Наблюдения внутренних волн второй моды в Белом и Баренцевом морях

Е. И. Свергун1,2,✉, А. В. Зимин1,2,3, Г. В. Жегулин1

1 Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Москва, Россия

2 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

3 Институт водных проблем севера Карельского научного центра РАН, Петрозаводск, Россия

✉ e-mail: egor-svergun@yandex.ru

Аннотация

Цель. Описание комплексной методики выделения внутренних волн второй моды и рассмотрение случаев их регистрации в ходе летних экспедиционных исследований, выполненных в прибрежных районах Белого и Баренцева морей, – цель данной работы.

Методы и результаты. Исходными данными послужили многочасовые серии CTD-измерений c высокой дискретностью по времени в прибрежных стратифицированных районах в летние сезоны 2009–2017 гг. Рассматривались волны длительностью 5–60 мин с высотами более 1 м. Обработка наблюдений велась с использованием комплекса вейвлет- и модового анализов. Кросс-вейвлет-спектр вертикальных смещений изотерм демонстрировал статистически значимое увеличение взаимной спектральной мощности с полной противофазностью, связанное со второй модой внутренних волн. Положения максимумов амплитуды волн второй моды на записях колебаний изотерм дополнительно проверялись путем расчета гидростатических нормальных вертикальных мод. Показано, что в приповерхностном сезонном пикноклине Белого моря внутренние волны второй моды регистрировались в виде одиночных волн «растяжения» со средней длительностью 10 мин и амплитудой 2 м. В Баренцевом море внутренние волны второй моды регистрировались в виде как одиночных волн «растяжения», так и последовательных волн «сжатия» и «растяжения» со средней длительностью 20 мин и амплитудой до 1,5 м. Установлено, что перемежаемость внутренних волн второй моды в рассмотренных районах Белого и Баренцева морей не превышает 1%.

Выводы. В результате анализа шестилетнего архива данных экспедиционных наблюдений впервые описаны случаи регистрации внутренних волн второй моды в Белом и Баренцевом морях. Анализ более 350 ч записей колебаний температуры позволил обнаружить лишь 5 случаев проявления внутренних волн второй моды в виде волн «растяжения» и «сжатия» суммарной длительностью не более 1,5 ч, что указывает на крайне редкую частоту встречаемости таких волн на описанных акваториях.

Ключевые слова

внутренние волны, вторая мода, контактные наблюдения, вейвлет-анализ, Белое море, Баренцево море

Благодарности

Обработка измерений в Белом море выполнена в рамках государственного задания ИО РАН № FMWE-2021-0014; обработка измерений в Баренцевом море выполнена при поддержке гранта РФФИ № 20-35-90054 Аспиранты.

Для цитирования

Свергун Е. И., Зимин А. В., Жегулин Г. В. Наблюдения внутренних волн второй моды в Белом и Баренцевом морях // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 2. С. 185–195. EDN ZBAISA. doi:10.22449/0233-7584-2022-2-185-195

Svergun, E.I., Zimin, A.V. and Zhegulin, G.V., 2022. Observations of the Second Mode Internal Waves in the White and Barents Seas. Physical Oceanography, 29(2), pp. 172-181. doi:10.22449/1573-160X-2022-2-172-181

DOI

10.22449/0233-7584-2022-2-185-195

Список литературы

  1. Коняев К. В., Сабинин К. Д. Волны внутри океана. СПб. : Гидрометеоиздат, 1992. 271 с.
  2. О разработке цифрового атласа наблюдений внутренних волн в Мировом океане / А. С. Епифанова [и др.] // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. 2019. № 4 (127). С. 17–26. doi:10.46960/1816-210X_2019_4_17
  3. Convex and concave types of second baroclinic mode internal solitary waves / Y. J. Yang [et al.] // Nonlinear Processes in Geophysics. 2010. Vol. 17, iss. 6. P. 605–614. doi:10.5194/npg-17-605-2010
  4. Observations of second baroclinic mode internal solitary waves on the continental slope of the northern South China Sea / Y. J. Yang [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2009. Vol. 114, iss. C10. C10003. doi:10.1029/2009jc005318
  5. Konyaev K. V., Sabinin K. D., Serebryany A. N. Large-amplitude internal waves at the Mascarene Ridge in the Indian Ocean // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1995. Vol. 42, iss. 11–12. P. 2075–2081. https://doi.org/10.1016/0967-0637(95)00067-4
  6. Da Silva J. C. B., New A. L., Magalhaes J. M. On the structure and propagation of internal solitary waves generated at the Mascarene Plateau in the Indian Ocean // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2011. Vol. 58, iss. 3. P. 229–240. doi:10.1016/J.DSR.2010.12.003
  7. Magalhaes J. M., da Silva J. C. B., Buijsman M. C. Long lived second mode internal solitary waves in the Andaman Sea // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. 10234. doi:10.1038/s41598-020-66335-9
  8. Shroyer E. L., Moum J., Nash J. D. Mode 2 waves on the continental shelf: Ephemeral components of the nonlinear internal wavefield // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2010. Vol. 115, iss. C7. C07001. doi:10.1029/2009JC005605
  9. Серебряный А. Н., Химченко Е. Е. Внутренние волны второй моды в Черном море // Доклады Академии наук. 2019. Т. 488, № 5. С. 555–559. doi:10.31857/S0869-56524885555-559
  10. Vlasenko V., Stashchuk N., Hutter K. Baroclinic tides: Theoretical Modeling and Observational Evidence. Cambridge : Cambridge University Press, 2005. 351 p. doi:10.1017/CBO9780511535932
  11. Зимин А. В. Субприливные процессы и явления в Белом море. М. : ГЕОС, 2018. 220 с.
  12. Свергун Е. И., Зимин А. В. Оценка повторяемости интенсивных внутренних волн в Белом и Баренцевом морях по данным экспедиционных исследований // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. Т. 10, № 2. С. 13–19. doi:10.7868/S2073667317020022
  13. Зимин А. В., Свергун Е. И. Короткопериодные внутренние волны в шельфовых районах Белого, Баренцева и Охотского морей: оценка повторяемости экстремальных высот и динамических эффектов в придонном слое // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т. 11, № 4. С. 66–72. doi:10.7868/S207366731804
  14. Жегулин Г. В. Оценка статистической взаимосвязи гидрологических и гидрооптических характеристик по данным измерения короткопериодных внутренних волн в глубоководном районе Баренцева моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12, № 1. С. 85–94. doi:10.7868/S2073667319010106
  15. Kelly S. M. The Vertical Mode Decomposition of Surface and Internal Tides in the Presence of a Free Surface and Arbitrary Topography // Journal of Physical Oceanography. 2016. Vol. 46, iss. 12. P. 3777–3788. doi:10.1175/jpo-d-16-0131.1
  16. Internal-Tide Spectroscopy and Prediction in the Timor Sea / S. M. Kelly [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2015. Vol. 45, iss. 1. P. 64–83. doi:10.1175/JPO-D-14-0007.1
  17. Жегулин Г. В., Зимин А. В., Родионов А. А. Анализ дисперсионных зависимостей и вертикальной структуры внутренних волн в Белом море по экспериментальным данным // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 4. С. 47–59.

Скачать статью в PDF-формате