Особенности среднеклиматических характеристик внутренних волн в Японском море на основе атласа WOA18

М. В. Кокоулина1, 2, О. Е. Куркина1, Т. Г. Талипова2, 3, А. А. Куркин1, 2, ✉, Е. Н. Пелиновский2, 3, 4

1 Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород, Россия

2 Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия

3 Институт прикладной физики им. А. В. Гапонова-Грехова РАН, Нижний Новгород, Россия

4 Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Москва, Россия

✉ e-mail: aakurkin@gmail.com

Аннотация

Цель. Создание атласа, состоящего из набора карт кинематических и нелинейных параметров внутренних волн в Японском море, позволяющих выполнить зонирование акватории по возможным типам волн и определить полярности и предельные амплитуды генерируемых уединенных волн, – цель настоящей работы.

Методы и результаты. На основе гидрологических данных для среднемноголетних сезонов из климатологического атласа WOA18 рассматриваются сезонные особенности плотностной стратификации вод Японского моря и связанные с ними определяемые средой кинематические и нелинейные параметры внутренних волн. Для этого строятся численные решения линейной краевой задачи для внутренних волн, в результате для каждой расчетной точки определяются фазовая скорость волн низшей моды и вертикальная структура (мода) волновых полей, а на их основе численно строятся остальные характеристики – параметр дисперсии, параметры квадратичной и кубической нелинейности, позволяющие классифицировать локализованные неизлучающие внутренние волны.

Выводы. Атлас предназначен как для экспресс-оценок характеристик внутренних волн, прогноза возможных сценариев их генерации и трансформации, так и для более детального моделирования их распространения. Полученные оценки также могут использоваться для анализа влияния внутренних волн на распространение акустических сигналов в толще вод, перераспределение взвешенных частиц, включая питательные вещества и живые организмы, транспорт донных наносов.

Ключевые слова

стратификация плотности, внутренние волны, Японское море

Благодарности

Работа выполнена при поддержке лаборатории нелинейной гидрофизики и природных катастроф ТОИ им. В. И. Ильичева ДВО РАН, грант Министерства науки и высшего образования РФ (cоглашение № 075-15-2022-1127 от 01.07.2022 г.).

Для цитирования

Особенности среднеклиматических характеристик внутренних волн в Японском море на основе атласа WOA18 / М. В. Кокоулина [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 5. С. 599–616. EDN ZNQCXA.

Kokoulina, M.V., Kurkina, O.E., Talipova, T.G., Kurkin, A.A. and Pelinovsky, E.N., 2023. Average Climatic Characteristics of Internal Waves in the Sea of Japan Based on the WOA18 Atlas. Physical Oceanography, 30(5), pp. 563-580.

Список литературы

  1. Garwood J. C., Musgrave R. C., Lucas A. J. Life in Internal Waves // Oceanography. 2020. Vol. 33, iss. 3. P. 38–49. doi:10.5670/oceanog.2020.313
  2. Internal Solitary Wave Activities near the Indonesian Submarine Wreck Site Inferred from Satellite Images / T. Wang [et al.] // Journal of Marine Science and Engineering. 2022. Vol. 10, iss. 2. 197. doi:10.3390/jmse10020197
  3. Li J., Zhang Q., Chen T. Numerical Investigation of Internal Solitary Wave Forces on Submarines in Continuously Stratified Fluids // Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9, iss. 12. 1374. doi:10.3390/jmse9121374
  4. Experimental study of forces on a multi-column floating platform in internal solitary waves / M. Chen [et al.] // Applied Ocean Research. 2018. Vol. 78. P. 192–200. https://doi.org/10.1016/j.apor.2018.06.014
  5. Effects on acoustics caused by ocean solitons, Part B: Acoustics / S. A. Chin-Bing [et al.] // Nonlinear Analysis: Theory, Methods & Applications. 2009. Vol. 71, iss. 12. P. e2194–2204. doi:10.1016/j.na.2009.04.069
  6. Internal tide and nonlinear internal wave behavior at the continental slope in the northern south China Sea / T. F. Duda [et al.] // IEEE Journal of Oceanic Engineering. 2004. Vol. 29, iss. 4. P. 1105–1130. doi:10.1109/JOE.2004.836998
  7. Shroyer E. L., Moum J. N., 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
  8. Internal Wave Breathers in the Slightly Stratified Fluid / T. Talipova [et al.] // Microgravity Science and Technology. 2020. Vol. 32. P. 69–77. doi:10.1007/s12217-019-09738-2
  9. Интенсивные волновые боры на осеннем пикноклине шельфовых вод залива Петра Великого Японского моря / Г. И. Долгих [и др.] // Доклады Академии наук. 2018. Т. 479, № 2. С. 200–205. doi:10.7868/S0869565218080194
  10. Episodes of nonlinear internal waves in the northern East China Sea / J. H. Lee [et al.] // Geophysical Research Letters. 2006. Vol. 33, iss. 18. L18601. doi:10.1029/2006GL027136
  11. Mapping the internal wave field in the Baltic Sea in the context of sediment transport in shallow water / O. Kurkina [et al.] // Journal of Coastal Research. 2011. Special iss. 64. P. 2042–2047.
  12. Propagation regimes and populations of internal waves in the Mediterranean Sea basin / O. Kurkina [et al.] // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2017. Vol. 185. P. 44–54. doi:10.1016/j.ecss.2016.12.003
  13. Kinematic parameters of internal waves of the second mode in the South China Sea / O. Kurkina [et al.] // Nonlinear Processes in Geophysics. 2017. Vol. 24, iss. 4. P. 645–660. doi:10.5194/npg-24-645-2017
  14. The impact of seasonal changes in stratification on the dynamics of internal waves in the Sea of Okhotsk / O. Kurkina [et al.] // Estonian Journal of Earth Sciences. 2017. Vol. 66, iss. 4. P. 238–255. doi:10.3176/earth.2017.20
  15. Филатов Н. Н. Состояние и перспективы исследований гидрофизических процессов и экосистем внутренних водоемов (обзор) // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12, № 1. С. 3–14. doi:10.7868/S2073667319010015
  16. Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Сабинин К. Д. Исследование особенностей генерации и распространения внутренних волн в бесприливных морях по данным спутниковой радиолокации // Доклады Академии наук. 2011. Т. 436, № 3. С. 407–411. EDN NDJRTD.
  17. Simulation of the Transformation of Internal Solitary Waves on Oceanic Shelves / R. Grimshaw [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2004. Vol. 34, iss. 12. P. 2774–2791. doi:10.1175/JPO2652.1
  18. Internal solitary waves control offshore extension of mud depocenters on the NW Iberian shelf / W. Zhang [et al.] // Marine Geology. 2019. Vol. 409. P. 15–30. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2018.12.008

Скачать статью в PDF-формате