Эволюция субмезомасштабных циклонов на периферии Батумского антициклона по данным численного моделирования

А. А. Богданов, А. И. Мизюк, А. А. Кубряков✉

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: arskubr@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Цель работы – исследовать характеристики и эволюцию субмезомасштабных циклонических вихрей, присоединенных к Батумскому антициклону.

Методы и результаты. На основе результатов численного моделирования по данным модели NEMO за 2008–2009 гг. с использованием алгоритма автоматической идентификации вихрей получены данные об эволюции динамической и термохалинной структуры таких вихрей, причинах их образования и диссипации. В период нахождения Батумского антициклона в 2008 г. на его периферии зафиксировано семь выраженных устойчивых субмезомасштабных циклонических вихрей округлой формы. Время жизни некоторых вихрей достигает 20 дней, аномалии завихренности в них могут достигать глубин 200 м, а вертикальные скорости составлять более чем 10 м/сут.

Выводы. Субмезомасштабные циклонические вихри образуются при интенсификации Батумского антициклона и смещении его на запад к мысу Фенер. В результате увеличения сдвига скорости при взаимодействии Батумского антициклона с мысом формируется область положительной завихренности, которая в ряде случаев трансформируется в субмезомасштабный циклонический вихрь. Далее такие вихри отрываются от берега и двигаются вдоль периферии Батумского антициклона в антициклоническом направлении. Наибольшая энергия субмезомасштабных циклонических вихрей наблюдается в момент образования, после чего происходит их медленная диссипация, связанная с процессом их вытягивания из-за сдвига скорости на периферии Батумского антициклона. Этот процесс постепенно усиливается при ослаблении циклонического вихря и приводит к трансформации вихря в вихревую нить.

Ключевые слова

Черное море, численное моделирование, NEMO, Батумский антициклон, субмезомасштабные циклонические вихри, вихрь, антициклон

Благодарности

Исследование процессов эволюции и диссипации субмезомасштабных циклонов выполнено при поддержке гранта РНФ 21-77-10052. Идентификация вихрей выполнена при поддержке государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2021-0003. Обработка данных выполнена при поддержке государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2021-0007.

Для цитирования

Богданов А. А., Мизюк А. И., Кубряков А. А. Эволюция субмезомасштабных циклонов на периферии Батумского антициклона по данным численного моделирования // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 6. С. 567–584. EDN DJQFZZ. doi:10.22449/0233-7584-2022-6-567-584

Bogdanov, A.A., Mizyuk, A.I. and Kubryakov, A.A., 2022. Evolution of Submesoscale Cyclones on the Batumi Anticyclone Periphery Based on the Numerical Simulation Data. Physical Oceanography, 29(6), pp. 550-566. doi:10.22449/1573-160X-2022-6-550-566

DOI

10.22449/0233-7584-2022-6-567-584

Список литературы

  1. McWilliams J. C. Submesoscale currents in the ocean // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2016. Vol. 472, iss. 2189. 20160117. doi:10.1098/rspa.2016.0117
  2. Коротаев Г. К., Шутяев В. П. Численное моделирование циркуляции океана со сверхвысоким пространственным разрешением // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2020. Т. 56, № 3. С. 334–346. EDN SNQGGC. doi:10.31857/S0002351520030104
  3. Примеры мезомасштабного и субмезомасштабного численного вихреразрешающего моделирования океана / Е. В. Станев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 6. С. 691–719. EDN EZPKUK. doi:10.22449/0233-7584-2020-6-691-719
  4. Пузина О. С., Кубряков А. А., Мизюк А. И. Сезонная и вертикальная изменчивость энергии течений в субмезомасштабном диапазоне на шельфе и в центральной части Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 1. С. 41–56. EDN COEHRO. doi:10.22449/0233-7584-2021-1-41-56
  5. Влияние субмезомасштабных вихрей на перенос взвешенного вещества в прибрежной зоне Крыма по данным БПЛА, спутниковых и контактных измерений / А. А. Кубряков [и др.] // Океанология. 2021. Т. 61, № 2. С. 182–197. EDN VZKVBX. doi:10.31857/S0030157421020106
  6. Characteristics of topographic submesoscale eddies off the Crimea coast from high-resolution satellite optical measurements / A. Aleskerova [et al.] // Ocean Dynamics. 2021. Vol. 71. P. 655–677. https://doi.org/10.1007/s10236-021-01458-9
  7. Mahadevan A. The impact of submesoscale physics on primary productivity of plankton // Annual Review of Marine Science. 2016. Vol. 8. P. 161–184. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-010814-015912
  8. Микаэлян А. С., Зацепин А. Г., Кубряков А. А. Воздействие мезомасштабной вихревой динамики на биопродуктивность морских экосистем (обзор) // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 6. С. 646–675. EDN BOHNKV. doi:10.22449/0233-7584-2020-6-646-675
  9. Демышев С. Г., Евстигнеева Н. А. Моделирование мезо- и субмезомасштабных особенностей циркуляции у восточного берега Крыма на основе численного расчета // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52, № 5. С. 628–638. EDN WORWMR. doi:10.7868/S0002351516050047
  10. Субмезомасштабные вихри на Кавказском шельфе Черного моря и порождающие их механизмы / А. Г. Зацепин [и др.] // Океанология. 2011. Т. 51, № 4. С. 592–605. EDN NXXEQF.
  11. Physical mechanisms of submesoscale eddies generation: evidences from laboratory modeling and satellite data in the Black Sea / A. Zatsepin [et al.] // Ocean Dynamics. 2019. Vol. 69, iss. 2. P. 253–266. doi:10.1007/s10236-018-1239-4
  12. Brannigan L. Intense submesoscale upwelling in anticyclonic eddies // Geophysical Research Letters. 2016. Vol. 43, iss. 7. P. 3360–3369. https://doi.org/10.1002/2016GL067926
  13. Submesoscale instabilities in mesoscale eddies / L. Brannigan [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2017. Vol. 47, iss. 12. P. 3061–3085. doi:10.1175/JPO-D-16-0178.1
  14. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь, 2011. 212 с. EDN XPERZR.
  15. Кубряков А. А., Станичный С. В. Динамика Батумского антициклона по спутниковым данным // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 2 (182). С. 67–78. EDN VDVDDX. doi:10.22449/0233-7584-2015-2-67-78
  16. Кубряков А. А., Станичный С. В. Синоптические вихри в Черном море по данным спутниковой альтиметрии // Океанология. 2015. Т. 55, № 1. С. 65–77. EDN TGWBIX. doi:10.7868/S0030157415010104
  17. NEMO ocean engine / G. Madec [et al.]. IPSL, 2016. 386 p. (Note du pôle de modélisation IPSL ; no. 27). URL: http://www.nemo-ocean.eu/doc/ (date of access: 10.09.2019).
  18. Долгопериодная изменчивость термохалинных характеристик Азовского моря на основе численной вихреразрешающей модели / А. И. Мизюк [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 5. С. 496–510. EDN XHZXAR. doi:10.22449/0233-7584-2019-5-496-510
  19. Мизюк А. И., Коротаев Г. К. Черноморские внутрипикноклинные линзы по результатам численного моделирования циркуляции бассейна // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2020. Т. 56, № 1. С. 112–122. EDN MHXSSO. doi:10.31857/S0002351520010101
  20. Weiss J. The dynamics of enstrophy transfer in two-dimensional hydrodynamics // Physica D: Nonlinear Phenomena. 1991. Vol. 48, iss. 2–3. P. 273–294. https://doi.org/10.1016/0167-2789(91)90088-Q
  21. Белоненко Т. В., Шоленинова П. В. Об идентификации синоптических вихрей по спутниковым данным на примере акватории северо-западной части Тихого океана // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13, № 5. С. 79–90. EDN XAEWOB. doi:10.21046/2070-7401-2016-13-5-79-90
  22. Жмур В. В. Мезомасштабные вихри океана. М. : ГЕОС, 2010. 290 с. EDN QKJWVV.

Скачать статью в PDF-формате