Цуги короткопериодных внутренних волн на шельфе Черного моря по данным измерений кластера термокос

В. В. Очередник✉, А. Г. Зацепин

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

✉ e-mail: v.ocherednik@ocean.ru

Аннотация

Цель. Цель работы – расчет и анализ характеристик цугов короткопериодных внутренних волн на основе данных долговременных измерений вертикальных распределений температуры кластером из трех разнесенных между собой заякоренных термокос на шельфе Черного моря в районе Голубой бухты, Южное отделение Института океанологии Российской академии наук (г. Геленджик).

Методы и результаты. Измерения проводились в 2018–2020 гг. Кластер из трех термокос на заякоренных буйковых станциях с притопленными буями располагался на расстоянии около 1300 м от берега и был подключен к мультимодемной станции, посредством которой данные передавались по оптоволоконному кабелю в береговой центр сбора и хранения данных в онлайн-режиме. Буйковые станции с термокосами несколько раз устанавливались на глубинах 24–28 м в вершинах треугольника со сторонами, изменявшимися от постановки к постановке в диапазоне от 38 до 127 м. Термокосы длиной около 20 м, разработанные и изготовленные в Южном отделении Института океанологии РАН, производили частые (раз в 10 секунд) измерения температуры с помощью высокочувствительных датчиков, расположенных по вертикали со скважностью менее 1 м. Обработка данных позволила выявить более 50 случаев регистрации цугов внутренних волн с амплитудой колебаний от 1 до 10 м. Цуги наблюдались наиболее часто в весенний сезон года в период развития термоклина. Были рассчитаны значения периода внутриволновых колебаний, фазовой скорости распространения (величина и направление), длины и амплитуды внутренних волн и их количество в цуге.

Выводы. Оказалось, что внутренние волны распространяются преимущественно из глубоководной части моря к берегу и часто обнаруживаются во фронтальных зонах, связанных с вторжением более теплых или холодных вод на акваторию расположения термокос. Установлена статистически достоверная зависимость фазовой скорости внутренних волн от параметров температурной стратификации, а также их параметра нелинейности.

Ключевые слова

Черное море, шельф, кластер термокос, долговременные измерения, температурная стратификация, цуги внутренних волн, термокоса, внутренние волны

Благодарности

Работа выполнена в рамках темы госзадания ИО РАН FMWE-2021-0013 и при поддержке проекта РНФ № 23-17-00056.

Для цитирования

Очередник В. В., Зацепин А. Г. Цуги короткопериодных внутренних волн на шельфе Черного моря по данным измерений кластера термокос // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 5. С. 650–670. EDN APYTLD.

Ocherednik, V.V. and Zatsepin, A.G., 2023. Packages of Short-Period Internal Waves on the Black Sea Shelf Based on the Measurement Data of the Thermoresistor Chains Cluster. Physical Oceanography, 30(5), pp. 612-631.

Список литературы

  1. Подспутниковый полигон для изучения гидрофизических процессов в шельфово-склоновой зоне Черного моря / А. Г. Зацепин [и др.] // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50, № 1. С. 16. EDN RTOUUT. doi:10.7868/S0002351513060163
  2. Коняев К. В., Сабинин К. Д. Волны внутри океана. СПб. : Гидрометеоиздат, 1992. 272 с.
  3. Сабинин К. Д., Серебряный А. Н., Назаров А. А. Интенсивные внутренние волны в Мировом океане // Океанология. 2004. Т. 44, № 6. С. 805–810. EDN OWMMOP.
  4. Бондур В. Г., Серебряный А. Н., Замшин В. В. Аномальный цуг внутренних волн рекордных высот на шельфе Чёрного моря, генерируемый атмосферным фронтом // Доклады Академии наук. 2018. Т. 483, № 4. С. 431–436. EDN YTJGLR. doi:10.31857/S086956520003282-3
  5. Интенсивные внутренние волны аномальных высот на шельфе Черного моря / В. Г. Бондур [и др.] // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55, № 1. С. 114–127. EDN EMZTKT. doi:10.31857/S0002-3515551114-127
  6. Бышев В. И., Иванов Ю. А., Морозов Е. Г. Исследование флуктуаций температуры в диапазоне частот внутренних гравитационных волн // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1971. Т. 7, № 1. С. 41–49.
  7. Иванов В. А., Лисиченок А. Д. Внутренние волны в шельфовой зоне и у кромки шельфа в Черном море // Морской гидрофизический журнал. 2002. № 6. С. 67–73.
  8. Иванов В. А., Лисиченок А. Д. К механизму генерации короткопериодных внутренних волн пульсациями ветра // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зоны и комплексное исследование ресурсов шельфа. Севастополь, 2002. С. 191–196.
  9. Иванов В. А., Серебряный А. Н. Частотные спектры короткопериодных внутренних волн в бесприливном море // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1982. Т. 18, № 6. С. 683–685.
  10. Иванов В. А., Серебряный А. Н. Внутренние волны на мелководном шельфе бесприливного моря // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1983. Т. 19, № 6. С. 661– 665.
  11. Иванов В. А., Серебряный А. Н. Короткопериодные внутренние волны в прибрежной зоне бесприливного моря // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1985. Т. 21, № 6. С. 648–656.
  12. Иванов В. А., Серебряный А. Н. Проявление внутренних волн малых амплитуд на поверхности моря // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1985. Т. 21, № 7. С. 795– 799.
  13. Серебряный А. Н., Иванов В. А. Тридцать лет исследований внутренних волн с океанографической платформы Морского гидрофизического института НАН Украины // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : МГИ, 2010. Вып. 21. С. 146–156.
  14. Экспериментальное исследование колебаний температуры в море в диапазоне частот внутренних гравитационных волн / Ю. А. Иванов [и др.] // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1969. Т. 5, № 4. С. 416–425.
  15. Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Сабинин К. Д. Возможные механизмы генерации внутренних волн в северо-восточной части Черного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Вып. 5, т. 2. С. 128–136.
  16. Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Сабинин К. Д. Проявление внутренних волн на морской поверхности в северо-восточной части Черного моря // Исследование Земли из космоса. 2009. № 6. С. 49–55. EDN KYGHST.
  17. 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.
  18. Подспутниковые наблюдения мелкомасштабных гидродинамических процессов в северо-восточной части Черного моря / О. Ю. Лаврова [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10, № 4. С. 308–322. EDN RLOLLZ.
  19. Навроцкий В. В., Филюшкин Б. Н. Статистический анализ временных колебаний температуры в поверхностном слое моря // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1969. Т. 5, № 7. С. 714–723.
  20. Серебряный А. Н., Химченко Е. Е. Исследования внутренних волн на кавказском и крымском шельфах Черного моря летом 2013 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11, № 3. С 88–104. EDN THXXZR.
  21. Сильвестрова К. П., Зацепин А. Г., Мысленков С. А. Прибрежные апвеллинги в Геленджикском районе Черного моря: связь с ветровым воздействием и течением // Океанология. 2017. Т. 57, № 4. С. 521–530. EDN ZCRXWF. doi:10.7868/S0030157417040013
  22. Толстошеев А. П., Лунев Е. Г., Мотыжев С. В. Развитие средств и методов дрифтерной технологии применительно к проблеме изучения Черного моря // Океанология. 2008. Т. 48, № 1. С. 149–158. EDN IBYVLJ.
  23. Химченко Е. Е., Серебряный А. Н. Внутренние волны на кавказском и крымском шельфах Черного моря (по летне-осенним наблюдениям 2011-2016 гг.) // Океанологические исследования. 2018. Т. 46, № 2. С. 69–87. EDN YPOJUL. doi:10.29006/1564-2291.JOR2018.46(2).7
  24. Verification of the Ekman Upwelling Criterion with In Situ Temperature Measurements in the Southeastern Baltic Sea / S. Myslenkov [et al.] // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11, iss. 1. 179. https://doi.org/10.3390/jmse11010179
  25. Мотыжев С. В., Лунев Е. Г., Толстошеев А. П. Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : МГИ НАН Украины, 2011. Вып. 24. С. 259–272.
  26. Серебряный А. Н., Иванов В. А. Исследования внутренних волн в Черном море с океанографической платформы МГИ // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6, № 3. С. 34–45.
  27. Centurioni L. R. Observations of large-amplitude nonlinear internal waves from a drifting array: instruments and methods // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2010. Vol. 27, iss. 10. P. 1711–1731. doi:10.1175/2010jtecho774.1
  28. Centurioni L. R. Drifter technology and impacts for sea surface temperature, sea-level pressure, and ocean circulation studies // Observing the oceans in real time. Cham: Springer, 2017. P. 37– 57. doi:10.1007/978-3-319-66493-4_3
  29. Munk W., Wunch C. Abyssal recipes II: energetics of tidal and wind mixing // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1998. Vol. 45, iss. 12. P. 1977–2010. https://doi.org/10.1016/S0967-0637(98)00070-3
  30. Исследование внутренних волн по данным трех заякоренных термокос / В. В. Очередник [и др.] // Береговая зона моря: исследования, управление, перспективы : сборник материалов Международной молодежной летней школы / Под ред. В. А. Гриценко. Калининград, 2018. С. 12–16. EDN YYTGOT.
  31. Многофункциональная система он-лайн мониторинга подводной обстановки / В. И. Баранов [и др.] // Современные методы и средства океанологических исследований : материалы XV Всероссийской научно-технической конференции «МСОИ-2017». М., 2017. Т. 2. С. 287–289. EDN YSGYPH.
  32. Термокосы ЮО ИО РАН: конструкция, методика и результаты метрологического исследования датчиков / В. В. Очередник [и др.] // Океанология. 2018. Т. 58, № 5. С. 719–730. EDN XWVHWH. doi:10.1134/S003015741805009X
  33. Примеры подходов к исследованию температурной изменчивости вод шельфа Черного моря при помощи кластера термокос / В. В. Очередник [и др.] // Океанология. 2020. Т. 60, № 2. С. 173–185. EDN YCLUGL. doi:10.31857/S0030157420010189
  34. Подымов О. И., Зацепин А. Г. Сезонная и межгодовая изменчивость солености верхнего слоя в Геленджикском районе Черного моря // Океанология. 2016. Т. 56, № 3. С. 370–383. EDN VYLYHR. doi:10.7868/S0030157416020167
  35. Изменчивость поля течений в прибрежной зоне Черного моря по измерениям донной станции ADCP / А. Г. Зацепин [и др.] // Океанология. 2012. Т. 52, № 5. С. 629–642. EDN PCIKPJ.

Скачать статью в PDF-формате