Характеристики сдвиговых потоков, индуцированных внутренними волнами на сахалинском шельфе (Охотское море)

Е. А. Рувинская, О. Е. Куркина, А. А. Куркин✉

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

✉ e-mail: aakurkin@gmail.com

Аннотация

Цель. Исследованы характеристики сдвиговых потоков, индуцированных внутренними волнами на северо-восточном шельфе о. Сахалин, на основе результатов численного моделирования трансформации баротропного прилива вдоль выбранных двумерных (вертикальная плоскость) разрезов.

Методы и результаты. В качестве исходных данных для инициализации численной модели гидродинамики невязкой несжимаемой стратифицированной жидкости в приближении Буссинеска использовались данные из климатического атласа WOA18 с разрешением 0,25° для летнего сезона, а также батиметрия из GEBCO_2014 с разрешением 1 мин. На глубоководной границе задавался приливный форсинг из модели TOPEX/Poseidon Global Tidal Model (TPXO8), основанной на данных спутниковой альтиметрии. Диаграммы вероятности превышения уровня придонных и приповерхностных скоростей (на фиксированных глубинах 15 м над уровнем дна и 15 м ниже уровня поверхности) строились с учетом направления (знака) и по абсолютному значению, после чего выделялись скорости на уровне вероятности 0,05, 0,1 и 0,15 и, наоборот, определялась вероятность, с которой будет превышена скорость 0,25 или 0,3 м/c. По полученным значениям построены карты.

Выводы. Показано, что исследуемые сдвиговые потоки нелинейны и характеризуются существенной асимметрией в распределении как по направлению (от берега / к берегу), так и по глубине (в придонном и приповерхностном слое). На участках с глубиной моря 700–800 м ярко выражена совокупность точек, где абсолютные приповерхностные скорости в несколько раз превосходят придонные. Основные зоны, содержащие локальные максимумы поля скоростей, расположены на севере – от м. Елизаветы до залива Пильтун, еще одна – от м. Беллинсгаузена до м. Терпения.

Ключевые слова

уравнения Эйлера, внутренние гравитационные волны, поле скорости, остров Сахалин, Охотское море, приливы

Благодарности

Представленные результаты получены в рамках государственного задания Минобрнауки в сфере научной деятельности (тема FSWE-2023-0004 «Нелинейная волновая динамика прибрежной зоны в условиях меняющегося климата и антропогенного воздействия»).

Для цитирования

Рувинская Е. А., Куркина О. Е., Куркин А. А. Характеристики сдвиговых потоков, индуцированных внутренними волнами на сахалинском шельфе (Охотское море) // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 1. С. 66–82. EDN ILYYSD.

Rouvinskaya, E.A., Kurkina, O.E. and Kurkin, A.A., 2025. Characteristics of Stratified Shear Flows Induced by Internal Waves on the Sakhalin Shelf (Sea of Okhotsk). Physical Oceanography, 32(1), pp. 99-115.

Список литературы

  1. Maisondieu C. WEC survivability threshold and extractable wave power // 11th European Wave and Tidal Energy Conference (EWTEC 2015), Nantes, France. 2015. P. 1–8.
  2. Arinaga R. A., Cheung K. F. Atlas of global wave energy from 10 years of reanalysis and hindcast data // Renewable Energy. 2012. Vol. 39, iss. 1. P. 49–64. https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.06.039
  3. Gonçalves M., Martinho P., Guedes Soares C. Wave energy conditions in the western French coast // Renewable Energy. 2014. Vol. 62. P. 155–163. https://doi.org/10.1016/j.renene.2013.06.028
  4. Garcia-Medina G., Özkan-Haller H. T., Ruggiero P. Wave resource assessment in Oregon and southwest Washington, USA // Renewable Energy. 2014. Vol. 64. P. 203–214. https://doi.org/10.1016/j.renene.2013.11.014
  5. Grigorieva V., Badulin S., Gulev S. Global validation of SWIM/CFOSAT wind waves against voluntary observing ship data // Earth and Space Science. 2022. Vol. 9, iss. 3. e2021EA002008. https://doi.org/10.1029/2021EA002008
  6. Шевченко Г. В., Беседин Д. Е. Характеристики течений на северо-восточном шельфе острова Сахалин в холодный период года по данным инструментальных измерений // Метеорология и гидрология. 2020. № 6. С. 87–97. EDN ZEWGNB.
  7. Особенности пространственной изменчивости гармонических постоянных приливных течений суточных волн на северо-восточном шельфе о. Сахалин (по материалам экологического мониторинга нефтегазоносных площадей) / В. Г. Яричин [и др.] // Труды ДВНИГМИ. Владивосток : Дальнаука, 2012. Вып. 154. С. 145–186. EDN PZESWP.
  8. Спутниковый радиолокационный мониторинг шельфа острова Сахалин / А. С. Колесникова [и др.] // Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана : Материалы VII Международной научно-технической конференции, Владивосток, 19–20 мая 2022 года. Владивосток : Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, 2022. С. 108–112. EDN WTROXF
  9. A modular wave energy converter for observational and navigational buoys / N. Vella [et al.] // Fluids. 2022. Vol. 7, iss. 2. 88. https://doi.org/10.3390/fluids7020088
  10. Surface manifestations of short-period internal waves in the Sea of Okhotsk and the Kuril-Kamchatka Region of the Pacific Ocean / E. I. Svergun [et al.] // Complex Investigation of the World Ocean (CIWO-2023). Cham : Springer, 2023. P. 141–149. (Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences). https://doi.org/10.1007/978-3-031-47851-2\_17
  11. Li J., Zhang Q., Chen T. ISWFoam: a numerical model for internal solitary wave simulation in continuously stratified fluids // Geoscientific Model Development. 2022. Vol. 15, iss. 1. P. 105–127. https://doi.org/10.5194/gmd-15-105-2022
  12. Рувинская Е. А., Куркина О. Е., Куркин А. А. Пространственное распределение амплитуд внутренних приливных волн на северо-восточном шельфе о. Сахалин // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. T. 509, № 1. С. 81–86. EDN TIIJEG. https://doi.org/10.31857/S2686739722602551
  13. Lamb K. Numerical experiments of internal wave generation by strong tidal flow across a finite amplitude bank edge // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1994. Vol. 99, iss. C1. P. 843–864. https://doi.org/10.1029/93JC02514
  14. Egbert G. D., Erofeeva S. Y. Efficient inverse modeling of barotropic ocean tides // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2002. Vol. 19, iss. 2. P. 183–204. https:/doi.org/10.1175/1520-0426(2002)019%3C0183:EIMOBO%3E2.0.CO;2
  15. Vlasenko V., Stashchuk N., Hutter K. Baroclinic Tides: Theoretical modeling and observational evidence. Cambridge : Cambridge University Press, 2005. https://doi.org/10.1017/CBO9780511535932
  16. Рувинская Е. А., Куркина О. Е., Куркин А. А. Перенос частиц и динамические эффекты при трансформации бароклинной приливной волны в условиях шельфа дальневосточных морей // Экологические системы и приборы. 2021. № 11. С. 109–118. EDN WVOMCA. https:/doi.org/10.25791/esip.11.2021.1270
  17. Transformation of baroclinic tidal waves in the conditions of the shelf of the Far Eastern seas / P. D. Kuznetsov [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Sciences. 2021. Vol. 946. 012024. https:/doi.org/10.1088/1755-1315/946/1/012024
  18. Holloway P. E., Barnes B. A numerical investigation into the bottom boundary layer flow and vertical structure of internal waves on a continental slope // Continental Shelf Research. 1998. Vol. 18, iss. 1. P. 31–65. https://doi.org/10.1016/s0278-4343(97)00067-8
  19. Mean and turbulent characteristics of a bottom mixing-layer forced by a strong surface tide and large amplitude internal waves / A. P. Zulberti [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2022. Vol. 127, iss. 1. e2020JC017055. https://doi.org/10.1029/2020JC017055
  20. Приближенные оценки силового воздействия бароклинных потоков на цилиндрические опоры в условиях шельфа о. Сахалин / П. Д. Кузнецов [и др.] // Экологические системы и приборы. 2023. № 10. С. 56–66. https://doi.org/10.25791/esip.10.2023.1406
  21. Soontiens N., Stastna M., Waite M. Topographically generated internal waves and boundary layer instabilities // Physics of Fluids. 2015. Vol. 27, iss. 8. 086602. https://doi.org/10.1063/1.4929344
  22. Кузнецова М. Н., Плинк Н. Л. Методические расчеты для предварительной оценки характеристик транспорта наносов // Труды II Всероссийской конференции «Гидрометеорология и экология: достижения и перспективы и развития». Санкт-Петербург : Химиздат, 2018. С. 377–380. EDN YYMICL.

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.