Численное моделирование глубинных течений в Черном море с помощью двухслойной вихреразрешающей модели

А. А. Павлушин

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

e-mail: pavlushin@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Методом численного моделирования рассчитать и построить карты глубинных течений в Черном море, определить характерные особенности глубоководной циркуляции – цель настоящего исследования.

Методы и результаты. Для расчета течений использовалась двухслойная вихреразрешающая модель, учитывающая рельеф дна. Движение возбуждалось касательным напряжением ветра со среднегодовой циклонической завихренностью. В результате расчетов на длительный срок для верхнего и нижнего слоя получены поля скорости течений и толщины слоев. Рассчитаны кинетические энергии средних и «вихревых» течений, определены параметры волновых колебаний в поле скорости течений.

Выводы. В результате получено, что в глубоководном слое Черного моря под воздействием ветра с циклонической завихренностью формируется замкнутая система течений, которая переносит воду в циклоническом направлении. Основными элементами глубоководной циркуляции являются вихревые образования, распространяющиеся над материковыми склоном и материковым подножием. Возможными причинами формирования вихревых структур в глубоководной части моря можно назвать неустойчивость Основного Черноморского течения, топографический и планетарный β-эффект.

Ключевые слова

Черное море, крупномасштабная циркуляция, глубинные течения, математическое моделирование, топографический β-эффект, планетарный β-эффект, волны Россби

Благодарности

Работа выполнена в рамках тем государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2023-0003 и FNNN-2024-0012.

Для цитирования

Павлушин А. А. Численное моделирование глубинных течений в Черном море с помощью двухслойной вихреразрешающей модели // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 4. С. 515–536. EDN DJDGJO.

Pavlushin, A.A., 2025. Numerical Simulation of Deep Currents in the Black Sea Using a Two-Layer Eddy-Resolving Model. Physical Oceanography, 32 (4), pp. 537-557.

Список литературы

  1. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь : МГИ НАН Украины, 2011. 212 c.
  2. Коновалов С. К., Видничук А. В., Орехова Н. А. Пространственно-временные характеристики гидрохимической структуры вод глубоководной части Черного моря // Система Черного моря. / [А. П. Лисицын, Н. В. Короновский, Ал. А. Шрейдер и др. ; ответственный редактор: А. П. Лисицын]. М. : Научный мир, 2018. C. 106–118. EDN IPZOJH. https://doi.org/10.29006/978-5-91522-473-4.2018.106
  3. Статистические характеристики глубинных течений в Черном море по данным инстру-ментальных измерений / В. А. Иванов [и др.] // Фундаментальная и прикладная гидрофизи-ка. 2019. Т. 12, № 4. С. 49–58. EDN JCGBIR. https://doi.org/10.7868/S2073667319040063
  4. Маркова Н. В., Багаев А. В. Оценка скоростей глубоководных течений в Черном море по данным дрейфующих буев-профилемеров Argo // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 3. С. 26–39. EDN WNAFSV. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2016-3-26-39
  5. Энергетический спектр скорости течения в глубокой части Чёрного моря / А. А. Клю-виткин [и др.] // Доклады Академии наук. 2019. Т. 488, № 5. C. 550–554. EDN RUPYJT. https://doi.org/10.31857/S0869-56524885550-554
  6. Построение поля течений в Черном море на основе вихреразрешающей модели с асси-миляцией климатических полей температуры и солености / С. Г. Демышев [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное исполь-зование ресурсов шельфа. 2007. № 15. C. 215–226. EDN YMTPYD.
  7. Numerical model of the circulation of the Black Sea and the Sea of Azov / V. B. Zalesny [et al.] // Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling. 2012. Vol. 27, iss. 1. P. 95–112. https://doi.org/10.1515/rnam-2012-0006
  8. Залесный В. Б., Гусев А. В., Мошонкин С. Н. Численная модель гидродинамики Черного и Азовского морей с вариационной инициализацией температуры и солености // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 6. С. 699–716. EDN RFWNGV. https://doi.org/10.7868/S000235151306014X
  9. Коротенко К. А. Моделирование мезомасштабной циркуляции Черного моря // Океанология. 2015. Т. 55, № 6. С. 909–915. EDN UVEPDV. https://doi.org/10.7868/S0030157415060076
  10. Дорофеев В. Л., Сухих Л. И. Анализ изменчивости гидрофизических полей Черного моря в период 1993–2012 годов на основе результатов выполненного реанализа // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 1 (187). С. 33–48. EDN VTPCZH. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2016-1-33-48
  11. Коршенко Е. А., Дианский Н. А., Фомин В. В. Воспроизведение глубоководной циркуля-ции Черного моря с помощью модели INMOM и сопоставление результатов с данными буев ARGO // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 3 (207). С. 220–232. EDN WDPFVK. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-3-220-232
  12. Rim current and coastal eddy mechanisms in an eddy-resolving Black Sea general circulation model / J. V. Staneva [et al.] // Journal of Marine Systems. 2001. Vol. 31, iss. 1–3. P. 137–157. https://doi.org/10.1016/S0924-7963(01)00050-1
  13. Gunduz M., Özsoy E., Hordoir R. A model of Black Sea circulation with strait exchange (2008–2018) // Geoscientific Model Development. 2020. Vol. 13, iss. 1. P. 121–138. https://doi.org/10.5194/gmd-13-121-2020
  14. Численные эксперименты по реконструкции глубинных течений в Черном море / С. Г. Демышев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 2. С. 38–52. EDN VWXGZH. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2016-2-38-52
  15. Дымова О. А., Миклашевская Н. А., Маркова Н. В. Особенности глубоководной циркуля-ции Черного моря летом 2013 // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2019. № 1. С. 40–47. EDN ZCJLSX. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2019-1-40-47
  16. Маркова Н. В., Дымова О. А. Условия формирования глубоководных противотечений в северо-восточной части Черного моря // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2023. № 5. С. 25–36. EDN TSHOAY. https://doi.org/10.31857/S1024708423600057
  17. Двухслойная вихреразрешающая модель ветровых течений в Черном море / А. А. Павлу-шин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 5. С. 3–22. EDN VHEWTL. https://doi.org/0.22449/0233-7584-2015-5-3-22
  18. Павлушин А. А., Шапиро Н. Б., Михайлова Э. Н. Роль рельефа дна и β-эффекта в динамике Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 6. С. 27–39. EDN QHQKPF. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2017-6-27-39
  19. Михайлова Э. Н., Шапиро Н. Б. Трехмерная негидростатическая модель субмаринной разгрузки в прибрежной зоне моря // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 4. С. 28–50. EDN TEVDNJ.
  20. Ефимов В. В., Юровский А. В. Формирование завихренности поля скорости ветра в ат-мосфере над Черным морем // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 6. С. 3–12. EDN YLLPWD. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2017-6-3-12
  21. Павлушин А. А., Шапиро Н. Б., Михайлова Э. Н. Влияние сезонной изменчивости завих-ренности ветра на структуру циркуляции в Черном море // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 5. С. 373–388. EDN VLBKLC. https://doi:10.22449/0233-7584-2018-5-373-388
  22. Бассейновая циркуляция и мезомасштабная динамика Черного моря под ветровым воз-действием / А. Г. Зацепин [и др.] // Современные проблемы динамики океана и атмосферы: сб. статей, посвященный 100-летию со дня рождения проф. П. С. Линейкина / Под ред. А. В. Фролова, Ю. Д. Реснянского. М. : Триада ЛТД, 2010. С. 347–368. EDN TVXEMZ.
  23. Белоненко Т. В., Захарчук Е. А., Фукс В. Р. Градиентно-вихревые волны в океане. СПб. : Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. 212 с.
  24. Жмур В. В., Новоселова Е. В., Белоненко Т. В. Потенциальная завихренность в океане: подходы Эртеля и Россби с оценками для Лофотенского вихря // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57, № 6. С. 721–732. EDN SRKASA. https://doi.org/10.31857/S0002351521050151
  25. Павлушин А. А. Автоколебания интенсивности крупномасштабной циркуляции в Черном море // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 6. С. 605–619. EDN UFLDYX. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-6-605-619
  26. О влиянии изменчивости течения в глубоководной зоне Черного моря на динамику вод узкого северокавказского шельфа / А. Г. Зацепин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 3. С. 16–25. EDN WNAFSL. https://doi:10.22449/0233-7584-2016-3-16-25

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.