Короткопериодные внутренние волны в шельфовых районах Белого, Баренцева и Охотского морей: оценка повторяемости экстремальных высот и динамических эффектов в придонном слое

В работе обсуждаются результаты наблюдений за высотами короткопериодных внутренних волн проводившиеся в летние сезоны 2010—2017 гг. Работы выполнялись в Западной Соловецкой Салме, на границе Бассейна и пролива Горло, в Двинском заливе Белого моря; около остова Харлов, около мыса Териберский в Баренцевом море; около мыса Свободный, над бровкой шельфа около Курильской котловины в Охотском море. Длительность измерений в каждом районе варьировалась от 25 до 80 ч. Установлено, что наибольшую повторяемость везде имеют волны высотой 1—3 м. Интенсивные внутренние волны (высотой более 10 м) регулярно наблюдаются в районах Западной Соловецкой Салмы в Белом море и около мыса Свободный в Охотском море. В предположении о стационарности волнобразующих факторов выполнены оценки вероятности появления экстремальных внутренних волн, которые могут наблюдаться один раз за месяц в течение теплого сезона. Установлено, что интенсивные внутренние волны могут наблюдаться во всех морях, а в Белом и Охотском морях высоты экстремальных волн раз в месяц могут превышать 15 м. Для районов, где регистрируются волны с экстремальными высотами, произведен расчет скорости придонного течения и вариаций придонного давления. Найдено, что вариации придонного давления, вызванные экстремальными внутренними волнами, составляют 120—380 Па, а скорости течения, индуцируемые волнами от 7 до 17 см/с. Соответственно, вариации придонного давления не окажут существенного воздействия на морские сооружения, а течения, связанные с экстремальными внутренними волнами способны размывать илистые и песчаные грунты. Однако действуя совместно с приливными, такие течения могут способствовать значительному транспорту наносов, что может оказать влияние на устойчивость подводных гидротехнических сооружений.

1. Грамберг И. С. Арктический шельф — будущее нефтегазовой промышленности России / Грамберг И. С., Супруненко О. И. // Арктика на пороге третьего тысячелетия (ресурсный потенциал и проблемы экологии). СПб.: Наука, 2000. С. 133—144.

2. Жичкин А. П. Динамика межгодовых и сезонных аномалий ледовитости Баренцева и Карского морей // Вестник Кольского научного центра РАН. 2015. № 1. С. 55 —64.

3. Гордеева С. М. Влияние климатических изменений термохалинной структуры Баренцева моря на интенсивность внутренних приливных волн / Гордеева С. М., Сафрай А. С., Ткаченко И. В. // Труды XII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Нестор-история, 2014. С. 211—213.

4. Зимин А. В. Короткопериодная изменчивость гидрофизических полей и характеристик внутреннего волнения в течение полусуточного приливного цикла в шельфовых районах Белого моря // Океанология Т. 53, № 3. 2013. С. 293—303.

5. Серебряный А. Н. Внутренние волны в прибрежной зоне Баренцева моря. Поверхностные и внутренние волны в арктических морях, СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 363 с.

6. Navrotsky V. Internal waves space structure in shelf zones of the far eastern seas / Navrotsky V., Pavlova E. // Pacific oceanography. 2010. V. 5, N 1. P. 65—76.

7. Разумеенко Ю. К. К вопросу об эксплуатации подводных лодок в различных гидрологических условиях / Разуменко Ю. К., Родионов А. А., Шевяков М. Ю. // Морской сборник. 2016. Т. 2, № 4. С. 40—46.

8. Fraser N. Surfing an oil rig // Energy Rev. 1999. V. 20, N 4. P. 4—6.

9. Свод правил СП 38.13330.2012 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)». Москва. 2012. 116 с.

10. Клюйков Е. Ю. Инженерная океанология. Учебное пособие. СПб.: Изд. РГГМУ, 1999. 294 с.

11. Тюгин Д. Ю. Динамические эффекты в придонном слое, индуцированные аномальными внутренними волнами / Тюгин Д. Ю., Наумов А. А., Куркина О. Е., Куркин А. А., Пелиновский Е. Н. // Экологические системы и приборы. 2014. № 1. С. 20—28.

12. Song Z. J. Comparisons of internal solitary wave and surface wave actions on marine structures and their responses / Song Z. J., Teng B., Gou Y // Applied Ocean Res. 2011. V. 33. P. 120—129.

13. Свергун Е. И. Оценка повторяемости интенсивных внутренних волн в Белом и Баренцевом морях по данным экспедиционных исследований / Свергун Е. И., Зимин А. В. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. Т. 10, № 2. С. 13—19.

14. Жегулин Г. В. Анализ дисперсионных зависимостей и вертикальной структуры внутренних волн в Белом море по экспериментальным данным / Жегулин Г. В., Зимин А. В., Родионов А. А. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 4. С. 47—59.

15. Талипова Т. Г. Статистика и прогноз интенсивных внутренних волн // Приповерхностный слой океана. Физические процессы и дистанционное зондирование. 1999. Т. 1. С. 204—219.

16. Зимин А. В. Закономерности субмезомасштабных процессов и явлений в Белом море // Ученые записки РГГМУ. 2016. № 44. С. 104—120.

17. Зимин А. В. Короткопериодные внутренние волны в Белом море: оперативный подспутниковый эксперимент летом 2012 г. / Романенков Д. А., Козлов И. Е., Шапрон Б., Родионов А. А., Атаджанова О. А., Мясоедов А. Г., Коллар Ф. // Исследование Земли из космоса. 2014. № 3. С. 41—55.

18. Лещенко С. В. Гидродинамические нагрузки от морских волн на горизонтальные элементы причалов с волногасящими камерами / Лещенко С. В., Макаров К. Н. // Вестник МГСУ. 2014. № 5. С. 144—151.