Вертикальная структура сдвигов скорости течения в основном пикноклине Черного моря по данным натурных наблюдений 2016 года

А. Н. Морозов

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

e-mail: anmorozov@mhi-ras.ru

Аннотация

Обсуждаются характерные черты осредненной вертикальной структуры вертикальных сдвигов скорости течения на основе анализа LADCP/CTD-данных, собранных в трех экспедициях НИС «Профессор Водяницкий» в северной части Черного моря в 2016 г.: первая экспедиция – 87-й рейс (30 июня – 18 июля), вторая экспедиция – 89-й рейс (30 сентября – 20 октября), третья экспедиция – 91-й рейс (16 ноября – 5 декабря). В слое основного пикноклина в окрестности максимума частоты плавучести отмечается максимум среднего профиля сдвигов. Отношение среднего квадрата сдвига к среднему квадрату частоты плавучести почти монотонно возрастает с глубиной от 0,1 до 0,4 в слое 50–350 м, что на качественном уровне может указывать на относительное усиление процессов вертикального турбулентного перемешивания в нижней части основного пикноклина. Приводятся средние профили угла поворота вектора сдвига относительно его направления на горизонте 15 м. В среднем вектор сдвига вращается по часовой стрелке и совершает около двух оборотов в слое основного пикноклина. Выявленное вращение вектора сдвига объясняется влиянием распространяющихся в толщу вод внутренних волн с частотой, близкой к инерционной. Приведены годографы сдвига скорости течения, проявляющие хорошо выраженное вращение с глубиной. Рассмотрен пример расчета параметров квазиинерционной внутренней волны по сдвигу скорости течения и деформации на основе данных одной из станций.

Ключевые слова

вертикальные сдвиги скорости течения, вертикальное турбулентное перемешивание, основной пикноклин, Черное море, LADCP

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0827-2018-0002 «Развитие методов оперативной океанологии на основе междисциплинарных исследований процессов формирования и эволюции морской среды и математического моделирования с привлечением данных дистанционных и контактных измерений» при частичной поддержке гранта РФФИ № 17-05-41102 РГО_а.

Для цитирования

Морозов А. Н. Вертикальная структура сдвигов скорости течения в основном пикноклине Черного моря по данным натурных наблюдений 2016 года // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 6. С. 515–522. EDN YPUYXB. doi:10.22449/0233-7584-2018-6-515–522

Morozov, A. N., 2018. Vertical Structure of Current Velocity Shears in the Main Pycnocline of the Black Sea Based on the in situ Data in 2016. Physical Oceanography, 25(6), pp. 472-478. doi:10.22449/1573-160X-2018-6-472-478

DOI

10.22449/0233-7584-2018-6-515–522

Список литературы

  1. Ostrovskii A. G., Zatsepin A. G. Intense ventilation of the Black Sea pycnocline due to vertical turbulent exchange in the Rim Current area // Deep-Sea Research I. 2016. Vol. 116. P. 1–13. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr.2016.07.011
  2. Global Abyssal Mixing Inferred from Lowered ADCP Shear and CTD Strain Profiles / E. Kunze [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2006. Vol. 36. P. 1553–1576. http://dx.doi.org/10.1175/JPO2926.1
  3. Морозов А. Н., Лемешко Е. М. Оценка коэффициента вертикальной турбулентной диффузии по данным CTD/LADCP-измерений в северо-западной части Черного моря в мае 2004 года // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 1. С. 58–67.
  4. Подымов О. И., Зацепин А. Г., Островский А. Г. Вертикальный турбулентный обмен в черноморском пикноклине и его связь с динамикой вод // Океанология. 2017. Т. 57, № 4. С. 546–559. doi:10.7868/S0030157417040049
  5. Firing E., Gordon R. Deep ocean acoustic Doppler current profiling // Proceedings IEEE 4th Working Conference on Current Measurement, April 3–5, 1990. MD, IEEE, 1990. Р. 192–201.
  6. Visbeck M. Deep Velocity Profiling Using Lowered Acoustic Doppler Current Profilers: Bottom Track and Inverse Solutions // Journal of Atmospheric Oceanic Technology. 2002. Vol. 19. Р. 794–807. doi:10.1175/1520-0426(2002)0190794:DVPULA2.0.CO;2
  7. Munk W., Anderson E. Notes on a theory of the thermocline // Journal of Marine Research. 1948. Vol. 3. P. 267–295.
  8. Gregg M. C. Scaling turbulent dissipation in the thermocline // Journal of Geophysical Research. 1989. Vol. 94, iss. C7. P. 9686–9698. http://dx.doi.org/10.1029/JC094iC07p09686
  9. Морозов А. Н., Лемешко Е. М. Методические аспекты использования акустического доплеровского измерителя течений (ADCP) в Черном море // Морской гидрофизический журнал. 2006. № 4. C. 31–48.
  10. Циркуляция вод северной части Черного моря в летний сезон 2016 года (по материалам 87-го рейса НИС «Профессор Водяницкий») / Ю. В. Артамонов [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 1. С. 57–70. doi:10.22449/0233-7584-2018-1-57-70
  11. Miles J. W. On the stability of heterogeneous shear flows // Journal of Fluid Mechanics. 1961. Vol. 10, iss. 4. P. 496–508. doi:10.1017/S0022112061000305
  12. Морозов А. Н. Спектральные характеристики инерционных колебаний в Черном море // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2001. Вып. 2. С. 61–69.
  13. Pollard R. T., Millard Jr. R. C. Comparison between observed and simulated wind-generated inertial oscillations // Deep-Sea Research. 1970. Vol. 17. P. 153–175.
  14. Kunze E. Near-Inertial Wave Propagation in Geostrophic Shear // Journal of Physical Oceanography. 1985. Vol. 15. P. 544–565.
  15. Leaman K. D., Sanford T. B. Vertical Energy Propagation of Inertial Waves: A Vector Spectral Analysis of Velocity Profiles // Journal of Geophysical Research. 1975. Vol. 80, no. 15. P. 1975–1978.
  16. Polzin K. L., Toole J. M., Schmitt R. W. Finescale Parameterizations of Turbulent Dissipation // Journal of Physical Oceanography. 1995. Vol. 25. P. 306–328.
  17. Alford M. H., Gregg M. C. Near-inertial mixing: Modulation of shear, strain and microstructure at low latitude // Journal of Geophysical Research. 2001. Vol. 106, no. C8. P. 16947–16968.
  18. MacKinnon J. A., Gregg M. C. Near-Inertial Waves on the New England Shelf: The Role of Evolving Stratification, Turbulent Dissipation, and Bottom Drag // Journal of Physical Oceanography. 2005. Vol. 35. P. 2408–2424.
  19. Role of Near-Inertial Waves in Subthermocline Diapycnal Mixing in the Northern Gulf of Mexico / Z. Jing [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2015. Vol. 45. P. 3137–3154. doi:10.1175/JPO-D-14-0227.1

Скачать статью в PDF-формате