Возбуждение внутренних волн в неглубоком морском бассейне с открытым входом в условиях параметрического резонанса

В. В. Новотрясов

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

e-mail: vadimnov@poi.dvo.ru

Аннотация

Цель. С использованием данных натурных измерений показать, что в заливе Посьета под воздействием сейшевых колебаний его уровня в осенний период в условиях параметрического резонанса возбуждаются внутренние волны (ВВ).

Методы и результаты. Методами спектрального анализ установлен ряд частот ВВ, близких к частотам самых интенсивных сейшевых колебаний залива. Для горизонтальной компоненты орбитальной скорости ВВ получено уравнение Матье и выполнен его анализ. Для условий наблюдения ВВ сформулированы необходимое и достаточное условия реализации параметрического резонанса в модельном бассейне, аппроксимирующем залив Посьета. Проверка этих условий показала, что в заливе в осенний период выполнены как необходимое, так и достаточное условия параметрического резонанса между ВВ и сейшевыми колебаниями уровня.

Выводы. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в осенний сезон в заливе Посьета ряд частот ВВ близок к частотам свободных колебаний уровня залива. Показано, что баротропные течения, индуцированные сейшевыми колебаниями, могут возбуждать внутренние волны посредством параметрического резонанса.

Ключевые слова

сейши, баротропное волновое течение, залив Посьета, внутренние волны, параметрическая неустойчивость, параметрический резонанс

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН (тема № 1240-2210-0072-5).

Для цитирования

Новотрясов В. В. Возбуждение внутренних волн в неглубоком морском бассейне с открытым входом в условиях параметрического резонанса // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 5. С. 690–705. EDN ENUJFN.

Novotryasov, V.V., 2024. Excitation of Internal Waves in a Shallow Sea Basin with an Open Inlet under Conditions of Parametric Resonance. Physical Oceanography, 31(5), pp. 647-661.

Список литературы

  1. Rates and mechanisms of turbulent dissipation and mixing in the Southern Ocean: Results from the Diapycnal and Isopycnal Mixing Experiment in the Southern Ocean (DIMES) / K. L. Sheen [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2013. Vol. 118, iss. 6. P. 2774–2792. https://doi.org/10.1002/jgrc.20217
  2. MacIntyre S. Vertical mixing in a shallow, eutrophic lake: Possible consequences for the light climate of phytoplankton // Limnology and Oceanography. 1993. Vol. 38, iss. 4. P. 798–817. https://doi.org/10.4319/lo.1993.38.4.0798
  3. Резонансное возбуждение короткопериодных внутренних волн баротропными сейшами в покрытом льдом мелководном озере / С. Ю. Волков [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 4. С. 407–423. EDN EUVONQ. https:// doi.org/10.22449/02337584-2020-4-407-423
  4. LеBlond P. H., Mysak L. A. Waves in the Ocean. Amsterdam, Oxford, New York : Elsevier Scientific Publishing Company, 1978. 602 p. (Elsevier Oceanography Series ; vol. 20).
  5. McEwan A. D., Robinson R. M. Parametric instability of internal gravity waves // Journal of Fluid Mechanics. 1975. Vol. 67, iss. 4. P. 667–687. https://doi.org/10.1017/S0022112075000547
  6. Stepanov D. V., Novotryasov V. V. Sub-inertial modulation of nonlinear Kelvin waves in the coastal zone // Nonlinear Processes in Geophysics. 2013. Vol. 20, iss. 3. P. 357–364. https://doi.org/10.5194/npg-20-357-2013
  7. Novotryasov V., Filonov A., Lavin M. F. Nonlinear internal tidal waves in a semi-enclosed sea (Gulf of California) // Geophysical Research Letters. 2011. Vol. 38, iss. 24. L24611. https://doi.org/10.1029/2011GL049886
  8. Новотрясов В. В., Павлова Е. П. Определение параметров низкочастотных внутренних волн в прибрежной зоне окраинного моря с использованием натурных измерений на основе нелинейной теории // Метеорология и гидрология. 2011. № 4. С. 82–86. EDN NWASCT.
  9. Лайтхилл Д. Волны в жидкостях. Москва : Мир, 1981. 598 с.
  10. Miropol’sky Yu. Dynamics of Internal Gravity Waves in the Ocean / Ed. O. D. Shishkina. Dordrecht : Springer, 2001. 406 p. (Atmospheric and Oceanographic Sciences Library ; vol. 24).
  11. Thomson R. E., Emery W. J. Data Analysis Methods in Physical Oceanography. Amsterdam, Netherlands : Elsevier Science, 2001. 654 p.
  12. Rabinovich A. B. Seiches and Harbor Oscillations. Chapter 9 // Handbook of Coastal and Ocean Engineering / Ed. Y. C. Kim. Singapoure : World Scientific Publishers, 2009. P. 193– 236. http://dx.doi.org/10.1142/9789812819307_0009
  13. Study of Free Oscillations of Bays in the Northwestern Part of Posyet Bay / V. Chupin [et al.] // Journal of Marine Science and Engineering. 2022. Vol. 10, iss. 8. 1005. https:// doi.org/10.3390/ jmse10081005
  14. Исследование резонансных колебаний в восточной части залива Посьета / С. В. Смирнов [и др.] // Метеорология и гидрология. 2018. № 2. С. 37–44. EDN YPPJMR.
  15. Собственные колебания уровня воды в бухтах залива Посьета Японского моря / Г. И. Долгих [и др.] // Метеорология и гидрология. 2016. № 8. С. 57–63. EDN WIMTMB.
  16. Манилюк Ю. В., Черкесов Л. В. Исследование сейшевых колебаний в бухте со свободным входом // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 4. С. 16–25. EDN ZMNTTL. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2017-4-16-25
  17. Иванов В. А., Манилюк Ю. В., Санников В. Ф. Сейши в бассейне с открытым входом // Прикладная механика и техническая физика. 2018. Т. 59, № 4. С. 23–30. EDN XTUVKX. https://doi.org/10.15372/PMTF20180404
  18. Рабинович А. Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. СПб. : Гидрометеоиздат, 1993. 326 с.
  19. Wilson B. W. Seiches // Advances in Hydroscience. 1972. Vol. 8. P. 1–94. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-021808-0.50006-1

Скачать статью в PDF-формате