Preview

Фундаментальная и прикладная гидрофизика

Расширенный поиск

Инерционные колебания в северной части Черного моря по данным натурных наблюдений

https://doi.org/10.7868/S2073667321010044

Аннотация

На основе анализа двух видов натурных данных по течениям обсуждаются характерные свойства инерционных колебаний в деятельном слое северной части Черного моря. Результаты спектрального анализа ~100-суточных рядов пульсаций скорости течения на пяти горизонтах (35–350 м) автономной буйковой станции показали, что в полосе частот 2/3f÷3/2f вблизи локальной инерционной частоты f сконцентрировано не менее 70 % кинетической энергии внутриволнового диапазона, как и в других районах Мирового океана. Характерной особенностью вертикального распределения энергии инерционных колебаний является ее наиболее быстрое убывание в окрестности максимума частоты плавучести в основном пикноклине. Такое изменение энергии с глубиной подтверждает экранирующее действие основного пикноклина, ограничивающее проникновение инерционных колебаний в глубинные слои моря. Впервые установлено, что доля энергии инерционных колебаний в общей кинетической энергии растет с глубиной (от 8.5 % на горизонте 50 м до 19 % на горизонте 350 м). Это обстоятельство подчеркивает возрастание роли инерционных колебаний в динамике вод глубинных слоев моря. Характерный временной масштаб затухания инерционных колебаний в основном пикноклине составил ~170 ч, выше пикноклина ~55 ч, ниже — ~70 ч. Относительное увеличение параметра в основном пикноклине означает обострение инерционного пика на спектре, что является характерным для других районов Мирового океана, и может объясняться уменьшением групповой скорости около инерционных внутренних волн за счет их взаимодействия с геострофическими потоками. Непрерывные профили, полученные с использованием погружаемого доплеровского профилометра течений, показали преобладание вращения вектора сдвига скорости с глубиной по часовой стрелке, что определяет направление распространения около инерционных внутренних волн вниз, как доминирующее, и подтверждает их ветровое происхождение. Наблюдаемая длина около инерционных внутренних волн составила 20–50 м по вертикали. Средняя продолжительность пакета волн ~1.5 длины волны.

Об авторах

А. Н. Морозов
Морской гидрофизический институт РАН
Россия

299011, Капитанская ул., 2, г. Севастополь



Е. В. Маньковская
Морской гидрофизический институт РАН
Россия

299011, Капитанская ул., 2, г. Севастополь



С. В. Федоров
Морской гидрофизический институт РАН
Россия

299011, Капитанская ул., 2, г. Севастополь



Список литературы

1. Munk W. Internal waves and small-scale processes // Evolution of Physical Oceanography / Eds. B.A. Warren and C. Wunsh. The MIT Press, 1981. P. 264–291.

2. Pollard R.T., Millard R.C. Comparison between observed and simulated wind-generated inertial oscillations // Deep Sea Res. 1970. V. 17. P. 153–175.

3. Kunze E. Near-Inertial Wave Propagation in Geostrophic Shear // J. Phys. Oceanogr. 1985. V. 15. P. 544–565.

4. Фомин Л.М. Об инерционных колебаниях в горизонтально неоднородном поле скорости течений в океане // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1978. Т. 9, № 1. С. 147–157.

5. Gerkema T., Shrira V.I. Near-inertial waves on the “nontraditional” b plane // J. Geophys. Res. 2005. V. 110, C01003. doi: 10.1029/2004JC002519

6. Калашник М.В. Распространение и захват инерционно-гравитационных волн в сдвиговых течениях (лучевая теория) // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 2. С. 240–252.

7. Сабинин К.Д., Коротаев Г.К. Инерционные колебания в присутствии сдвигового течения в океане // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53, № 3. С. 399–405.

8. Alford M.H., Gregg M.C. Near-inertial mixing: Modulation of shear, strain and microstructure at low latitude // J. Geophys. Res. 2001. V. 106, N C8. P. 16947–16968. doi: 10.1029/2000JC000370

9. Журбас В.М., Зацепин А.Г., Григорьева Ю.В., Еремеев В.Н., Кременецкий В.В., Мотыжев С.В., Поярков С.Г., Пулейн П.-М., Станичный С.В., Соловьев Д.М. Циркуляция вод и характеристики разномасштабных течений в верхнем слое Черного моря по дрифтерным данным // Океанология. 2004. Т. 44, № 1. С. 34–48.

10. Van Haren H. Spatial variability of deep-ocean motions above an abyssal plain // J. Geophys. Res. 2004. V. 109, C12014. doi: 10.1029/2004JC002558

11. Sherman R.K. Observations of near-inertial current variability on the New England shelf // J. Geophys. Res. 2005. V. 110, C02012. doi: 10.1029/2004JC002341

12. Лаврова О.Ю., Сабинин К.Д. Проявление инерционных колебаний на спутниковых изображениях морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13, № 4. С. 60–73.

13. Бондур В.Г., Сабинин К.Д., Гребенюк Ю.В. Характеристики инерционных колебаний по данным экспериментальных измерений течений на российском шельфе Черного моря // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53, № 1. С. 135–142.

14. Клювиткин А.А., Островский А.Г., Лисицын А.П., Коновалов С.К. Энергетический спектр скорости течения в глубокой части Чёрного моря // Доклады Академии наук. 2019. Т. 488, № 5. C. 550–554. doi: 10.31857/S0869–56524885550–554

15. Munk W., Wunsch C. Abyssal recipes II: energetics of tidal and wind mixing // Deep Sea Res. I. 1998. 45. P. 1977–2010.

16. Богуславский С.Г., Иванов В.А., Янковский А.Е. Особенности инерционных течений Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 1996. № 3. C. 58–68.

17. Блатов А.С., Булгаков Н.П., Иванов В.А., Косарев А.Н., Тужилкин В.С. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 240 с.

18. Firing E., Gordon R. Deep ocean acoustic Doppler current profiling // Proc. IEEE4th Working Conf. on Current Measurements. MD, IEEE, 1990. Р. 192–201.

19. Polzin K.L., Toole J.M., Smith R.W. Finescale parameterizations of turbulent dissipation // Ibid. 1995. V. 25. P. 306–328.

20. Naveira Garabato A.C., Oliver K.I.C., Watson A.J. et al. Turbulent diapycnal mixing in the Nordic Seas // J. Geophys. Res. 2004. 109, C12010. 9 p.

21. Garrett C.J.R., Munk W.H. Space-time scales of internal waves: A progress report // J. Geophys. Res. 1975. V. 80. P. 291–297. doi: 10.1029/JC080i003p00291

22. Cairns J.L., Williams G.O. Internal Waves Observations From a Midwater Float, 2 // J. Geophys. Res. 1976. V. 81, N 12. P. 1943–1950.

23. Морозов А.Н., Лемешко Е.М. Оценка коэффициента вертикальной турбулентной диффузии по данным CTD/ LADCP-измерений в северо-западной части Черного моря в мае 2004 года // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 1. С. 58–67.

24. Morozov A.N., Lemeshko E.M., Shutov S.A., Zima V.V., Deryushkin D.V. Structure of the Black Sea currents based on the results of the LADCP observations in 2004–2014 // Physical Oceanography. 2017. N 1. P. 25–40.

25. Амбросимов А.К. Пространственно-временная изменчивость характеристик течения в глубоководной части Среднего Каспия // Метеорология и гидрология. 2016. № 1. С. 60–77.

26. Leman D.K., Sanford T.B. Vertical Energy Propagation of Inertial Waves: A Vector Spectral Analysis of Velocity Profiles // J. Geophys. Res. 1975. V. 80, N 15. P. 1975–1978.

27. Морозов А.Н., Маньковская Е.В. Сезонная изменчивость структуры течений в северной части Черного моря по данным натурных наблюдений 2016 г. // Фундам. прикл. гидрофиз. 2019. Т. 12, № 1. С. 15–20. doi: 10.7868/S2073667319010027


Рецензия

Для цитирования:


Морозов А.Н., Маньковская Е.В., Федоров С.В. Инерционные колебания в северной части Черного моря по данным натурных наблюдений. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021;14(1):43-53. https://doi.org/10.7868/S2073667321010044

For citation:


Morozov A.N., Mankovskaya E.V., Fedorov S.V. Inertial Oscillations in the Northern Part of the Black Sea Based on the Field Observations. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2021;14(1):43-53. (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S2073667321010044

Просмотров: 131


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-6673 (Print)
ISSN 2782-5221 (Online)