Региональные особенности плотностной стратификации вод и характеристик внутренних волн в арктических морях

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

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: nele7@mail.ru

Аннотация

Цель. Обобщить результаты исследований пространственно-временной изменчивости плотностной стратификации вод и характеристик внутренних волн в морях Баренцевом, Карском, Лаптевых, Восточно-Сибирском, Чукотском и Бофорта – цель настоящей работы.

Методы и результаты. На основе данных World Ocean Atlas в узлах сетки 0,25° × 0,25° за период 1959–2020 гг. рассчитывались среднемесячные профили частоты плавучести. Для изучения вертикальной структуры и дисперсионных свойств внутренних волн находились собственные значения и собственные функции основной краевой задачи типа Штурма – Лиувилля при фиксированных значениях волнового числа. Выявлены региональные особенности вертикальной структуры и внутригодовой изменчивости частоты Вяйсяля – Брента. Выполнен анализ связи вертикальной структуры плотности вод и характеристик свободных внутренних волн в рассматриваемых морях.

Выводы. Показано, что максимальная устойчивость вод в Баренцевом море наступает в июле – августе, в Карском море – в сентябре и ноябре, в море Лаптевых – в июне – ноябре, в Восточно-Сибирском и Чукотском морях – в июле, в море Бофорта – в июне. В эти же месяцы отмечаются наименьшие значения амплитуды вертикальной составляющей скорости и наименьшие собственные периоды внутренних волн. Глубина залегания максимальных значений амплитуды вертикальной составляющей скорости внутренних волн превышает глубину залегания максимальных значений градиента плотности примерно на 10–20 м.

Ключевые слова

Баренцево море, Карское море, море Лаптевых, Восточно-Сибирское море, Чукотское море, море Бофорта, частота Вяйсяля – Брента, внутренние волны, первая мода, амплитуда вертикальной составляющей скорости, собственная частота, собственный период

Благодарности

Работа выполнена в рамках темы государственного задания FNNN-2021-0004.

Для цитирования

Букатов А. А., Соловей Н. М., Павленко Е. А. Региональные особенности плотностной стратификации вод и характеристик внутренних волн в арктических морях // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 6. С. 779–796. EDN WVSPOB.

Bukatov, A.A., Solovei, N.M. and Pavlenko, E.A., 2023. Regional Features of Waters Density Stratification and Internal Wave Characteristics in the Arctic Seas. Physical Oceanography, 30(6), pp. 731-746.

Список литературы

  1. Atlantic sources of the Arctic Ocean surface and halocline waters / B. Rudels [et al.] // Polar Research. 2004. Vol. 23, iss. 2. P. 181–208. https://doi.org/10.3402/polar.v23i2.6278
  2. Ivanov V. V., Frolov I. E., Filchuk K. V. Transformation of Atlantic Water in the north-eastern Barents Sea in winter // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66, № 3. С. 246–266. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-3-246-266
  3. Фёдорова З. П., Янкина З. С. Поступление тихоокеанской воды через Берингов пролив в Чукотское море // Океанология. 1963. Т. III, вып. 5. С. 777–784.
  4. Bukatov A. A., Pavlenko E. A., Solovei N. M. River runoff influence on the density stratification of the russian arctic seas // Processes in GeoMedia / Ed. T. Chaplina. Switzerland, Cham : Springer, 2023. P. 523–536. (Springer Geology Series ; vol. VI). https://doi.org/10.1007/9783-031-16575-7
  5. 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. № 3. С. 1004–1013.
  6. Букатов А. А., Павленко Е. А., Соловей Н. М. Региональные особенности распределения частоты Вяйсяля – Брента в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 5. С. 437–448. doi:10.22449/0233-7584-2019-5-437-448
  7. Букатов А. Е., Павленко Е. А. Пространственно-временная изменчивость распределения частоты плавучести в Чукотском море // Процессы в геосредах. 2017. № 3 (12). С. 573– 579.
  8. Букатов А. А., Соловей Н. М., Павленко Е. А. Свободные короткопериодные внутренние волны в арктических морях России // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 6. С. 645–658. doi:10.22449/0233-7584-2021-6-645-658
  9. 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. doi:10.22449/0233-7584-2020-1-20-30
  10. Букатов А. А., Павленко Е. А., Соловей Н. М. Влияние материкового стока на плотностную стратификацию морей Лаптевых и Восточно-Сибирского // Процессы в геосредах. 2021. № 2 (28). С. 1093–1100.
  11. World Ocean Atlas 2018. Volume 1 : Temperature / R. A. Locarnini [et al.] ; techn. ed. A. Mishonov. Silver Spring, MD : U.S. Department of Commerce, 2019. 52 p. (NOAA Atlas NESDIS 81). URL: https://www.ncei.noaa.gov/sites/default/files/2021-03/woa18_vol1.pdf (date of access: 31.10.2021).
  12. World Ocean Atlas 2018. Volume 2 : Salinity / M. M. Zweng [et al.] ; techn. ed. A. Mishonov. Silver Spring, MD : U.S. Department of Commerce, 2019. 50 p. (NOAA Atlas NESDIS 82). URL: https://www.ncei.noaa.gov/sites/default/files/2020-04/woa18_vol2.pdf (date of access: 31.10.2021).
  13. 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. XXII, вып. 4. С. 545–549.
  14. 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. № 3. С. 60–69. EDN NDLAFR.
  15. Короткопериодные внутренние волны в Белом море: оперативный подспутниковый эксперимент летом 2012 г. / А. В. Зимин [и др.] // Исследование Земли из космоса. 2014. № 3. С. 41–55. doi:10.7868/S0205961414030087
  16. Характеристики поля короткопериодных внутренних волн в Карском море по данным спутниковых радиолокационных измерений / И. Е. Козлов [и др.] // Исследование Земли из космоса. 2015. № 4. С. 44–59. doi:10.7868/S0205961415040053
  17. Трансформация бризера внутренних волн первой моды над вертикальным уступом в трехслойной жидкости / П. В. Лобовиков [и др.] // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55, № 6. С. 182–193. https://doi.org/10.31857/S0002-3515556182-193
  18. Воды Баренцева моря: структура, циркуляция, изменчивость / В. К. Ожигин [и др.]. Мурманск : ПИНРО, 2016. 260 с.
  19. Осадчиев А. А. Речные плюмы. М. : Научный мир, 2021. 286 с. EDN TLSXFF.
  20. Петров К. М. Принципы физико-географической дифференциации арктических морей: Карское море // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2008. № 6. С. 19–30. EDN JUPKSH.
  21. Тимофеев В. Т. Устойчивость вод Баренцева моря // Проблемы Арктики. 1944. Вып. 3. С. 5–37.
  22. Межгодовая изменчивость распространения речных вод в Карском море / В. В. Иванов [и др.] // Труды ААНИИ. 1984. Т. 368. С. 74–81.
  23. Changing Arctic Ocean freshwater pathways / J. Morison [et al.] // Nature. 2012. Vol. 481. P. 66–70. doi:10.1038/nature10705
  24. Каган Б. А., Тимофеев А. А., Софьина Е. В. Сезонная изменчивость поверхностного и внутреннего М2 приливов в Северном Ледовитом океане // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2010. Т. 46, № 5. С. 703–714. EDN MVSEPT.
  25. Поверхностные и внутренние волны в арктических морях / Под ред. И. В. Лавренова, Е. Г. Морозова. СПб. : Гидрометеоиздат, 2002. 362 с.

Скачать статью в PDF-формате