Зонирование по типам плотностной стратификации вод Балтийского моря в контексте динамики внутренних гравитационных волн

Проведено зонирование Балтийского моря по типу плотностной стратификации. Выделены области, где профиль плотности морской воды хорошо аппроксимируется двух- либо трехслойной моделью. Определены значения параметров слоистых моделей: глубины залегания пикноклинов, величины скачков плотности на границах раздела слоев в процентах от общего изменения плотности. Такое зонирование позволяет упростить предварительное исследование внутренних гравитационных волн в рассматриваемом регионе, фактически сводя его к использованию известных аналитических результатов для волн на границах разделов в слоистых жидкостях, и легко проводить предварительные оценки их кинематических и нелинейных характеристик. Обсуждаются изменения этих зон от зимы к лету (расчеты выполнены для характерной стратификации плотности вод в январе и июле). Гидрологические данные для расчета поля плотности взяты из базы данных обобщенной численной модели среды (Generalized Digital Environmental Model Database, GDEM), кроме того, использовались рассчитанные данные о температуре и солености в рамках модели океана Россби центра (RCO) для Балтийского моря. Показано, что для большинства точек с близкими координатами в RCO и GDEM тип плотностной стратификации одинаков.

1. Alenius P., Myrberg K., Nekrasov A. The physical oceanography of the Gulf of Finland: a review // Boreal Env. Res. 1998. V. 3. P. 97—125.

2. Серебряный А. Н., Иванов В. А. Исследования внутренних волн в Черном море с океанографической платформы МГИ // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. № 3. С. 34—45.

3. Митягина М. И., Лаврова О. Ю. Спутниковые наблюдения вихревых и волновых процессов в прибрежной зоне северовосточной части Черного моря // Исследование земли из космоса. 2009. № 5. С. 72—79.

4. Митягина М. И., Лаврова О. Ю. Спутниковые наблюдения поверхностных проявлений внутренних волн в морях без приливов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7, № 1. С. 260—272.

5. Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Сабинин К. Д. Проявление внутренних волн на морской поверхности в северо-восточной части Черного моря // Исследование Земли из космоса. 2009. № 6. С. 49—55.

6. Лаврова О. Ю., Каримова С. С., Митягина М. И, Бочарова Т. Ю. Оперативный спутниковый мониторинг акваторий Черного, Балтийского и Каспийского морей в 2009—2010 годах // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7, № 3. С. 168—185.

7. Meier H.E.M., Döscher R., Coward A.C., Nycander J., Döös K. RCO-Rossby Centre regional Ocean climate model: Model description (version 1.0) and first results from the hindcast period 1992/93, Rep. Oceanogr. 26, Swed. Meteorol. Hydrol. Inst., Norrköping, Sweden, 1999. 102 p.

8. Kurkina O., Kurkin A., Soomere T., Rybin A., Tyugin D. Pycnocline variations in the Baltic Sea affect background conditions for internal waves // Proceedings of Baltic International Symposium (BALTIC), 2014 IEEE/OES, “Measuring and Modeling of MultiScale Interactions in the Marine Environment” May 26—29, 2014, Tallinn, Estonia, 2014. P. 1—8.

9. Leppäranta M., Myrberg K. Physical Oceanography of the Baltic Sea. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2009. 378 p.

10. Holloway P., Pelinovsky E., Talipova T., Barnes B. A Nonlinear Model of Internal Tide Transformation on the Australian North West Shelf // J. Phys. Oceanogr. 1997. V. 27, N 6. Р. 871—896.

11. Holloway P., Pelinovsky E., Talipova T. A generalized Korteweg–de Vries model of internal tide transformation in the coastal zone // J. Geophys. Res. 1999. V. 104/C8. Р. 18333—18350.

12. Holloway P., Pelinovsky E., Talipova T. Internal tide transformation and oceanic internal solitary waves // Environmental Stratified Flows, ed. by: Grimshaw R. Boston: Kluwer, 2001. P. 29—60.

13. Ostrovsky L. A., Grue J. Evolution equations for strongly nonlinear internal waves // Phys. Fluids. 2003. V. 15. P. 2934—2948.

14. Grimshaw R., Pelinovsky E., Talipova T. Modeling internal solitary waves in the coastal ocean // Survey in Geophysics. 2007. V. 28, N 2. P. 273—298.

15. Helfrich K. R., Melville W. K. Long nonlinear internal waves // Annu. Rev. Fluid Mech. 2006. V. 38. P. 395—425.

16. Талипова Т. Г., Пелиновский Е. Н., Куркина О. Е., Диденкулова И. И., Родин А. А., Панкратов A. C., Наумов А. А., Гиниятуллин A. Р., Николкина И. Ф. Распространение волны конечной амплитуды в стратифицированной жидкости переменной глубины // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. 2012. Выпуск 2 (10). С. 144—150.

17. Талипова Т. Г., Куркина О. Е., Рувинская Е. А., Пелиновский Е. Н. Распространение уединенных внутренних волн в двухслойном океане переменной глубины // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51, № 1. С. 1—10.

18. Grimshaw R., Pelinovsky E., Talipova T. The modified Korteweg-de Vries equation in the theory of large-amplitude internal waves // Nonlinear Processes in Geophysics. 1997. V. 4, N 4. P. 237—350.

19. Рувинская Е. А., Куркина О. Е., Куркин А. А. Уточненное нелинейное эволюционное уравнение для внутренних гравитационных волн в трехслойной симметричной жидкости // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. 2010. V. 4 (83). C. 30—39.

20. Kurkina O. E., Kurkin A. A., Soomere T., Pelinovsky E. N., Rouvinskaya E. A. Higher-order (2+4) Korteweg-de Vries - like equation for interfacial waves in a symmetric three-layer fluid // Physics of Fluids. 2011. V. 23, N 11. P. 116602–1–13.

21. Куркина О. Е., Куркин А. А., Рувинская Е. А., Пелиновский Е. Н., Соомере Т. Динамика солитонов неинтегрируемой версии модифицированного уравнения Кортевега-де Вриза // Письма в ЖЭТФ. 2012. Т. 95, № 2. С. 98—103.

22. Kurkina O. E., Kurkin A. A., Rouvinskaya E. A., Soomere T. Propagation regimes of interfacial solitary waves in a three-layer fluid // Nonlinear Processes in Geophysics. 2015. V. 22. P. 117—132.

23. Макаров В. Г., Будаева В. Д. Реконструкция фонового распределения плотности в районе северо-восточного побережья о. Сахалин для летнего периода на основе параметризации вертикальной структуры вод // Сборник статей РЭА № 1. Владивосток: Дальнаука, 2009. С. 146—161.

24. Зонн И. С. и др. Балтийское море: энциклопедия. М: Международные отношения, 2015. 572 с.