Пространственно-временные параметры захваченных волн в шельфовых районах Черного моря

В. А. Иванов, Т. Я. Шульга✉, Т. В. Пластун, И. А. Свищева

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: shulgaty@mail.ru

Аннотация

Выполнено исследование механизма генерации длинноволновых колебаний на шельфе Черного моря. Определено влияние рельефа дна на пространственно-временные параметры низших мод шельфовых волн на основе решения полной краевой задачи с использованием разработанных алгоритмов конечно-разностной аппроксимации. Для воспроизведения генерируемых на Анатолийском побережье волн, вызванных климатическим ветром, была использована трехмерная модель Института вычислительной математики Российской академии наук. Исследовано положение точек затухания волны и максимумов колебаний амплитуд уровня в зависимости от особенности топографии пограничной области (зона шельфа и континентального склона). Показано, что абсолютный максимум профиля волны первой моды достигается у берега и над кромкой шельфа. Увеличение ширины континентального склона приводит к более медленному затуханию волны в сторону открытого моря. Продемонстрировано сближение дисперсионных кривых на высоких частотах при различной ширине шельфа. На промежуточных частотах на широком шельфе дисперсионные кривые горизонтальны и их групповая скорость близка к нулю. Исследования пространственно-временных характеристик краевых волн для реальных профилей дна показали, что волны с наибольшими периодами возникают в районе мыса Инджебурун, это связано с проявлением нулевой моды захваченных краевых волн. Для Анатолийского побережья построены графики дисперсионных кривых и карты амплитудных функций шельфовых мод. Выполнен анализ модельных временных рядов уровня моря для вычисления спектральной плотности мощности колебаний воды с использованием быстрого преобразования Фурье. Представлены спектры амплитуд колебаний уровня для шельфовых и глубоководных станций Анатолийского побережья.

Ключевые слова

Анатолийское побережье, Черное море, фазовая скорость, шельф, баротропные захваченные волны, континентальный склон, гидродинамическое моделирование, спектральный анализ

Благодарности

Авторы выражают благодарность профессору Александру Евгеньевичу Янковскому, бывшему сотруднику Морского гидрофизического института, в настоящее время работающему в Университете Южной Каролины (Колумбия, США), за поддержку при проведении данного исследования и консультации по созданию приложений для обработки информации о внутриволновых колебаниях. Работа выполнена в рамках государственного задания по теме No 0827-2018-0004 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей» (шифр «Прибрежные исследования»).

Для цитирования

Пространственно-временные параметры захваченных волн в шельфовых районах Черного моря / В. А. Иванов [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, No 4. С. 302–317. EDN VLBKJM. doi:10.22449/0233-7584-2018-4-302-317

Ivanov, V. A., Shul’ga, T. Ya., Plastun, T. V. and Svishcheva, I. A., 2018. Spatial and Temporal Parameters of the Trapped Waves in the Black Sea Shelf Areas. Physical Oceanography, 25(4), pp. 280-294. doi:10.22449/1573-160X-2018-4-280-294

DOI

10.22449/0233-7584-2018-4-302-317

Список литературы

  1. Волны в пограничных областях океана / Под ред. В. В. Ефимова. Л. : Гидрометеоиздат, 1985. 280 с.
  2. Ле Блон П., Майсек Л. Волны в океане. Ч. 1. М. : Мир, 1981. 480 с.
  3. Mysak L. A. Recent advances in shelf wave dynamics // Reviews of Geophysics. 1980. Vol. 18, iss. 1. P. 211–241.
  4. Palma E. D., Matano R. P., Piola A. R. A numerical study of the Southwestern Atlantic Shelf circulation: Barotropic response to tidal and wind forcing // Journal of Geophysical Research. 2004. Vol. 109, C08014. doi:10.1029/2004JC002315
  5. Munk W., Snodgrass F., Wimbush M. Tides off-shore: Transition from California coastal to deep-sea waters // Geophysical Fluid Dynamics. 1970. Vol. 1, iss. 1–2. P. 161–235. https://doi.org/10.1080/03091927009365772
  6. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. Т. 2. М. : Мир, 1986. 415 с.
  7. Ke Z., Yankovsky A. E. The hybrid Kelvin-edge wave and its role in tidal dynamics // Journal of Physical Oceanography. 2010. Vol. 40. P. 2757–2767. https://doi.org/10.1175/2010JPO4430.1
  8. Pedlosky J. Waves in the ocean and atmosphere: Introduction to wave dynamics. Springer-Verlag, 2003. 260 p. URL: http://peterthio.com/waves-in-the-ocean-and-atmosphere.pdf (дата обращения 20.01.2018).
  9. Yankovsky A. E., Zhang Т. Scattering of a semidiurnal barotropic Kelvin wave into internal waves over wide continental shelves // Journal of Physical Oceanography. 2017. Vol. 47, no. 10. P 2545–2562. doi:10.1175/JPO-D-16-0284.1
  10. Huthnance J. M. On trapped waves over a continental shelf // Journal of Fluid Mechanics. 1975. Vol. 69, iss. 4. P. 689–704. doi:10.1017/S0022112075001632
  11. Kurkin A., Pelinovsky E. Focusing of edge waves above a sloping beach // European Journal of Mechanics – B/Fluids. 2002. Vol. 21, iss 5. P. 561–577. doi:10.1016/S0997-7546(02)01201-3
  12. Yankovsky A. E. Large-scale edge waves generated by hurricane landfall // Journal of Geophysical Research. 2009. Vol. 114, C03014. doi:10.1029/2008JC005113
  13. Игнатов Е. И. Современные представления о рельефе берегов и дна Черного моря // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2010. № 1. С. 56–63. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=13081586 (дата обращения 20.01.2018).
  14. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря / Под ред. Б. А. Нелепо. Л. : Гидрометеоиздат, 1984. 240 с.
  15. Блатов А. С., Иванов В. А. Гидрология и гидродинамика шельфовой зоны Черного моря (на примере Южного берега Крыма). Киев : Наукова думка, 1992. 224 с.
  16. Залесный В. Б., Гусев А. В., Мошонкин С. Н. Численная модель гидродинамики Черного и Азовского морей с вариационной инициализацией температуры и солености // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 6. С. 699–716. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=20466391 (дата обращения 20.01.2018).
  17. Марчук Г. И. Методы вычислительной математики: учеб. пособие. Санкт-Петербург : Лань, 2009. 608 с. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=19458928 (дата обращения 20.01.2018).
  18. CORE dataset website. URL: http://data1.gfdl.noaa.gov/ (дата обращения 20.01.2018).
  19. Субинерционные колебания в Черном море, порождаемые полусуточным приливным потенциалом / А. Н. Лукьянова [и др.] // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53, № 6. С. 710–717. doi:10.7868/S0003351517060058
  20. Emery W. J., Thomson R. E. Data analysis methods in physical oceanography: 2-nd edition. Elsevier, 2001. 612 p.

Скачать статью в PDF-формате