Сравнение пространственных распределений диссипации бароклинной приливной энергии и коэффициента диапикнической диффузии в Баренцевом и Карском морях в целях изучения приливных изменений региональных климатов морских систем

Решение уравнений трехмерной конечно-элементной гидростатической модели QUODDY-4 показывает, что поля средней (за приливный цикл) интегральной по глубине диссипации бароклинной приливной энергии и среднего по глубине коэффициента диапикнической диффузии отличаются в Баренцевом и Карском морях как качественно, так и количественно. Действительно, если в Баренцевом море интегральная диссипация бароклинной приливной энергии максимальна в южных районах и минимальна к западу от о-вов Новая Земля, то в Карском море максимальные значения диссипации приходятся на Центральное плато, а также на Байдарацкую, Обскую и Гыданскую губы и Енисейский залив, а минимальные — на дискретные пятна, разбросанные нерегулярным образом в основном в северо-восточной части моря. Поля среднего по глубине коэффициента диапикнической диффузии в Баренцевом и Карском морях в общем напоминают пространственное распределение диссипации, причем его значения в Карском море меньше, нежели в Баренцевом, почти на порядок величины. Это объясняется не столько ослаблением диссипации в Карском море, сколько усилением в нем стратификации. В среднем по площади моря его значения равны 5.0×10−4 м2/c в Баренцевом море и 0.1×10−4 м2/c во внеустьевой части Карского. Используя теперь приближение «слабого взаимодействия» и сравнивая коэффициент диапикнической диффузии с коэффициентом вертикальной турбулентной диффузии, найденным без учета приливного форсинга, убеждаемся, что влияние диапикнической диффузии должно заметно сказываться на климате Баренцева моря и практически не ощущаться в Карском.

1. Kagan B. A., Sofina E. V. Surface and internal semidiurnal tides and tidally induced diapycnal diffusion in the Barents Sea: a numerical study // Cont. Shelf Res. 2014. V. 91. P. 158—170. doi: 10.1016/j.csr.2014.09.010.

2. Каган Б. А., Тимофеев А. А. Моделирование поверхностного и внутреннего полусуточных приливов в Карском море // Изв. РАН: Физика атмосферы и океана. 2017. T. 53, № 2. C. 265–275. doi: 10.7868/S0002351517020055.

3. Gjevik B., Straume T. Model simulation of the M2 and K1 tides in the Nordic Seas and the Arctic Ocean // Tellus. 1989. V. 41A, № 7. P. 73—96.

4. Ip J.T.C., Lynch D. R. QUODDY-3 User’s Manual: Comprehensive coastal circulation simulation using finite elements. Nonlinear prognostic time-stepping model. Thayler School of Engineering. Dartmouth College. Report Number NML 95-1. Hanover. New Hampshire, 1995. 45 p.

5. Lynch D. R., Gray W. G. A wave equation model for finite element tidal computations // Computers and Fluids. 1979. V. 7, № 3. P. 207—228.

6. Padman L., Erofeeva S. A barotropic inverse tidal model for the Arctic Ocean // Geophys. Res. Let. 2004. V. 31, № 2. doi: 10.1029/2003GL019003.

7. Tanis E., Timokhov L. (eds.) Joint US-Russian Atlas of the Arctic Ocean, Oceanography Atlas for the Summer Period. Environmental Working Group, University of Colorado, Media Digital, 1998.

8. Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations // Month. Weather Rev. 1963. V. 91, № 3. P. 99—164.

9. Mellor G. L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Rev. Geophys. Space Phys. 1982. V. 20, № 4. P. 854—875.

10. Osborn T. R. Estimates of the local rate of vertical diffusion from dissipation measurements // J. Phys. Oceanogr. 1980. V. 10, № 1. P. 83—89.

11. Oakey N. S. Determination of the Rate of Dissipation of Turbulent Energy from Simultaneous Temperature and Velocity Shear Microstructure Measurements // J. Phys. Oceanogr. 1982. V. 12, № 3. P. 256—271.

12. Peters H., Bokhorst R. Microstructure Observations of Turbulent Mixing in a Partially Mixed Estuary. Part II: Salt Flux and Stress // J. Phys. Oceanogr. 2001. V. 31, № 4. P. 1105—1119.

13. Заславский Г. М., Сагдеев Р. З. Введение в нелинейную физику. М.: Наука, 1988. 368 с.

14. Каган Б. А., Софьина Е. В. Способ учета приливных изменений региональных климатов водоемов на примере безледного Баренцева моря // Океанология. 2017. Т. 57, № 2. C. 275–283. doi: 10.7868/S0030157416060046.