Оценка связи дисперсных свойств свободных внутренних волн и вертикальной структуры поля плотности в Баренцевом и Карском морях

А. А. Букатов, Н. М. Соловей✉, Е. А. Павленко

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: ne.le.7@hotmail.com

Аннотация

Цель. Целью работы является исследование пространственно-временных зависимостей дисперсионных свойств короткопериодных свободных внутренних волн от вертикальной структуры поля плотности в Баренцевом и Карском морях.

Методы и результаты. На основе линеаризованных уравнений движения идеальной несжимаемой непрерывно стратифицированной жидкости исследованы дисперсионные свойства свободных внутренних волн в Баренцевом и Карском морях. В результате решения основной краевой задачи типа Штурма – Лиувилля рассчитаны собственные частоты пяти низших мод и собственный период первой моды внутренних волн. Для расчета поля плотности использовались данные реанализа World Ocean Atlas 2013 о температуре и солености с 1955 по 2012 гг. с разрешением 0,25° × 0,25°. Выполнен анализ связи дисперсионных свойств свободных внутренних волн и вертикальной структуры поля плотности, проведено сравнение дисперсионных характеристик внутренних волн в Баренцевом и Карском морях.

Выводы. В месяцы максимальных градиентов плотности наблюдаются самые высокочастотные и самые короткопериодные внутренние волны. Во внутригодовом цикле максимум оcредненной частоты плавучести по глубине в Баренцевом море достигает наибольших значений в июле и августе (≈ 0,02 c-1), в Карском море – с июля по сентябрь (≈ 0,055 c-1) и в ноябре (≈ 0,058 c-1). В эти же месяцы отмечаются максимальные значения осредненных собственных частот и минимальные значения осредненного собственного периода внутренних волн. Так, для длины волны 1000 м наибольшая осредненная собственная частота первой моды и наименьший осредненный собственный период первой моды в Баренцевом море составляют 0,0025 с-1 и 45 мин, в Карском море – 0,0038 с-1 и 30 мин соответственно.

Ключевые слова

Баренцево море, Карское море, частота Вяйсяля – Брента, внутренние волны, дисперсионные соотношения, собственная частота, собственный период

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0827-2019-0003.

Для цитирования

Букатов А. А., Соловей Н. М., Павленко Е. А. Оценка связи дисперсионных свойств свободных внутренних волн и вертикальной структуры поля плотности в Баренцевом и Карском морях // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 1. С. 20–30. EDN SBCHJI. doi:10.22449/0233-7584-2020-1-20-30

Bukatov, A.A., Solovei, N.M. and Pavlenko, E.A., 2020. Estimation of the Relation between the Dispersion Features of Free Internal Waves and the Density Field Vertical Structure in the Barents and Kara Seas. Physical Oceanography, 27(1), pp. 18-27. doi:10.22449/1573-160X-2020-1-18-27

DOI

10.22449/0233-7584-2020-1-20-30

Список литературы

  1. Поверхностные и внутренние волны в арктических морях / Под ред. И. В. Лавренова, Е. Г. Морозова. СПб. : Гидрометеоиздат. 2002. 362 с.
  2. Букатов А. Е. Внутренние волны, генерируемые в море со слоем скачка плотности периодическими колебаниями участка дна // Морские гидрофизические исследования. 1974. No 1. С. 44–52. URL: https://istina.msu.ru/download/24669320/1iT3bx:049odt8Qk9gdSiPrvVJnnzLj1uM (дата обращения: 08.11.2019).
  3. Букатов А. Е. Волны в море с плавающим ледяным покровом. Севастополь : ФГБУН МГИ, 2017. 360 с.
  4. Некоторые результаты анализа короткопериодических внутренних волн / А. Е. Букатов [и др.] // Морские гидрофизические исследования. 1977. Т. 79, No 4. С. 250–261. URL: https://istina.msu.ru/download/82807687/1iT3fU:5Lw1dgWKOk-5zxZkw5UnhqA5p4s/ (дата обращения: 08.11.2019).
  5. Tomczak M. Über interne Wellen in der Nähe der Trägheitsperiode // Deutsche Hydrographische Zeitschrift. 1968. Vol. 21, iss. 4. P. 145–151. https://doi.org/10.1007/BF02307727
  6. Morozov E. G. Oceanic Internal Tides: Observations, Analysis and Modeling. Springer, 2018. 304 p. doi:10.1007/978-3-319-73159-9
  7. Морозов Е. Г., Пака В. Т. Внутренние волны в высокоширотном бассейне // Океанология. 2010. Т. 50, No 5. С. 709–715.
  8. World Ocean Atlas 2013. Volume 1: Temperature / R. A. Locarnini [et al.] ; S. Levitus (ed.); A. Mishonov (technical ed.). Silver Spring, MD : U.S. Department of Commerce, 2013. 40 pp. (NOAA Atlas NESDIS 73). URL: http://data.nodc.noaa.gov/woa/WOA13/DOC/woa13_vol1.pdf (date of access: 08.11.2019).
  9. World Ocean Atlas 2013. Volume 2: Salinity / M. M. Zweng [et al.] ; S. Levitus (ed.); A. Mishonov (technical ed.). Silver Spring, MD : U.S. Department of Commerce, 2013. 39 pp. (NOAA Atlas NESDIS 74). URL: http://data.nodc.noaa.gov/woa/WOA13/DOC/woa13_vol2.pdf (date of access: 08.11.2019).
  10. Букатов А. Е., Соловей Н. М. Оценка связи вертикальной структуры поля плотности и характеристик внутренних волн с крупномасштабной атмосферной циркуляцией в ак- ваториях Перуанского и Бенгельского апвеллингов // Процессы в геосредах. 2017. No 2. C. 485–490.
  11. Миропольский Ю. З. Динамика внутренних гравитационных волн в океане. Л. : Гидрометеоиздат, 1981. 302 с.
  12. Гриценко В. А., Красицкий В. П. Об одном способе расчета дисперсионных соотношений и собственных функций внутренних волн в океане по данным натурных измерений // Океанология. 1982. Т. 22, No 4. С. 545–549.
  13. Козлов И. Е., Кудрявцев В. Н., Сандвен С. Некоторые результаты исследования внутренних волн в Баренцевом море методами радиолокационного зондирования из космоса // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. No 3. С. 60–69. URL: http://www.aari.ru/misc/publicat/paa/PAA-86/PAA86-06(60-69).pdf (дата обращения: 08.11.2019).
  14. Горбацкий Г. В. Физико-географическое районирование Арктики. Ч. 2: Полоса окраинных морей с островами. Л. : Изд-во ЛГУ, 1970. 120 с.
  15. Петров К. М. Принципы физико-географической дифференциации арктических морей: Карское море // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2008. No 6. С. 19–30.
  16. Букатов А. А., Павленко Е. А., Соловей Н. М. Особенности пространственно-временной изменчивости частоты Вяйсяля-Брента в Баренцевом и Карском морях // Процессы в геосредах. 2018. No 3. С. 1004–1013.

Скачать статью в PDF-формате