3–19.
34. Xing J., Davies A., On the importance of non-hydrostatic processes in determining tidally induced mixing in sill regions // Contin. Shelf Res. 2007. 27. P. 2162–2185.
35. Ffield A., Cordon A.L. Tidal mixing signatures in the Indonesian Seas // J. Phys. Oceanogr. 1996. 26. P. 1924–1937.
36. Robertson R., Ffield A. Baroclinic tides in the Indonesian Seas // J. Geophys. Res. 2008. 113. C07031.
Рецензия
Для цитирования:
Вольцингер Н.Е., Андросов А.А. Моделирование длинноволновой динамики на материковом склоне океана и регионах свала глубин. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020;13(4):16-26. https://doi.org/10.7868/S2073667320040024
For citation:
Voltzinger N.E., Androsov A.A. Modelling Long-Wave Dynamics on the Continental Slope of the Ocean and Areas of Sharp Depth Variation. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2020;13(4):16-26. (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S2073667320040024
Просмотров:
85
Послать статью по эл. почте 