В. А. Сквайр1, П. Д. Ковалев2,✉, Д. П. Ковалев2

1 University of Otago, Dunedin, New Zealand

2 Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск, Россия

E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация

Цель. Цель работы – исследование модулированных солитонов, обнаруженных во временны́х рядах данных наблюдений за колебаниями уровня моря, и проверка наличия нестационарных процессов в рамках количественных методов.

Методы и результаты. Представлен анализ данных наблюдений за волнением, выполненных с помощью донных датчиков давления типа АРВ (автономный регистратор волнения) в районе мысов Кастрикум, Ван-дер-Линд и Ловцова Южных Курильских островов. Полученные временны́е ряды подвергались полосовой фильтрации с применением аппаратных средств с полосой пропускания 20 мин – 2,5 ч. Численное моделирование обнаруженных волновых пакетов проводилось с использованием уравнения Кортевега – де Вриза. Результаты моделирования подтверждают, что огибающая наблюдаемых волновых пакетов близка к моделируемой и ведет себя как солитон. Проведено сравнение с гармонической суперпозицией бризера с целью качественно исследовать наличие вложенных, т. е. субсолитонных, 1,6-часовых флуктуаций.

Выводы. Показано, что синхронность инициирования волнового пакета и волны К1 связана с циклическим отделением приливного потока колебаний К1 от возвышенности, расположенной между островами в проливе Уруп, с сопутствующим порождением вихрей. Предполагается, что вихри генерируют обнаруженные волновые пакеты, каждый пакет содержит группу волн со средним периодом около 1,6 ч, обусловленным периодом краевых волн или шельфовых сейш. Спектральный анализ, проведенный для 4,5-суточных временны́х рядов при наличии и отсутствии в них группы солитонов, показал, что при появлении солитонов наблюдается увеличение энергии волн в интервале периодов от 0,5 до 5,5 ч. С использованием простого амплитудного критерия установлено, что обнаруженные в волновых пакетах волны являются аномальными. При преобразовании временно́го ряда в нормализованное время и нормализованные амплитудные координаты было обнаружено, что все примеры аномальных волновых пакетов могут быть смоделированы с помощью временно́го уравнения Кортевега – де Вриза.

Ключевые слова

Охотское море, солитоноподобные волны, уравнение Кортевега – де Вриза, солитоны, бризеры.

Благодарности

П. Д. Ковалев и Д. П. Ковалев выполнили данное исследование в соответствии с государственной федеральной программой ИМГГ ДВО РАН. Они благодарят сотрудников Лаборатории волновой динамики и прибрежных течений за помощь при проведении экспедиций и сборе полевых данных. В. А. Сквайр высоко ценит постоянную поддержку Университета Отаго на протяжении своей научной карьеры, а также плодотворное сотрудничество со студентами и аспирантами.

Для цитирования

Сквайр В. А., Ковалев П. Д., Ковалев Д. П. Солитоноподобные волны в окрестностях Южных Курильских островов // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 1. С. 5–22. doi:10.22449/0233-7584-2021-1-5-22

DOI

10.22449/0233-7584-2021-1-5-22

Скачать статью в PDF-формате