Проводится сравнительный анализ влияния топографии, β-эффекта и градиента меридиональной изменчивости фонового течения на распространение баротропных топографических волн Россби. Опираясь на уже полученные результаты о том, что короткие волны практически не наблюдаются, а также учитывая, что влияние стратификации на длинные волны Россби незначительно, мы исключаем из задачи влияние стратификации и рассматриваем вертикально интегрированное зональное течение. Меридиональную изменчивость фонового течения топографии мы рассматриваем в ВКБ-приближении. Это позволяет получить дисперсионное соотношение для плоских баротропных топографических волн Россби, в котором одновременно учитываются эффекты, связанные с вращением Земли, сдвиг скорости и топография. В рассмотренных примерах сдвиг скорости течения рассчитывается по данным продукта GLORYS12v1 для акватории расположенного в зоне действия Антарктического циркумполярного течения. В качестве топографической структуры рассматривается зонально вытянутый хребет, рельеф которого аппроксимируется экспонентой или гауссианой с различными параметрами. Установлено, что локально вклад сдвигового течения может перекрывать вклад топографии. Показано, что топографический фактор в дисперсионном соотношении является доминирующим, при этом с северной стороны хребта в южном полушарии топография усиливает действие β-эффекта, а с южной стороны — ослабляет.

Исследованию пограничного слоя атмосферы над неоднородной подстилающей поверхностью посвящена обширная литература. Но в гораздо меньшей степени исследована специфика анизотропных пограничных слоев, когда эффективная шероховатость и коэффициент сопротивления зависят от направления ветра. Такие ситуации, помимо случаев анизотропного рельефа, существуют, например, при взаимодействии ветра с упорядоченной растительностью (лесопосадки) или упорядоченной застройкой. Известны факты анизотропии сопротивления над взволнованной морской поверхностью. В настоящей заметке рассматривается стационарная нелинейная аналитическая модель пограничного слоя экмановского типа при анизотропном сопротивлении. Результаты показывают, что эффекты анизотропии могут быть заметными.

В работе представлены результаты исследования сезонной изменчивости термохалинной структуры циклонических и антициклонических мезомасштабных вихрей для района Лофотенской котловины на основе данных спутниковой альтиметрии и комбинированного массива, соединяющего в себе гидрологические профили с различных платформ. Для термохалинной структуры антициклонических вихрей выявлена сильная сезонная изменчивость, проявляющаяся в заглублении положительных аномалий в летний период, когда ядро принимает линзовидную форму. Показано, что характерной особенностью термохалинной структуры циклонических вихрей в исследуемом регионе является наличие поверхностного слоя с положительными аномалиями солености. Установлено, что зональный вихревой транспорт имеет преимущественно западное направление как в летний, так и в зимний периоды, при этом наблюдается ярко выраженная сезонность, проявляющаяся в интенсификации зонального и меридионального вихревого транспорта в зимний период.

На основе инструментальных и спутниковых наблюдений рассматриваются характерные особенности локального апвеллинга, наблюдавшегося в октябре 2011 г. в юго-западной части залива Петра Великого Японского моря. Кроме того, приведены результаты численного моделирования, выполнявшегося при помощи Regional Ocean Model System (ROMS) со свободной поверхностью. При вычислениях использовались метеорологические наблюдения за неоднородностями поля ветра и инструментальные измерения гидрологической структуры воды. Анализ данных натурных измерений и их сравнение с результатами моделирования развития апвеллинга выявили, что пространственный и временной масштаб явления определялся силой, продолжительностью и направлением воздействующего ветра. Неоднородность поля скорости ветра, тесно связанная с особенностями береговой орографии, приводит к усилению апвеллинга у некоторых частей побережья и формированию температурных фронтов и струй холодной воды, поперечных основному течению, идущему вдоль шельфа.

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.

По измерениям за 2010–2015 гг. на прибрежных гидрометеорологических станциях, расположенных на открытом побережье Приморского края (Преображение, Рудная Пристань, Сосуново), проанализирована изменчивость уровня моря в прибрежной зоне северо-западной части Японского моря. На основе вейвлет-преобразования были впервые обнаружены нестационарные колебания на масштабах 120–130 и 70–80 сут. Также были зарегистрированы ранее выявленные квазидвухлетние, годовые, полугодовые, приливные (суточные и полусуточные) и инерционные колебания уровня моря. Оценка интенсивности динамических процессов была выполнена на основе мощности вейвлет-спектра уровня моря, осредненной в диапазоне 8–40 сут, соответствующему временам жизни синоптических и мезомасштабных вихрей в этом районе. Установлено, что эта интенсивность изменяется на квазидвухлетнем, годовом, 120–130- и 70–80-суточном масштабах, т. е. изменчивость уровня моря с периодами 120–130 и 70–80 сут можно связать с динамическими процессами. До апреля-июня 2014 г. внутригодовая изменчивость была, в целом, синфазной в районах трех гидрометеорологических станций, но она стала рассогласованной в конце периода наблюдений.

Выполнено численное моделирование распространения волн цунами из нескольких сейсмических очагов Азово-Черноморского бассейна, представляющих потенциальную опасность для Керченского пролива. На первом этапе для всего Азово-Черноморского бассейна моделировалась эволюция четырех модельных очагов генерации цунами — два ближайших к проливу очага в Черном и Азовском морях, удаленный черноморский очаг, а также очаг, подобный тому, который вызвал Ялтинское землетрясение 12 сентября 1927 г. Начальные условия задавались в виде эллиптического возвышения уровня моря, параметры эллипса находились по эмпирическим формулам, соответствующим землетрясению с магнитудой 7. Для указанных очагов проанализированы мареограммы на входе в пролив со стороны Черного и Азовского моря. Показано, что на входе в пролив черноморские цунами обладают меньшими периодами по сравнению с азовоморскими. На втором этапе на сетке с высоким разрешением моделировалось проникновение волн цунами в Керченский пролив. В качестве краевых условий на жидких границах пролива использовались модельные данные из первого этапа. Выявленные области максимального повышения уровня моря расположены вдоль побережья пролива при распространении волн как со стороны Черного, так и из Азовского моря. Показано, что остров Тузла оказывает блокирующее влияние на распространение цунами в проливе.

Приведены и обсуждаются результаты спутниковых наблюдений за качеством вод в Ладожском озере в весенний период в 2016–2017 гг. Концентрация хлорофилла a фитопланктона, как и другие гидробиологические параметры, наименее изучены в период полного или частичного покрытия льдом как на Ладоге и Онеге, так и на многих великих озерах мира. В последние 30 лет при заметном потеплении климата Ладожское озеро не каждый год покрывается льдом, и в этом случае имеется возможность оценки параметров качества воды. Полученные впервые статистические данные по качеству воды в Ладожском озере свидетельствуют о том, что, вопреки ожиданиям, концентрации хлорофилла a уже в марте не нулевые (хотя и достаточно низкие: ≤ 1 мкг/л) не только в литоральных, но даже в некоторых пелагиальных районах озера, и вероятно обусловлены клетками фитопланктона, вегетировавшего в зимний период подо льдом. Весенние концентрации взвешенного неорганического вещества обнаруживаются в широком диапазоне значений (0.1–3.5 мг/л) в зависимости от года и конкретной части акватории озера. Диапазон концентраций окрашенного растворенного органического вещества обнаружены в диапазоне от <4.5 до 12–15 мгС/л) с наименьшими значениями в пелагиальных районах и наибольшими — в литоральных, в частности, в районе Волховской губы. С началом летнего периода указанные показатели в среднем по озеру слабо возрастают, оставаясь существенно ниже своих характерных значений для июля месяца.

Динамика морского льда в Печорском море зимой 2019/2020 изучалась на основе спутниковых и модельных данных разного пространственного и временного разрешения. При анализе факторов, влияющих на изменения площади и возраста льда, использовались модельные поля температуры воздуха в приземном слое атмосферы, температуры поверхности океана и приводного ветра, а также, поля поверхностных течений, восстановленных по спутниковым данным. При анализе характеристик морского льда использовались спутниковые снимки и измерения высокого (Sentinel-1), умеренного (MODIS) и низкого (AMSR2, SMOS) пространственного разрешения. Визуализация данных проводилась на Арктическом портале, обеспечивающем возможность анализировать спутниковые изображения и поля геофизических параметров разного пространственно-временного разрешения. Верификация анализа возрастного состава льдов проводилась с использованием детальных ледовых карт Арктического и антарктического научно-исследовательского института, а толщины льда — с использованием измерений толщины льда спутниковым радиометром SMOS. Проведенный анализ позволил сделать вывод, что главной причиной нетипично молодого состава льдов к концу зимы и разрушения ледяного покрова на месяц раньше, чем традиционно в мягкие зимы, явились сильные Северо-Атлантические циклоны, сопровождающиеся развитием над Печорским морем штормовых ветров и положительными аномалиями температуры воздуха. Предположительно, увеличение количества Северо-Атлантических циклонов и их интенсивности в результате изменений климата Арктики приведут к более резкому изменению характеристик ледяного покрова Печорского моря (уменьшению площади льда и его толщины), чем в других районах Арктики.

Анализируется пространственная и временная изменчивость характеристик поверхностных проявлений короткопериодных внутренних волн на акватории тихоокеанского шельфа Курило-Камчатского региона, полученные по результатам анализа спутниковых изображений радиолокатора Sentinel-1 за летний период 2019 года. На 205 спутниковых снимках обнаружено 927 проявлений пакетов внутренних волн, содержащих от 3 до 18 волн в пакете. Длины волн внутри пакета варьировали от 80 до 1900 метров, при среднем значении в 400 метров. Фронт лидирующего гребня цуга волн имел размеры от 2 до 70 км, составляя в среднем 14 км. Минимальное число волн зарегистрировано в первой половине июня, а максимальное — в первой половине июля. Выявлены районы постоянной встречаемости проявлений внутренних волн в летний период: в южной части Курильской гряды (около островов Кунашир и Зеленый), около Тихоокеанского побережья Камчатского полуострова (Камчатский и Кроноцкий заливы). Также выделена область частого проявления волн в средней и северной частях Курильской гряды (над хребтом Витязь в районе островов Онекотан и Матуа), где интенсивность их проявления подвержена внутрисезонной изменчивости. Во всех отмеченных очагах генерации выделяется два преобладающих направления распространения пакетов волн: на восток и запад. На конкретных примерах с привлечением оптических изображений спектрорадиометра Landsat-8 показано, что в Курило-Камчатском регионе внутренние волны могут генерироваться как приливной динамикой, так и вихревыми структурами.

Акустические допплеровские профилографы течений широко используются для построения вертикальных профилей скорости. В последние годы эти приборы применяются также для оценок скорости ε диссипации энергии, на основе анализа продольных структурных функций. Применимость этих оценок, однако, остается спорной, поскольку расчет осуществляется в рамках предположения о локальной однородности и изотропности мелкомасштабных пульсаций и с использованием канонических значений констант Колмогорова. Однако во многих случаях, как показывают экспериментальные исследования и прямые численные расчеты, эти константы существенно варьируются, что приводит к ошибкам в определении ε, которые могут превышать 50 %. В данной работе представлен метод, позволяющий произвести оценку параметров анизотропии непосредственно по анализу всех лучевых компонент скорости. Его суть заключается в использовании обобщенных (4-точечных) структурных функций и учете межлучевых корреляций скорости. Получено, в частности, явное выражение для поперечной структурной функции, что позволяет осуществить непосредственную проверку «закона 4/3». Апробация метода осуществлена на основе обработки данных, полученных при изучении турбулентности в конвективно-перемешанном слое покрытых льдом озер (Онежское и Вендюрское).