Субмезомасштабные структуры вод Белого моря и их динамика. Состояние и направления исследований

Обсуждаются данные дистанционных (спутниковых) и контактных наблюдений, направленных на изучение субмезомасштабных динамических процессов и явлений в Белом море, связанных с внутренними волнами, вихрями и фронтальными разделами. На основании многолетнего комплексного мониторинга выявлено широкое распространение короткопериодных внутренних волн на акватории Белого моря и получены их статистические характеристики. Построены карты распределения характеристик субмезомасштабных вихрей на акватории Белого моря. На основе статистического анализа выделены районы вихревой активности, которые оказались близки к зонам гидрологических фронтов. Приведены результаты обработки спутниковой информации, включающие в себя статистическое описание среднего градиента поверхностной температуры и характеристик выделенных фронтальных разделов Белого моря в месячном и декадном разрешении. Наблюдения в районах с выраженной стратификацией выявили сильную динамику вихревых образований в поверхностном слое и значимую изменчивость характеристик и положения фронтальных зон в приливном потоке над неровностями рельефа дна. Результаты проведенных в Белом море исследований показали, что для установления закономерностей субмезомасштабной изменчивости гидрофизических полей под влиянием приливного потока необходимо совместное использование спутниковых и контактных наблюдений в сочетании с модельным физико-математическим подходом. Намечены направления ближайших исследований.

1. Океанология. Физика океана. Т. 1: Гидрофизика океана / Под ред. В. М. Каменковича, А. С. Монина. М.: Наука. 1978. 456 с.

2. Там же. Т. 2: Гидродинамика океана. 455 с.

3. Корчагин Н. Н., Монин А. С. Мезоокеанология. М.: Изд-во РАН, 2004. 176 с.

4. Thomas L. N., Tandon A., Mahadevan A. Submesoscale Processes and Dynamics, in Ocean Modeling in an Eddying Regime / Eds M. W. Hecht and H. Hasumi. American Geophysical Union, Washington, D. C, 2008. P. 17—38. doi: 10.1029/177GM04.

5. Lévy M., Ferrari R., Franks P. J. S., Martin A. P., Rivière P. Bringing physics to life at the submesoscale // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39, № L14602. doi:10.1029/2012GL052756.

6. Munk W. H., Armi L., Fischer K., Zachariasen F. Spirals on the sea // Proc. R. Soc. London, Ser. A. 2000. V. 456. P. 1217—1280.

7. D'Asaro E. A. Generation of submesoscale vortices: A new mechanism // J. Geophys. Res. 1988. V. 93(C6). P. 6685—6693. doi:10.1029/JC093iC06p06685.

8. Nakamura T., Matthews J. P., Awaji T., Mitsudera H. Submesoscale eddies near the Kuril Straits: Asymmetric generation of clockwise and counterclockwise eddies by barotropic tidal flow // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. C12014. doi:10.1029/2011JC007754.

9. Redondo J. M., Matulka A., Platonov A., Sekula E., Fraunie P. Eddy measurements, coastal turbulence and statistics in the gulf of Lions // Ocean Sci. Discuss. 2013. V. 10. P. 55—81. doi:10.5194/osd-10-55-2013.

10. Gurova E., Chubarenko B. Remote-sensing observations of coastal sub-mesoscale eddies in the south-eastern Baltic // Oceanologia. 2012. V. 54, № 4. P. 631—654.

11. Susanto R. D., Mitnik L. M., Zheng Q. Ocean internal waves observed in the Lombok Strait // Oceanography. 2005. V. 18, N. 4. P. 80—87.

12. Jackson C. R. An atlas of internal solitary-like waves and their properties. (2nd ed.). Global Ocean Associates, Alexandria, VA, 2004. 560 p.

13. Jackson C. R., da Silva J. C. B., Jeans G. The generation of nonlinear internal waves // Oceanography. 2012. V. 25. N. 2. P. 108—123. doi:10.5670/oceanog.2012.46.

14. Zeng K., Alpers W. Generation of internal solitary waves in the Sulu Sea and their refraction by bottom topography studied by ERS SAR imagery and a numerical model // Int. J. Remote Sensing. 2004. V. 25, N. 7—8. P. 1277—1281.

15. Da Silva J. C. B., New A. L., Azevedo A. On the role of SAR for observing «local generation» of internal solitary waves off the Iberian Peninsula // Canadian Journal of Remote Sensing. 2007. V. 33, N. 5. P. 388—403. doi:10.5589/m07-041.

16. Grimshaw R., Pelinovsky E., Talipova T. Modeling internal solitary waves in the coastal ocean // Surveys in Geophysics. 2007. V. 28. P. 273—298. doi:10.1007/s10712-007-9020-0.

17. Grimshaw R., Zhang D., Chow K. Generation of solitary waves by transcritical flow over a step // J. Fluid Mech. 2007.V. 587. P. 235—254.

18. Серебряный А. Н. Слико и сулоеобразующие явления в море. Внутренние волны // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9, № 2. С. 275—286.

19. Серебряный А. Н., Пака В. Т., Корж А. О. Исследование с помощью ADCP течений и внутренних волн в Белом море // Геология морей и океанов: Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. III. М: ГЕОС, 2009. С. 245—250.

20. Морозов Е. Г., Пака В. Т. Внутренние волны в высокоширотном бассейне // Океанология. 2010. Т. 50, № 5. С. 709—715.

21. Морозов Е. Г., Марченко А. В. Короткопериодные внутренние волны в арктическом фиорде (Шпицберген) // Известия РАН, Сер. ФАО. 2012. Т. 48, № 4. C. 453—460.

22. Бондур В. Г., Гребенюк Ю. В., Морозов Е. Г. Регистрация из космоса и моделирование коротких внутренних волн в прибрежных зонах океана // Доклады РАН. 2008. Т. 418, № 4. C. 543—548.

23. Зацепин А. Г. Субмезомасштабные вихри на Кавказском шельфе Черного моря и порождающие их механизмы // Океанология. 2011. Т. 51, № 4. С. 592—605.

24. Каримова С. С. Статистический анализ субмезомасштабных вихрей Балтийского, Черного и Каспийского морей по данным спутниковой радиолокации // Исследование Земли из космоса. 2012. № 3. C. 31—47.

25. Gade M., Byfield V., Ermakov S., Lavrova O., Mitnik L. Slicks as indicators for marine processes // Oceanography. 2013. V. 26(2). P. 138—149.

26. Митягина М. И., Лаврова О. Ю. Спутниковые наблюдения вихревых и волновых процессов в прибрежной зоне северо-восточной части Черного моря // Исслед. Земли из космоса. 2009. № 5. С. 72—79.

27. Рогачев К. А. Субмезомасштабные струи на континентальном шельфе залива Петра Великого (Японское море) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. 2010. Т. 7, № 3. С. 186—190.

28. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 2: Белое море. Вып. 1: Гидрометеорологические условия / Под ред. Б. Х. Глуховского. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 240 с.

29. Бабков А. И. Гидрология Белого моря. СПб.: ЗИН РАН, 1998. 94 с.

30. Белое море и его водосбор под влиянием климатических и антропогенных факторов / Под ред. Н. Н. Филатова, А. Ю. Тержевика. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. 335 с.

31. Система Белого моря. Т. II: Водная толща и взаимодействующие с ней атмосфера, криосфера, речной сток и биосфера / Под ред. акад. А. П. Лисицына. М.: Научный мир, 2012. 784 c.

32. Семенов Е. В. Численное моделирование динамики Белого моря и проблема мониторинга // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2004. Т. 40, № 1. С. 128—141.

33. Каган Б. А., Тимофеев А. А. Динамика и энергетика поверхностных и внутренних полусуточных приливов в Белом море // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41, № 4. С. 844—850.

34. Инжебейкин Ю. И. Колебания уровня Белого моря. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 152 с.

35. Май Р. И., Фукс В. Р. Нелинейные баротропные приливные явления и остаточная приливная циркуляция в Белом море // VII Междун. специализ. выставка и конф. «АКВАТЕРРА-2004». С.-Петербург, 2004. С. 197—201.

36. Чернов И. А., Толстиков А. В. Численное моделирование крупномасштабной динамики Белого моря // Труды КарНЦ РАН. № 4. Сер. Математическое моделирование и информационные технологии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2014. C. 137—142.

37. Волженский М. Н., Родионов А. А., Зимин А. В., Семенов Е. В., Филатов Н. Н., Булатов М. Б. Опыт верификации оперативной модели для мониторинга гидрофизических полей Белого моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2009. № 3. С. 33—41.

38. 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. СПб.: Наука. С. 89—108.

39. Зимин А. В., Родионов А. А., Николаев В. Г., Жегулин Г. В. Взаимосвязь мезомасштабных и мелкомасштабных гидрофизических процессов в окрестностях неровностей рельефа дна // Тр. IX Междун. конф. «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Наука, 2008. С. 382—386.

40. Зимин А. В., Родионов А. А., Николаев В. Г. Наблюдения короткопериодных внутренних волн в Белом море // Тр. X Всерос. конф. «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Наука, 2010. С. 229—232.

41. Зимин А. В. Экспериментальные исследования изменчивости гидрофизических полей на шельфе Белого моря в районах с различной вертикальной структурой вод / Система Белого моря. Т. II: Водная толща и взаимодействующие с ней атмосфера, криосфера, речной сток и биосфера. М.: Научный мир, 2012. С. 392—410.

42. Зимин А. В. Внутренние волны на шельфе Белого моря по данным натурных наблюдений // Океанология. 2012. Т. 52, № 1. С. 16—25.

43. Зимин А. В., Родионов А. А. Мезомасштабная и тонкоструктурная изменчивость гидрофизических полей в течение приливного цикла на шельфе Белого моря // Тр. XI Всерос. конф. «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Наука, 2012. С. 16—21.

44. 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 июлеавгусте 2012 года с научно-исследовательского судна «Эколог» // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 3. С. 85—88.

45. 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.

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

47. 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.

48. 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. // Исследование Земли из космоса. 2014. № 3. С. 41—55.

49. Зимин А. В., Жегулин Г. В. Оценки горизонтального турбулентного обмена в Белом море по данным наблюдений // Труды XI Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Наука, 2012. С. 274—277.

50. Жегулин Г. В., Зимин А. В. Характеристики турбулентных процессов в шельфовом районе Белого моря по данным натурных наблюдений // Тр. XII Всероссийской конф. «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Нестор-История, 2014. С. 212—215.

51. Атаджанова О. А., Жегулин Г. В., Зимин А. В., Зубкова Е. В., Козлов И. Е., Родионов А. А., Романенков Д. А. Пространственно-временная изменчивость характеристик короткопериодных внутренних волн на акватории Белого моря // Тр. XII Всерос. конф. «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Нестор-История, 2014. С. 36—40.

52. Kozlov I., Romanenkov D., Zimin A., Chapron B. SAR observing large-scale nonlinear internal waves in the White Sea // Remote Sensing of Environment. 2014. V. 147. P. 99—107. doi:10.1016/j.rse.2014.02.017.

53. Атаджанова О. А., Зимин А. В., Козлов И. Е. Статистический анализ субмезомасштабных вихрей Белого моря по радиолокационным изображениям // Тр. XII Всерос. конф. «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Нестор-История, 2014. С. 215—217.