Вертикальное перемешивание в основном пикноклине Черного моря в летний сезон

А. Н. Морозов

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

e-mail: anmorozov@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Оценить параметры вертикального турбулентного перемешивания в основном пикноклине Черного моря по данным о скорости течения и плотности, измеренных стандартными гидрологическими приборами – цель настоящего исследования.

Методы и результаты. В работе использованы данные, собранные в шести летних экспедициях НИС «Профессор Водяницкий» 2016–2021 гг. в центральном секторе северной части моря. Профили температуры, солености и скорости течения измерялись CTD/LADCP-зондами. Коэффициент вертикальной турбулентной диффузии рассчитывался с применением параметризации G03. Приведены прикладные соотношения. В качестве исходных данных использовались значения необходимых параметров на изопикнической поверхности со значением условной плотности 15 кг/м3. Их профильтрованные зависимости от ее глубины подставлялись в расчетные соотношения. Выявлено, что хорошо выраженный максимум удельной кинетической энергии в среднем наблюдается при глубине изопикны 77 м. Значение отношения сдвиг/деформация и значение для канонического спектра внутренних волн близки. Среднее значение измеренного сдвига составило около трети значения для канонического спектра внутренних волн. Среднее значение коэффициента вертикальной турбулентной диффузии составило 10-6 м2/с. Его значение в центре моря сопоставимо с коэффициентом молекулярной диффузии тепла. Максимум при глубине изопикны 90 м достигает 1,6 · 10-6 м2/с, смещен вправо относительно ОЧТ на расстояние по горизонтали около 26 км. Среднее значение скорости диссипации турбулентной кинетической энергии составило 2 · 10-9 Вт/кг.

Выводы. Значение коэффициента вертикальной турбулентной диффузии, рассчитанное на основе данных, собранных с разрешением по глубине около 10 м, хорошо согласуется с оценками, полученными по данным микроструктурных зондов. Однако результаты работы следует считать предварительными, и для получения более убедительного подтверждения их правильности целесообразно проведение синхронных измерений микроструктурными зондами и стандартными гидрологическими приборами.

Ключевые слова

Черное море, основной пикноклин, вертикальное турбулентное перемешивание, Основное Черноморское течение, сдвиг скорости течения, деформация

Благодарности

Работа выполнена в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0012 «Оперативная океанология».

Для цитирования

Морозов А. Н. Вертикальное перемешивание в основном пикноклине Черного моря в летний сезон // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 3. С. 251–263. EDN POFJIH.

Morozov, A.N., 2025. Vertical Mixing in the Main Pycnocline of the Black Sea in Summer. Physical Oceanography, 32(3), pp. 271-282.

Список литературы

  1. Влияние динамики течений на гидрофизическую структуру вод и вертикальный обмен в деятельном слое Черного моря / А. Г. Зацепин [и др.] // Океанология. 2007. Т. 47, № 3. С. 327–339. EDN IAFSJJ.
  2. Munk W. H. Abyssal recipes // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. 1966. Vol. 13, iss. 4. P. 707–730. https://doi.org/10.1016/0011-7471(66)90602-4
  3. Diapycnal mixing variations induced by subthermocline eddies observed in the north Pacific western boundary region / F. Nan [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2022. Vol. 9. 997599. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.997599
  4. Takahashi A., Hibiya T. Assessment of Finescale Parametrizations of Deep Ocean Mixing in the Presence of Geostrophic Current Shear: Results of Microstructure Measurements in the Antarctic Circumpolar Current Region // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019. Vol. 124, iss. 1. P. 135–153. https://doi.org/10.1029/2018JC014030
  5. Gregg M. C., Yakushev E. Surface ventilation of the Black Sea’s cold intermediate layer in the middle of the western gyre // Geophysical Research Letters. 2005. Vol. 32, iss. 3. L03604. https://doi.org/10.1029/2004GL021580
  6. Вертикальный турбулентный обмен в Черном море: экспериментальные исследования и моделирование / А. С. Самодуров [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 6. С. 735–759. EDN LCDZNK.
  7. Подспутниковый полигон для изучения гидрофизических процессов в шельфово-склоновой зоне Черного моря / А. Г. Зацепин [и др.] // Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50, № 1. С. 16–29. EDN RTOUUT.
  8. Подымов О. И., Зацепин А. Г., Островский А. Г. Вертикальный турбулентный обмен в Черноморском пикноклине и его связь с динамикой вод // Океанология. 2017. Т. 57, № 4. С. 546–559. EDN ZCRXXJ.
  9. Podymov O. I., Zatsepin A. G., Ostrovskii A. G. Fine Structure of Vertical Density Distribution in the Black Sea and Its Relationship with Vertical Turbulent Exchange // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11, iss. 1. 170. https://doi.org/10.3390/jmse11010170
  10. Морозов А. Н., Лемешко Е. М. Оценка коэффициента вертикальной турбулентной диффузии по данным CTD/LADCP-измерений в северо-западной части Черного моря в мае 2004 года // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 1. С. 58–67. EDN TDXUUT.
  11. Иванов В. А., Морозов А. Н. Вертикальное перемешивание в деятельном слое Черного моря // Доклады Академии наук. 2018. Т. 482, № 4. С. 456–458. EDN YTJFCX.
  12. Морозов А. Н., Маньковская Е. В. Холодный промежуточный слой Черного моря по данным экспедиционных исследований 2016–2019 годов // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 2. С. 5–16. EDN RALEUS.
  13. Gregg M. C., Sanford T. B., Winkel D. P. Reduced mixing from the breaking of internal waves in equatorial waters // Nature. 2003. Vol. 422. P. 513–515. https://doi.org/10.1038/nature01507
  14. Henyey F. S., Wright J., Flatté S. M. Energy and action flow through the internal wave field: An eikonal approach // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1986. Vol. 91, iss. C7. P. 8487–8495. https://doi.org/10.1029/JC091iC07p08487
  15. Gregg M. C. Scaling turbulent dissipation in the thermocline // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1989. Vol. 94, iss. C7. P. 9686–9698. https://doi.org/10.1029/JC094iC07p09686
  16. The Application of Internal-Wave Dissipation Models to a Region of Strong Mixing / H. Wijesekera [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 1993. Vol. 23, iss. 2. P. 269–286. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1993)023%3C0269:TAOIWD%3E2.0.CO;2
  17. Polzin K. L., Toole J. M., Schmitt R. W. Finescale Parameterizations of Turbulent Dissipation // Journal of Physical Oceanography. 1995. Vol. 25, iss. 3. P. 306–328. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1995)025%3C0306:FPOTD%3E2.0.CO;2
  18. Global Abyssal Mixing Inferred from Lowered ADCP Shear and CTD Strain Profiles / E. Kunze [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2006. Vol. 36, iss. 8. P. 1553–1576. https://doi.org/10.1175/JPO2926.1
  19. Dissipation Rate Estimates from Microstructure and Finescale Internal Wave Observations along the A25 Greenland–Portugal OVIDE Line / B. Ferron [et al.] // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2014. Vol. 31, iss. 11. P. 2530–2543. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-14-00036.1
  20. Microstructure Mixing Observations and Finescale Parameterizations in the Beaufort Sea / E. C. Fine [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2021. Vol. 51, iss. 1. P. 19–35. https://doi.org/10.1175/JPO-D-19-0233.1
  21. Validating Finescale Parameterizations for the Eastern Arctic Ocean Internal Wave Field / T. M. Baumann [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2023. Vol. 128, iss. 11. e2022JC018668. https://doi.org/10.1029/2022JC018668
  22. Turbulence Across the Antarctic Circumpolar Current in the Indian Southern Ocean: Micro-Temperature Measurements and Finescale Parameterizations / Y. Sasaki [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2024. Vol. 129, iss. 2. e2023JC019847. https://doi.org/10.1029/2023JC019847
  23. Морозов А. Н., Маньковская Е. В. Пространственные характеристики холодного промежуточного слоя Черного моря летом 2017 года // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 4. С. 436–446. EDN BCSYUB.
  24. Морозов А. Н., Маньковская Е. В. Вертикальное перемешивание в деятельном слое Черного моря по данным мелкомасштабных измерений // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 4. С. 25–38. EDN TRZMDQ.

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.