Расчет и анализ энергетики циркуляции вод в прибрежных районах Черного моря

С.Г. Демышев, О.А. Дымова✉

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: olgadym@yahoo.com

Аннотация

Представлены результаты анализа компонентов бюджета кинетической и потенциальной энергии Черного моря, рассчитанных с помощью вихреразрешающей модели Морского гидрофизического института. Численные эксперименты выполнены с пространственным разрешением 1,6 км при учете реального атмосферного воздействия за 2006 г. Рассмотрена пространственно-временная изменчивость слагаемых в уравнениях бюджета кинетической и потенциальной энергии на среднегодовом и сезонном масштабах для отдельных районов моря.

Показано, что энергетически наиболее значимыми компонентами бюджета были работа силы плавучести в северной и северо-восточной частях моря, работа силы ветра в южной его части, работа силы давления и сил трения над свалом глубин в зоне Основного Черноморского течения. Формирование мезомасштабных вихрей у Черноморских побережий Крыма и Северного Кавказа происходило преимущественно в весенне-летний сезон в результате бароклинной неустойчивости. Основной фактор, определяющий мезомасштабную динамику у южного и юго-восточного побережий во все сезоны при слабом ветре, – влияние особенностей береговой черты на периферию Основного Черноморского течения.

Ключевые слова

Черное море, численное моделирование, кинетическая энергия, потенциальная энергия, мезомасштабные вихри

Для цитирования

Демышев С.Г., Дымова О.А. Расчет и анализ энергетики циркуляции вод в прибрежных районах Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 3. С. 49-62. EDN XTCYMH. doi:10.22449/0233-7584-2017-3-49-62

Demyshev, S.G. and Dymova, O.A., 2017. Calculation and Analysis of Water Circulation Energetics in the Black Sea Coastal Regions. Physical Oceanography, (3), pp. 45-57. doi:10.22449/1573-160X-2017-3-45-57

DOI

10.22449/0233-7584-2017-3-49-62

Список литературы

  1. Thomas L.N., Tandon A., Mahadevan A. Submesoscale processes and dynamics // Ocean Modeling in an Eddying Regime. Geophysical monograph series. Oceanography–Mathematical models. – Washington, D.C.: American Geophysical Union. – 2008. – 177. – Р. 17 – 38. – doi:10.1029/177GM04
  2. Karimova S. Spiral eddies in the Baltic, Black and Caspian seas as seen by satellite radar data // Advances in Space Research. – 2012. – 50, No. 8. – P. 1107 – 1124. – doi:10.1016/j.asr.2011.10.027
  3. Zatsepin A.G., Baranov V.I., Kondrashov A.A. et al. Submesoscale eddies at the Cauasus Black Sea shelf and the mechanisms of their generation // Oceanology. – 2011. – 51, No. 4. – P. 554 – 567. – doi:10.1134/S0001437011040205
  4. Demyshev S., Knysh V., Korotaev G. et al. The MyOcean Black Sea from a scientific point of view // Mercator Ocean Quarterly Newsletter. – 2010. – No. 39. – Р. 16 – 24.
  5. Доценко С.Ф., Иванов В.А. Природные катастрофы Азово-Черноморского региона. – Севастополь, 2010. – 174 c. – URL: http://meteo.geofaq.ru/books/612759_D9-E3D_docenko_s_f_ivanov_v_a_prirodnye_katastrofy_azovo_chernomors.pdf (дата обращения: 20.08.2016).
  6. Zalesny V.B., Gusev A.V., Moshonkin S.N. Numerical model of the hydrodynamics of the Black Sea and the Sea of Azov with variational initialization of temperature and salinity // Izv. Atmos. Ocean. Phys. – 2013. – 49, No. 6. – P. 642 – 658. – doi:10.1134/S0001433813060133
  7. Ibraev R.A. A study of the sensitivity of the model of the Black Sea current dynamics to the surface boundary conditions // Oceanology. – 2001. – 41, No. 5. – P. 615 – 621.
  8. Кубряков А.И. Применение технологии вложенных сеток при создании системы мониторинга гидрофизических полей в прибрежных районах Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2004. – Вып. 11. – С. 31 – 50.
  9. Мизюк А.И., Коротаев Г.К., Ратнер Ю.Б. Адаптация модели NEMO для выполнения прогнозов в Черном море // Современное состояние и перспективы наращивания морского ресурсного потенциала юга России: межд. науч. конф., 15 – 18 сентября 2014 г.: тез. докл. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2014. – С. 181 – 184.
  10. Demyshev S.G. A numerical model of online forecasting Black Sea currents // Izv. Atmos. Ocean. Phys. – 2012. – 48, No. 1. – P. 120 – 132. – doi:10.1134/S0001433812010021
  11. Sarkisyan A.S. On some problems and results of ocean modeling // Oceanology. – 1996. – 36, No. 5. – P. 607 – 617.
  12. Zalesny V.B., Ivchenko V.O. Modeling the global circulation response and the regional response of the Arctic Ocean to the external forcing anomalies // Oceanology. – 2010. – 50, No. 6. – P. 829 – 840. – doi:10.1134/S0001437010060020
  13. Aiki H., Zhai X., Greatbatch R.J. Energetics of the global ocean: the role of mesoscale eddies // The Indo-Pacific Climate Variability and Predictability. Edition: World Scientific Series on Asia-Pacific Weather and Climate. – 2016. – 7, Ch. 4. – P. 109 – 134.
  14. Cessi P., Pinardi N., Lyubartsev V. Energetics of semienclosed basins with two-layer flows at the strait // J. Phys. Oceanogr. – 2014. – 44, No. 3. – P. 967 – 979. – doi:10.1175/JPO-D-13-0129.1
  15. Demyshev S.G. Energy of the Black Sea climatic circulation. 1. Discrete equations of the time rate of change of kinetic and potential energy // Meteorologiya i Gidrologiya. – 2004. – 9. – P. 65 – 80.
  16. Demyshev S.G., Dymova O.A. Analyzing intraannual variations in the energy characteristics of circulation in the Black Sea // Izv. Atmos. Ocean. Phys. – 2016. – 52, No. 4. – P. 386 – 393. – doi:10.1134/S0001433816040046
  17. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Rev. Geophys. Space Phys. – 1982. – 20, Issue 4. – Р. 851 – 875. – doi:10.1029/RG020i004p00851
  18. Farda A., Déué M., Somot S. et al. Model ALADIN as regional climate model for Central and Eastern Europe // Studia Geophysica et Geodaetica. – 2010. – 54, Issue 2. – P. 313 – 332. – doi:10.1007/s11200-010-0017-7
  19. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. IV. Черное море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1991. – 428 с.
  20. Robinson A.R., Harrison D.E., Mintz Y. et al. Eddies and the general circulation of an idealized oceanic gyre: a wind and thermally driven primitive equation numerical experiment // J. Phys. Oceanogr. – 1977. – 7, Issue 2. – P. 182 – 207. – doi:http://dx.doi.org/10.1175/1520-0485(1977)0070182:EATGCO2.0.CO;2
  21. Зацепин А.Г., Кременецкий В.В., Станичный С.В. и др. Бассейновая циркуляция и мезомасштабная динамика Черного моря под ветровым воздействием // Современные проблемы динамики океана и атмосферы: сб. ст. – М.: ТРИАДА ЛТД, 2010. – С. 347 – 368.
  22. Stanev E., Rachev N. Numerical study on the planetary Rossby modes in the Black Sea // J. Marine Syst. – 1999. – 21, Issues 1 – 4. – P. 283 – 306. – doi:http://dx.doi.org/10.1016/S0924-7963(99)00019-6
  23. Коротаев Г.К., Коснырев В.К., Куфтарков Ю.М. О доступной потенциальной энергии и генерации мезомасштабных вихрей в океане // Морские гидрофизические исследования. – 1977. – 79, № 4. – С. 200 – 212.
  24. Вольцингер Н.Е., Пясковский Р.В. Основные океанологические задачи теории мелкой воды. – Л.: Гидрометеоиздат, 1968. – 300 с.
  25. Elkin D.N., Zatsepin A.G. Laboratory investigation of the mechanism of the periodic eddy formation behind capes in a coastal sea // Oceanology. – 2013. – 53, No. 1. – P. 24 – 35. – doi:10.1134/S0001437012050062

Скачать статью в PDF-формате