Особенности водообмена между бассейнами Черного и Мраморного морей по результатам численного моделирования с упрощенным представлением пролива

А. И. Мизюк✉, Г. К. Коротаев

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: artem.mizyuk@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Анализируется адекватность воспроизведения процессов массо-, теплои солепереноса через пролив Босфор по результатам численного моделирования совместной циркуляции вод Эвксинского каскада с упрощенным описанием пролива, обусловленным пространственным разрешением используемой модели.

Методы и результаты. В работе используется региональная конфигурация модели NEMO с пространственным разрешением около 1 км, позволяющая воспроизводить мезо- и субмезомасштабную изменчивость гидрофизических полей в морях Эвксинского каскада. Кратко представлено ее описание. Численный эксперимент выполнен для периода 2008–2009 гг. Реконструированные в ходе эксперимента поля солености и скоростей течений в сечении пролива подтверждают наличие двуслойной структуры циркуляции вод – верхнеи нижнебосфорского течений. Кроме того, они демонстрируют наличие периодов полной или частичной блокировки как верхнего, так и нижнего течений. Несмотря на грубую конфигурацию пролива, воспроизведенные в нем особенности солеобмена хорошо согласуются с аналогичными, но полученными на основе конечно-элементной модели с более высокой пространственной детализацией в проливе, и несколько хуже согласуются по температуре. В то же время, реконструированные скорости течений показали довольно точное соответствие событий блокировки при сопоставлении с измерениями, выполненными ранее.

Выводы. Подтвержден ранее установленный механизм поддержания верхнебосфорского течения в зимний период, обусловленный подъемом уровня Черного моря в прибосфорском районе, вследствие интенсификации ОЧТ. Модель качественно верно описывает реакцию пролива на изменения как ветрового воздействия, так и плотности морской воды в окрестности северного и южного входов в пролив. Блокировки верхнебосфорского течения происходят и могут быть вызваны интенсификацией течений в Мраморном море, обусловленных ветровым воздействием, и последующим ослаблением ОЧТ. При ослаблении мраморноморской циркуляции в зимне-весенний период можно наблюдать обратные явления, при которых наблюдаются события блокировки нижнебосфорского течения.

Ключевые слова

численное моделирование, Черное море, Босфор, Мраморное море, солеобмен, высокое разрешение

Благодарности

Работа выполнена в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0012 «Анализ, диагноз и оперативный прогноз состояния гидрофизических и гидрохимических полей морских акваторий на основе математического моделирования с использованием данных дистанционных и контактных методов измерений».

Для цитирования

Мизюк А. И., Коротаев Г. К. Особенности водообмена между бассейнами Черного и Мраморного морей по результатам численного моделирования с упрощенным представлением пролива // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 5. С. 752–765. EDN FXYCFW.

Mizyuk, A.I. and Korotaev, G.K., 2024. Features of Water Exchange between the Black and Marmara Sea Basins Based on the Results of Numerical Simulation with a Simplified Representation of the Strait. Physical Oceanography, 31(5), pp. 707-719.

Список литературы

  1. Observed basin-wide propagation of Mediterranean water in the Black Sea / A. Falina [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. Vol. 122, iss. 4. P. 3141–3151. https://doi.org/10.1002/2017JC012729
  2. Stanev E. V., Grashorn S., Zhang Y. J. Cascading ocean basins: numerical simulations of the circulation and interbasin exchange in the Azov-Black-Marmara-Mediterranean Seas system // Ocean Dynamics. 2017. Vol. 67. P. 1003–1025. https://doi.org/10.1007/s10236-017-1071-2
  3. Демышев С. Г., Довгая С. В. Численное моделирование циркуляции Мраморного моря в 2008 году с учетом ветра и водообмена через проливы Босфор и Дарданеллы // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 1. С. 68–78. EDN RGDFTA.
  4. NEMO ocean engine / G. Madec [et al.]. France : IPSL, 2015. 391 p. (Notes du Pôle de modélisation de l'Institut Pierre-Simon Laplace ; No. 27). https://doi.org/10.5281/zenodo.3248739
  5. 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. https://doi.org/10.31857/S0002351520010101
  6. On flow variability in the Bosporus Strait / E. Jarosz [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2011. Vol. 116, iss. C8. C08038. https://doi.org/10.1029/2010JC006861
  7. Leclair M., Madec G. A conservative leapfrog time stepping method // Ocean Modelling. 2009. Vol. 30, iss. 2–3. P. 88–94. https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2009.06.006
  8. Rodi W. Examples of calculation methods for flow and mixing in stratified fluids // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1987. Vol. 92, iss. C5. P. 5305–5328. https://doi.org/10.1029/JC092iC05p05305
  9. Долгопериодная изменчивость термохалинных характеристик Азовского моря на основе численной вихреразрешающей модели / А. И. Мизюк [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 5. C. 496–510. EDN XHZXAR. https:// doi.org/10.22449/02337584-2019-5-496-510
  10. Оперативная система диагноза и прогноза гидрофизических характеристик Черного моря / Г. К. Коротаев [и др.] // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52, № 5. С. 609–617. EDN WORWIV. https://doi.org/10.7868/S0002351516050072
  11. Особенности горизонтальной изменчивости температуры поверхности в западной части Черного моря по результатам моделирования с высоким пространственным разрешением / А. И. Мизюк [и др.] // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52, № 5. С. 639–648. EDN WORWNB. https://doi.org/10.7868/S0002351516050102
  12. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Том IV. Черное море. Выпуск 1. Гидрометеорологические условия / Под ред. А. И. Симонова, Э. Н. Альтмана. СПб. : Гидрометеоиздат, 1991. 428 с.

Скачать статью в PDF-формате