Анализ дисперсионных зависимостей и вертикальной структуры внутренних волн в Белом море по экспериментальным данным

В ходе экспедиционных работ летом 2012 г. в Белом море в юго-восточной части Горла и Западной и Восточной Соловецких Салмах были выполнены экспериментальные исследования короткопериодной изменчивости поля температуры, имеющей характерные свойства внутренних волн с временными масштабами менее часа. Для кусочно-постоянных и кусочно-экспоненциальных аппроксимаций распределения плотности с глубиной найдены аналитические решения краевой задачи и соответствующие дисперсионные зависимости для внутренних волн. Вычисление собственных функций численным и аналитическим методом произведено для трех моделей распределения плотности: экспоненциальной (линейной), двухслойной и трехслойной. Определены характеристики волн, а также их вертикальные структуры путем вычисления собственных функций для плотностных моделей и численного расчета собственных функций для произвольного распределения плотности. Наименьшее расхождение между численными и аналитическими оценками относится к Восточной Соловецкой Салме. Дисперсионные характеристики внутренних волн для района Горла, полученные аналитическим путем, сильно зависят от оценки частоты Вяйсяля—Брента. Установлено, что волнами, называемыми нехарактерными, охвачены приповерхностная толща вод в Горле и область в районе слоя скачка плотности в Западной Соловецкой Салме.

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.