Характеристики короткопериодных внутренних волн в Карском море по спутниковым данным Sentinel-1 летом 2022 года

А. В. Кузьмин, И. Е. Козлов✉

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: ik@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Анализ пространственно-временной изменчивости и характеристик короткопериодных внутренних волн в акватории Карского моря в летний период 2022 г. – цель настоящей работы.

Методы и результаты. Выполнен анализ данных спутниковых радиолокаторов с синтезированной апертурой Sentinel-1A за июль – сентябрь 2022 г. Обработка 374 радиолокационных изображений позволила идентифицировать 2835 поверхностных проявлений короткопериодных внутренних волн в акватории Карского моря, из которых наибольшее количество (1595) приходится на август, наименьшее (451) – на июль 2022 г. В мелководных прибрежных районах моря с интенсивным речным стоком короткопериодные внутренние волны фиксировались достаточно редко. На остальной акватории моря, в западной, юго-западной и северо-западной частях, а также в областях проливов Карские Ворота и Вилькицкого, внутренние волны наблюдались практически повсеместно, включая обширные участки Центрально-Карского плато, глубоководные районы и склоны желоба Святой Анны и Новоземельской впадины. Самые крупные по своей площади пакеты короткопериодных внутренних волн наблюдались над желобом Святой Анны, где их площадь достигала 2000 км². Пакеты с длиной лидирующего гребня более 100 км прослеживались вблизи о. Визе.

Выводы. В течение теплого сезона генерация и распространение нелинейных короткопериодных внутренних волн наблюдаются на большей части акватории Карского моря в районах с выраженными неоднородностями донной топографии. Некоторые из них характеризуются интенсивными приливными и/или фоновыми течениями. Однако многочисленные пакеты этих волн образуются также и в районах, где скорости суммарных течений составляют не более 0,1–0,2 м/с. Главным условием образования короткопериодных внутренних волн в таких районах является наличие неоднородного рельефа дна с резкими перепадами глубин. Направление распространения таких волн часто определяется направлением фоновых течений, которые в отдельных районах являются весьма интенсивными и имеют выраженную сезонную изменчивость как по скорости, так и по направлению.

Ключевые слова

короткопериодные внутренние волны, очаги генерации, приливные течения, неоднородный рельеф морского дна, спутниковые радиолокационные изображения, Sentinel-1, Карское море, Арктика

Благодарности

Анализ пространственно-временной изменчивости характеристик внутренних волн выполнен в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0017, анализ механизмов генерации внутренних волн в Карском море выполнен в рамках гранта РНФ № 25-17-00309, https://rscf.ru/project/25-17-00309/.

Для цитирования

Кузьмин А. В., Козлов И. Е. Характеристики короткопериодных внутренних волн в Карском море по спутниковым данным Sentinel-1 летом 2022 года // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 6. С. 855–871. EDN YQLKAA.

Kuzmin, A.V. and Kozlov, I.E., 2025. Characteristics of Short-Period Internal Waves in the Kara Sea in Summer 2022 Based on Satellite Sentinel-1 Data. Physical Oceanography, 32(6), pp. 871-886.

Список литературы

  1. Юлин А. В., Вязигина Н. А., Егорова Е. С. Межгодовая и сезонная изменчивость площади льдов в Северном Ледовитом океане по данным спутниковых наблюдений // Российская Арктика. 2019. № 7. С. 28–40. EDN YMCASA. https://doi.org/10.24411/2658-4255-2019-10073
  2. Greater role for Atlantic inflows on sea-ice loss in the Eurasian Basin of the Arctic Ocean / I. V. Polyakov [et al.] // Science. 2017. Vol. 356, iss. 6335. P. 285–291. https://doi.org/10.1126/science.aai8204
  3. Intensification of Near-Surface Currents and Shear in the Eastern Arctic Ocean / I. V. Polyakov [et al.] // Geophysical Research Letters. 2020. Vol. 47, iss. 16. e2020GL089469. https://doi.org/10.1029/2020GL089469
  4. Козлов И. Е., Кузьмин А. В. Новые районы генерации короткопериодных внутренних волн в море Лаптевых по данным Sentinel-1 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19, № 4. С. 280–290. EDN GBWPHM. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-4-280-290
  5. Кузьмин А. В., Козлов И. Е. Характеристики короткопериодных внутренних волн в море Лаптевых и прилегающих районах Карского и Восточно-Сибирского морей по данным спутниковых радиолокационных наблюдений в летне-осенний период 2019 года // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 3. С. 16–27. EDN MBVAUG. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2022-3-16-27
  6. Numerical Modeling of Internal Wave Generation at High Latitudes / O. E. Kurkina [et al.] // The Ocean in Motion / Eds. M. Velarde, R. Tarakanov, A. Marchenko. Cham : Springer, 2018. P. 569–580. (Springer Oceanography Series). https://doi.org/10.1007/978-3-319-71934-4_36
  7. Tidally Forced Lee Waves Drive Turbulent Mixing Along the Arctic Ocean Margins / I. Fer [et al.] // Geophysical Research Letters. 2020. Vol. 47, iss. 16. e2020GL088083. https://doi.org/10.1029/2020GL088083
  8. High-amplitude internal waves southeast of Spitsbergen / A. V. Marchenko [et al.] // Continental Shelf Research. 2021. Vol. 227. 104523. https://doi.org/10.1016/j.csr.2021.104523
  9. Multi-Sensor Observations Reveal Large-Amplitude Nonlinear Internal Waves in the Kara Gates, Arctic Ocean / I. E. Kozlov [et al.] // Remote Sensing. 2023. Vol. 15, iss. 24. 5769. https://doi.org/10.3390/rs15245769
  10. Сабинин К. Д., Серебряный А. Н. "Горячие точки" в поле внутренних волн в океане // Акустический журнал. 2007. Т. 53, № 3. С. 410–436. EDN HFFSOU.
  11. Kopyshov I. O., Kozlov I. E., Zimin A. V. Generation of Nonlinear Internal Waves by the Transcritical Flow in the Kara Gates Strait // Russian Journal of Earth Sciences. 2025. Vol. 25. EDN OKDYJG. https://doi.org/10.2205/2024ES001021
  12. Каган Б. А., Тимофеев А. А. Динамика и энергетика полусуточных приливов в море Лаптевых: результаты высокоразрешающего моделирования поверхностного прилива M₂ // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т 13, № 1. С. 15–23. EDN GTVQOQ. https://doi.org/10.7868/S2073667320010025
  13. Nonlinear internal waves forced by tides near the critical latitude / V. Vlasenko [et al.] // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2003. Vol. 50, iss. 3. P. 317–338. https://doi.org/10.1016/S0967-0637(03)00018-9
  14. Внутренний прилив в проливе Карские Ворота / Е. Г. Морозов [и др.] // Океанология. 2017. Т. 57, № 1. С. 13–24. EDN XSMVUP. https://doi.org/10.7868/S0030157417010105
  15. Букатов А. А., Соловей Н. М., Павленко Е. А. Свободные короткопериодные внутренние волны в арктических морях России // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 6. С. 645–658. EDN PJTDAA. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-6-645-658
  16. Букатов А. А., Соловей Н. М., Павленко Е. А. Региональные особенности плотностной стратификации вод и характеристик внутренних волн в арктических морях // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 6. С. 779–796. EDN WVSPOB.
  17. Kozlov I. E., Atadzhanova O. A., Zimin A. V. Internal Solitary Waves in the White Sea: Hot-Spots, Structure, and Kinematics from Multi-Sensor Observations // Remote Sensing. 2022. Vol. 14, iss. 19. 4948. https://doi.org/10.3390/rs14194948
  18. Kozlov I., Mikhaylichenko T., Petrenko L. Properties of Short-Period Internal Waves Near Svalbard from Sentinel-1 Satellite Data // Russian Journal of Earth Sciences. 2024. Vol. 24, iss. 5. ES5008. https://doi.org/10.2205/2024ES000951
  19. Monitoring short-period internal waves in the White Sea / A. V. Zimin [et al.] // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2016. Vol. 52. P. 951–960. https://doi.org/10.1134/S0001433816090309
  20. Short-Period Background Internal Waves in the Kara Sea in the Water Area near Cape Zhelaniya / Yu. V. Nazarenko [et al.] // Physics of Wave Phenomena. 2025 Vol. 33, iss. 3. P. 253–259. https://doi.org/10.3103/S1541308X25700207
  21. A numerical simulation of the generation and evolution of nonlinear internal waves across the Kara Strait / Q. Li [et al.] // Acta Oceanologica Sinica. 2019. Vol. 38. P. 1–9. https://doi.org/10.1007/s13131-019-1437-z
  22. Букатов А. А., Соловей Н. М., Павленко Е. А. Оценка связи дисперсных свойств свободных внутренних волн и вертикальной структуры поля плотности в Баренцевом и Карском морях // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 1. С. 20–30. EDN SBCHJI. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-1-20-30
  23. Каган Б. А., Софьина Е. В. Высокоразрешающее моделирование поверхностной результирующей циркуляции вод в Карском море, ее баротропной и бароклинной составляющих и роль приливов в их формировании // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т 11, № 2. С. 103–107. EDN XOTNED. https://doi.org/10.7868/S2073667318020090
  24. Properties of Short-Period Internal Waves in the Kara Gates Strait Revealed from Spaceborne SAR Data. / I. O. Kopyshov [et al.] // Russian Journal of Earth Sciences. 2023. Vol. 23, iss. 5. ES0210. https://doi.org/10.2205/2023ES02SI10
  25. Study of the Characteristics of Internal Waves in the Kara Sea and Their Influence on Turbulent Heat and Momentum Fluxes over the Sea Surface / E. A. Marchuk [et al.] // Izvestiya, Atmospheric and Ocean Physics. 2024. Vol. 60, iss. 5. P. 501–514. https://doi.org/10.1134/S0001433824700464
  26. Study on the Characteristics of Internal Solitary Waves in Arctic Kara Sea Based on SAR Images / Z. Yang [et al.] // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2024. Vol. 62. 4207113. https://doi.org/10.1109/TGRS.2024.3422174
  27. Характеристики поля короткопериодных внутренних волн в Карском море по данным спутниковых радиолокационных измерений / И. Е. Козлов [и др.] // Исследование Земли из космоса. 2015. № 4. С. 44–59. EDN UDEYRL. https://doi.org/10.7868/S0205961415040053
  28. The International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean Version 4.0. / M. Jakobsson [et al.] // Scientific Data. 2020. Vol. 7, iss. 1. 176. https://doi.org/10.1038/s41597-020-0520-9
  29. Tide Model Driver for MATLAB / C. A. Greene [et al.] // Journal of Open Source Software. 2024. Vol. 9, iss. 95. 6018. https://doi.org/10.21105/joss.06018
  30. Morozov E. G., Pisarev S. V. Internal Tides at the Arctic Latitudes (Numerical Experiments) // Okeanologiya. 2002. Vol. 42, issue 2. P. 165–173.
  31. Морозов Е. Г., Пака В. Т. Внутренние волны в высокоширотном бассейне // Океанология. 2010. Т. 50, № 5. С. 709–715. EDN MVSGVV.
  32. Каган Б. А., Софьина Е. В., Тимофеев А. А. Влияние горизонтальной неоднородности стратификации на внутренние приливы и индуцируемую ими диапикническую диффузию в безледном Карском море // Океанология. 2020. T. 60, № 2. C. 186–199. EDN LNIJJW. https://doi.org/10.31857/S0030157420020045
  33. Tidal Conversion and Mixing Poleward of the Critical Latitude (an Arctic Case Study) / T. P. Rippeth [et al.] // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44, iss. 24. P. 12349–12357. https://doi.org/10.1002/2017GL075310
  34. Каган Б. А., Софьина Е. В. Приливные изменения регионального климата Карского моря: результаты моделирования // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12, № 1. С. 40–44. EDN RDTDUP. https://doi.org/10.7868/S2073667319010052
  35. Morozov E. G., Paka V. T., Bakhanov V. V. Strong internal tides in the Kara Gates Strait // Geophysical Research Letters. 2008. Vol. 35, iss. 16. L16603. https://doi.org/10.1029/2008GL033804
  36. Jackson C. R., da Silva J. C. B., Jeans G. The generation of nonlinear internal waves // Oceanography. 2012. Vol. 25, iss. 2. P. 108–123. https://doi.org/10.5670/oceanog.2012.46
  37. Каган Б. А., Тимофеев А. А. Взаимодействие поверхностных полусуточных приливов в Баренцевом и Карском морях // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. Т. 10, № 1. С. 5–10. EDN YKUWGR. https://doi.org/10.7868/S2073667317010014
  38. Циркуляция вод в юго-западной части Карского моря в сентябре 2007 г. / А. Г. Зацепин [и др.] // Океанология. 2010. Т. 50, № 5. С. 683–697. EDN MVSGVB.
  39. Каган Б. А., Софьина Е. В., Тимофеев А. А. Влияние приливов на климатические характеристики Карского моря в безледный период // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55, № 2. C. 51–60. EDN TAVNZK. https://doi.org/10.31857/S0002-351555251-60
  40. Relief of the Kara Sea Bottom and Sediment Sorption Properties as Pollution Accumulation Factors / A. Yu. Miroshnikov [et al.] // Oceanology. 2021. Vol. 61. P. 714–726. https://doi.org/10.1134/S0001437021050088
  41. Harms I. H., Karcher M. J. Modeling the seasonal variability of hydrography and circulation in the Kara Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1999. Vol. 104, iss. C6. P. 13431–13448. https://doi.org/10.1029/1999jc900048
  42. Каган Б. А., Тимофеев А. А. Моделирование поверхностных и внутренних полусуточных приливов в Карском море // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53, № 2. С. 265–275. EDN YRWQNH. https://doi.org/10.7868/S0002351517020055

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.