Analysis of the dispersion dependence and vertical structure of internal waves in the White Sea in experimental data
Abstract
During field work in the summer of 2012 in the White Sea in the south-eastern part of the Throat, and Western and Eastern Solovetsky Salma were carried out experimental studies of short-term variability of the temperature field, having the characteristic properties of internal waves with time scales less than an hour. For piecewise constant and piecewise exponential distribution approximations analytical solutions of the boundary value problem with the depth and density found corresponding dispersion curves for internal waves. The calculation of the eigenfunctions numerical and analytical method produced three density distribution models: exponential (linear), two-layer and three-layer. The characteristics of waves (length, height, period, phase and group velocity), as well as vertical wave structure by calculating its own functions for density models and numerical calculation of the eigenfunctions for an arbitrary density distribution. The smallest difference between the numerical and analytical assessment refers to Eastern Solovetsky Salma. The dispersion characteristics of internal waves for the region Throat derived analytically, are highly dependent on the evaluation of Brunt-Vaisala frequency. It was found that the waves, called uncharacteristic, covered subsurface water column in the neck, and the area in the vicinity of the density of the thermocline in the western Solovetsky Salma.
About the Authors
G. V. Zhegulin
Saint-Petersburg Department of the P. P. Shirshov Institute of Oceanology of RAS
Russian Federation
Russian Federation
A. V. Zimin
Saint-Petersburg Department of the P. P. Shirshov Institute of Oceanology of RAS; Russian State Hydrometeorological University
Russian Federation
Russian Federation
A. A. Rodionov
Saint-Petersburg Department of the P. P. Shirshov Institute of Oceanology of RAS
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Зимин А. В., Родионов А. А., Жегулин Г. В. Короткопериодные внутренние волны на шельфе Белого моря: сравнительный анализ наблюдений в различных районах // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6, № 3. С. 19—33.
2. Зимин А. В. Внутренние волны на шельфе Белого моря по данным натурных наблюдений // Океанология. 2012. Т. 52, № 1. С. 16—25.
3. Родионов А. А., Семенов Е. В., Зимин А. В. Развитие системы мониторинга и прогноза гидрофизических полей морской среды в интересах обеспечения скрытности и защиты кораблей ВМФ // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 2. C. 89—108.
4. Серебряный А. Н., Пака В. Т., Корж А. О. Исследование с помощью ADCP течений и внутренних волн в Белом море // Геология морей и океанов: Матер. XVIII междун. науч. конф. (школы) по морской геологии. М.: ГЕОС, 2009. Т. III. С. 245—250.
5. Зимин А. В. Экспериментальные исследования изменчивости гидрофизических полей на шельфе Белого моря в районах с различной вертикальной структурой вод // Система Белого моря. Том II: Водная толща и взаимодействующие с ней атмосфера, криосфера, речной сток и биосфера. М.: Научный мир, 2012. С. 392—410.
6. Жегулин Г. В., Зимин А. В. Расчет дисперсионных характеристик внутренних волн в Белом море по данным наблюдений 2012 г. // Сборник докладов Третьей объединенной конференции молодых ученых и специалистов «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб., 2013. С. 308—312.
7. Сабинин К. Д., Серебряный А. Н. «Горячие точки» в поле внутренних волн в океане // Акустический журн. 2007. Т. 53, № 3. С. 410—436.
8. Коняев К. В., Сабинин К. Д. Волны внутри океана. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 272 с.
9. Зимин А. В., Романенков Д. А., Козлов И. Е., Шапрон Б., Родионов А. А., Атаджанова О. А., Мясоедов А. Г., Коллар Ф. Короткопериодные внутренние волны в Белом море: оперативный подспутниковый эксперимент летом 2012 г. // Исслед. Земли из космоса. 2014. № 3. С. 41—55.
10. Зимин А. В., Романенков Д. А., Родионов А. А., Жегулин Г. В., Родионов М. А. Экспедиционные исследования короткопериодной изменчивости гидрофизических полей Белого моря в августе 2013 г. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2014. Т. 7, № 1. С. 85—92.
11. Зимин А. В., Козлов И. Е., Атаджанова О. А., Шапрон Б. Мониторинг короткопериодных внутренних волн в Белом море // Исследование Земли из космоса. 2015. № 5. С. 51—61.
12. Филлипс О. М. Динамика верхнего слоя океана. М.: Мир, 1969. 267 c.
13. Краусс В. Внутренние волны. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 272 c.
14. Зимин А. В., Родионов А. А., Здоровеннов Р. Э., Романенков Д. А., Шевчук О. И., Родионов М. А., Жегулин Г. В. Исследования короткопериодной изменчивости гидрофизических полей в белом море в июле-августе 2012 г. с научно-исследовательского судна «Эколог» // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 3. С. 85—88.
15. Валерианова М. В., Жуков Л. А. Практические работы по курсу «Общая океанология». Л.: Ленинградский гидрометеорологический институт, 1974. 93 с.
16. Коллатц Л. Задачи на собственные значения (с техническими приложениями). М.: Наука, 1968. 501 с.
17. Некрасов А. В., Пелиновский Е. Н. Практикум по динамике океана. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 317 с.
18. Физика океана. В 2 т. Т. 2. Гидродинамика океана / Под ред. Монина А. С. М.: Наука, 1978. 455 с.
19. Степанюк И. А. Методы измерений характеристик морских внутренних волн. СПб.: изд. РГГМУ, 2002. 138 с.
20. Монин А. С., Озмидов Р. В. Океанская турбулентность. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 320 с.
21. Дыкман В. З., Киселева О. А. О взаимосвязи тонкой структуры, внутренних волн и мелкомасштабной турбулентности // Океанология. 1981. Т. 21, № 4. С. 605—612.
22. Китайгородский С. А., Миропольский Ю. З., Филюшкин Б. Н. О различении внутренних волн и турбулентности по данным о флуктуациях температуры в океане // Физика атмосферы и океана. 1973. Т. 9, № 3. С. 272—292.
Review
For citations:
Zhegulin G.V., Zimin A.V., Rodionov A.A. Analysis of the dispersion dependence and vertical structure of internal waves in the White Sea in experimental data. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2016;9(4):47-59. (In Russ.)
Views:
83
Email this article 