Экспериментальные исследования длинноволновых баротропных и бароклинных колебаний в неглубоких заливах и бухтах окраинных морей (на примере залива Посьет Японского моря)

В. В. Новотрясов1, ✉, Г. В. Шевченко2

1 Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Россия

2 Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук, Южно-Сахалинск, Россия

✉ e-mail: vadimnov@poi.dvo.ru

Аннотация

Цель. Целью работы является исследование спектрального состава и выявление механизмов формирования субмезомасштабной и мезомасштабной изменчивости гидрологических параметров (уровня, температуры и придонного давления) в прибрежных водах залива Посьета в период максимального развития сезонного пикноклина.

Методы и результаты. Использовались данные измерений уровня (уровнемер), температуры в слое пикноклина и придонного давления, а также методы выделения его бароклинной составляющей для регистрации внутренних гравитационных волн. Применялись стандартные методы спектрального анализа и фильтрации, а также аналитическое моделирование для оценки периодов собственных колебаний бассейна. Установлено, что субмезомасштабная изменчивость формируется нулевой и высшими модами сейшевых колебаний залива, а также шельфовыми сейшами, возбуждаемыми волнами Пуанкаре. Спектры температуры и бароклинного давления имеют сходную структуру, а их спад в высокочастотной области описывается законом ~ω−3. В мезомасштабном диапазоне (периоды часов – минут) выявлены колебания на приливных частотах (M2 и ее субгармоники) и квазиинерционные колебания. Доказано присутствие внутренних волн Кельвина, а маскимумы в спектре давления на частотах ~ 1/16 и 1/17 ч−1 интерпретированы как результат их доплеровского сдвига в прибрежном течении.

Выводы. Исследование подтвердило предположение о том, что изменчивость гидрологических параметров в заливе Посьета имеет топографическую природу и формируется комплексом резонансных процессов, собственными и вынужденными сейшами, а также внутренними волнами, проявляющими нелинейные свойства. Регистрация бароклинной составляющей придонного давления доказала свою эффективность как метод прямого детектирования внутренних волн Кельвина.

Ключевые слова

залив Посьета, морской шельф, уровень моря, температура морской воды, придонное давление, сейши, шельфовые сейши, внутренние волны Кельвина

Благодарности

Работа выполнена в рамках госзадания Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН (тема № 1240-2210-0072-5).

Информация об авторах

Новотрясов Вадим Васильевич, ведущий научный сотрудник отдела физики океана и атмосферы, ФГБУН ТОИ ДВО РАН (690041, Россия, г. Владивосток, ул. Балтийская, д. 43), доктор физико-математических наук, доцент, ORCID ID: 0000-0003-2607-9290, SPIN-код: 4584-8071, vadimnov@ poi.dvo.ru

Шевченко Георгий Владимирович, зав. лабораторией океанографии, Сахалинский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО) (Россия, 693023, Южно-Сахалинск, ул. Комсомольская, д. 196), ведущий научный сотрудник лаборатории цунами, Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН (693023, Россия, Южно-Сахалинск, ул. Науки, 1Б), доктор физико-математических наук, ORCID ID: 0000-0003-0785-4618, SPIN-код: 8230-2974, shevchenko_zhora@mail.ru

Для цитирования

Новотрясов В. В., Шевченко Г. В. Экспериментальные исследования длинноволновых баротропных и бароклинных колебаний в неглубоких заливах и бухтах окраинных морей (на примере залива Посьет Японского моря) // Морской гидрофизический журнал. 2026. Т. 42, № 1. С. 68–84. EDN GFKEOQ.

Novotryasov, V.V. and Shevchenko, G.V., 2026. Experimental Studies of the Long-Wave Barotropic and Baroclinic Fluctuations in the Shallow Bays and Gulfs of Marginal Seas (Using the Example of Posyet Bay in the Sea of Japan). Physical Oceanography, 33(1), pp. 62-77.

Список литературы

  1. Wilson B. W. Seiches // Advances in Hydroscience. London : Academic Press, 1972. Vol. 8. P. 1–94. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-021808-0.50006-1
  2. Rabinovich A. B. Seiches and Harbor Oscillations // Handbook of Coastal and Ocean Engineering / Ed. Y. C. Kim. Singapoure : World Scientific Publishers, 2009. Chapter 9. P. 193–236. EDN WWGXHT. http://dx.doi.org/10.1142/9789812819307_0009
  3. Miropol’sky Yu. Z. Dynamics of internal gravity waves in the Ocean / Ed. O. D. Shishkina. Dordrecht : Springer, 2001. 406 p. (Atmospheric and Oceanographic Sciences Library ; vol. 24).
  4. Lemmin U. Internal seiches // Encyclopedia of Lakes and Reservoirs / L. Bengtsson, R.W. Herschy, R.W. Fairbridge (eds). Dordrecht : Springer, 2012. P. 411–414. (Encyclopedia of Earth Sciences Series). http://doi.org/10.1007/978-1-4020-4410-6_160
  5. Резонансное возбуждение короткопериодных внутренних волн баротропными сейшами в покрытом льдом мелководном озере / С. Ю. Волков [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 4. С. 407–423. EDN EUVONQ. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-4-407-423
  6. Рабинович А. Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1993. 325 с.
  7. Собственные колебания уровня воды в бухтах залива Посьета Японского моря / Г. И. Долгих [и др.] // Метеорология и гидрология. 2016. № 8. C. 57–63. EDN WIMTMB.
  8. Study of Free Oscillations of Bays in the Northwestern Part of Posyet Bay / V. Chupin [et al.] // Journal of Marine Science and Engineering. 2022. Vol. 10, iss. 8. 1005. EDN ETGQOI. https://doi.org/10.3390/jmse10081005
  9. Исследование резонансных колебаний в восточной части залива Посьета / С. В. Смирнов [и др.] // Метеорология и гидрология. 2018. № 2. С. 37–44. EDN YPPJMR.
  10. Thomson R. E., Emery W. J. Data Analysis Methods in Physical Oceanography. Amsterdam, Netherlands : Elsevier Science, 2001. 654 p.
  11. Новотрясов В. В. Возбуждение внутренних волн в неглубоком морском бассейне с открытым входом в условиях параметрического резонанса // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 5. С. 690–705. EDN ENUJFN.
  12. Манилюк Ю. В., Лазоренко Д. И., Фомин В. В. Резонансные колебания в системе смежных бухт // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 5. С. 423–436. EDN NJQMMV. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-5-423-436
  13. Baines P. G. On internal tide generation models // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1982. Vol. 29, iss. 3. Р. 307–338. https://doi.org/10.1016/0198-0149(82)90098-X
  14. Коняев К. В., Сабинин К. Д. Волны внутри океана. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1992. 272 с.
  15. Munk W., Wunsch C. Abyssal recipes II: energetics of tidal and wind mixing // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1998. Vol. 45, iss. 12. P. 1977–2010. EDN ACLLAP. https://doi.org/10.1016/S0967-0637(98)00070-3
  16. LeBlond P. H., Mysak L. A. Waves in the Ocean. Amsterdam : Elsevier Scientific Publishing Company, 1978. 602 p. (Oceanographic Series ; vol. 20).
  17. Gill A. E., Clarke A. J. Wind-induced upwelling, coastal currents and sea-level changes // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. 1974. Vol. 21, iss. 5. P. 325–345. https://doi.org/10.1016/0011-7471(74)90038-2
  18. White W. B. Doppler shift in the frequency of inertial waves observed in moored spectra // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. 1972. Vol. 19, iss. 8. P. 595–600. https://doi.org/10.1016/0011-7471(72)90042-3
  19. Gerkema T., Maas L. R. M., van Haren H. A note on the role of mean flows in Doppler-shifted frequencies // Journal of Physical Oceanography. 2013. Vol. 43, iss. 2. P. 432–441. https://doi.org/10.1175/JPO-D-12-090.1
  20. Новотрясов В. В., Ванин Н. С. Низкочастотные внутренние волны в прибрежной зоне Японского моря // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38, № 4. С. 557–565.
  21. Новотрясов В. В., Ванин Н. С., Карнаухов А. А. Проявление нелинейных свойств у внутренних волн Кельвина в прибрежной зоне Японского моря // Известия РАН. Физика Атмосферы и океана. 2005. Т. 41, № 5. С. 673–681. EDN HSCRFZ.
  22. Новотрясов В. В., Карнаухов А. А. О нелинейном взаимодействии внутренних волн в прибрежной зоне Японского моря // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45, № 2. С. 276–285. EDN JXOTFJ.
  23. Garrett C., Munk W. Space-time scales of internal waves // Geophysical Fluid Dynamics. 1972. Vol. 3, iss. 3. P. 225–264. https://doi.org/10.1080/03091927208236082
  24. van Haren H. Some observations of nonlinearly modified internal wave spectra // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004. Vol. 109, iss. C3. C03045. https://doi.org/10.1029/2003JC002136
  25. Filonov E. A., Lavin M. F. Internal tides in the Northern Gulf of California // Journal of Geophysical Research. 2003. Vol. 108, iss. C5. 3151. https://doi.org/10.1029/2002JC001460

Файлы

Полный текст

JATS XML

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.