С. Г. Демышев, Н. А. Евстигнеева, Д. В. Алексеев, О. А. Дымова, Н. А. Миклашевская

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

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

Аннотация

Цель. Оценена эффективность процедуры усвоения данных наблюдений, использующей алгоритм фильтра Калмана, по сравнению с последовательным анализом гидрофизических полей, основанным на методе оптимальной интерполяции. Проведен анализ мезомасштабных особенностей прибрежной циркуляции у западного побережья Крыма и в районе города Севастополя.

Методы и результаты. На основе гидродинамической модели, адаптированной к условиям прибрежной зоны Черного моря с открытой границей, и данных наблюдений за температурой и соленостью в ходе гидрологической съемки 2007 г. рассчитаны динамические и энергетические характеристики прибрежной циркуляции Черного моря с высоким пространственным разрешением (~1,6 км по горизонтали и 30 горизонтов по вертикали). Реконструкция гидрофизических полей проведена на основе двух алгоритмов усвоения данных (последовательной оптимальной интерполяции и модифицированного фильтра Калмана). Изменение кинетической энергии обусловлено в основном ветровым воздействием, вертикальным трением и работой сил давления; изменение потенциальной энергии – адвекцией потенциальной энергии и горизонтальной турбулентной диффузией. Восстановлены следующие особенности циркуляции: антициклонический вихрь с радиусом около 15 км в Каламитском заливе в верхнем слое воды, антициклонический вихрь с радиусом около 15 км между 32,2° и 32,6° в. д. во всем слое воды, интенсивное течение вблизи Севастополя и вдоль западного берега Крыма, направленное на север и северо-запад, субмезомасштабные вихри различного знака вращения в верхнем слое.

Выводы. Показано, что учет неоднородности и неизотропности ошибок оценок полей температуры и солености относительно корреляционной функции приводит к качественным и количественным различиям в гидродинамических полях (усиление течений, смена направления течений, вихревые образования были выражены отчетливее). При этом среднеквадратические ошибки оценок термохалинных полей уменьшились. Формирование антициклонического вихря с радиусом около 15 км в Каламитском заливе могло быть связано со сдвиговой неустойчивостью течения. При обтекании течением береговой линии и неоднородностей рельефа дна образовались субмезомасштабные вихри с диаметрами менее 5 км.

Ключевые слова

Черное море, численное моделирование, высокое пространственное разрешение, ассимиляция данных наблюдений, мезомасштабные и субмезомасштабные вихри.

Благодарности

Авторы выражают благодарность рецензентам за ценные замечания. Анализ мезомасштабных особенностей циркуляции, восстановленных с учетом данных гидрологической съемки 2007 г., выполнен при финансовой поддержке РФФИ и города Севастополя в рамках научного проекта № 18-45-920019. Продолжение работ по усовершенствованию процедуры ассимиляции на основе фильтра Калмана проведено в рамках государственного задания по теме № 0827-2019-0002.

Для цитирования

Анализ динамических и энергетических характеристик циркуляции вод у берегов Западного Крыма на основе ассимиляции данных наблюдений в численной модели динамики Черного моря / С. Г. Демышев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 1. С. 23–40. doi:10.22449/0233-7584-2021-1-23-40

DOI

10.22449/0233-7584-2021-1-23-40

Скачать статью в PDF-формате