Morskoj gidrofizičeskij žurnal Physical Oceanography Морской гидрофизический журнал 0233-7584 20230503 ZNQCXA Thermohydrodynamics of the ocean and the atmosphere Термогидродинамика океана и атмосферы Research Article Average Climatic Characteristics of Internal Waves in the Sea of Japan Based on the WOA18 Atlas Особенности среднеклиматических характеристик внутренних волн в Японском море на основе атласа WOA18 https://orcid.org/0000-0001-5890-3649 AAD-7131-2019 57212345658 3788-0620 Kokoulina M. V. Кокоулина М. В.
Russian Federation

ассистент кафедры «Прикладная математика», ФГБОУВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева»; старший инженер лаборатории нелинейной гидрофизики и природных катастроф, ФГБУН «Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева» ДВО РАН

 kokoulinamaria97@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-4030-2906 G-9577-2011 36676379700 9098-6373 Kurkina O. E. Куркина О. Е.
Russian Federation

ведущий научный сотрудник, научно-исследовательская лаборатория «Моделирование природных и техногенных катастроф», ФГБОУВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», кандидат физико-математических наук, доцент

 Oksana.Kurkina@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-1967-4174 A-1580-2014 7004244713 4837-6302 Talipova T. G. Талипова Т. Г.
Russian Federation

ведущий научный сотрудник, ФГБОУВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева»; ведущий научный сотрудник лаборатории нелинейной гидрофизики и природных катастроф, ФГБУН «Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева» ДВО РАН, доктор физико-математических наук

 tgtalipova@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-3828-6406 A-1972-2014 7003446660 1390-3940 Kurkin A. A. Куркин А. А.
Russian Federation

проректор по научной работе, заведующий кафедрой «Прикладная математика», ФГБОУВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева»; ведущий научный сотрудник лаборатории нелинейной гидрофизики и природных катастроф, ФГБУН «Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева» ДВО РАН, доктор физико-математических наук, профессор РАН

 aakurkin@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-5092-0302 I-3670-2013 7004951110 8949-9088 Pelinovsky E. N. Пелиновский Е. Н.
Russian Federation

главный научный сотрудник, ФГБОУВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева»; главный научный сотрудник лаборатории нелинейной гидрофизики и природных катастроф, ФГБУН «Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева» ДВО РАН; профессор, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», доктор физико-математических наук, профессор

 pelinovsky@gmail.com Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R. E. Alekseev Nizhny Novgorod Russia Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева Нижний Новгород Россия V. I. Il'ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences Vladivostok Russia Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева ДВО РАН Владивосток Россия A. V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences Nizhny Novgorod Russia Институт прикладной физики им. А. В. Гапонова-Грехова РАН Нижний Новгород Россия HSE University Moscow Russia Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» Москва Россия 31 10 2023 39 5 599 616 18 03 2023 18 04 2023 05 07 2023 Copyright ©; 2023, Kokoulina M.V., Kurkina O.E., Talipova T.G., Kurkin A.A., Pelinovsky E.N. Copyright ©; 2023, Кокоулина М.В., Куркина О.Е., Талипова Т.Г., Куркин А.А., Пелиновский Е.Н. 2023 Kokoulina M.V., Kurkina O.E., Talipova T.G., Kurkin A.A., Pelinovsky E.N. Кокоулина М.В., Куркина О.Е., Талипова Т.Г., Куркин А.А., Пелиновский Е.Н. https://xn--c1agq7a.xn--p1ai/repository/issues/2023/05/03/

Purpose. The study is aimed at constructing the atlas, or a set of charts, for kinematic and nonlinear parameters of internal waves of the lowest mode in the Sea of Japan for mapping the region according to possible wave forms, and for determining polarities (elevation or depression) and limiting amplitudes of solitary internal waves.

Methods and Results. Based on hydrological data for the long-term average seasons derived from the climatological atlas WOA18, the seasonal features of density stratification of the Sea of Japan waters and the related kinematic and nonlinear parameters of internal waves governed by the environment are considered. For this purpose, the numerical solutions of a linear boundary value problem for internal waves are constructed that results in determining the wave phase velocities and the vertical structure (mode) of the wave fields for each calculation point. This basis allows numerical construction of the remaining characteristics, namely, the dispersion parameter, the quadratic and cubic nonlinearity parameters which make it possible to classify the localized non-radiating internal waves.

Conclusions. The atlas is intended both for express assessing the internal wave characteristics, forecasting possible scenarios of their generation and transformation, and for more detailed modeling of their propagation. The estimates obtained can also be used to analyze the effect of internal waves on the propagation of acoustic signals in the water column, the redistribution of suspended particles including nutrients and living organisms, and the transport of bottom sediments.

Цель. Создание атласа, состоящего из набора карт кинематических и нелинейных параметров внутренних волн в Японском море, позволяющих выполнить зонирование акватории по возможным типам волн и определить полярности и предельные амплитуды генерируемых уединенных волн, – цель настоящей работы.

Методы и результаты. На основе гидрологических данных для среднемноголетних сезонов из климатологического атласа WOA18 рассматриваются сезонные особенности плотностной стратификации вод Японского моря и связанные с ними определяемые средой кинематические и нелинейные параметры внутренних волн. Для этого строятся численные решения линейной краевой задачи для внутренних волн, в результате для каждой расчетной точки определяются фазовая скорость волн низшей моды и вертикальная структура (мода) волновых полей, а на их основе численно строятся остальные характеристики – параметр дисперсии, параметры квадратичной и кубической нелинейности, позволяющие классифицировать локализованные неизлучающие внутренние волны.

Выводы. Атлас предназначен как для экспресс-оценок характеристик внутренних волн, прогноза возможных сценариев их генерации и трансформации, так и для более детального моделирования их распространения. Полученные оценки также могут использоваться для анализа влияния внутренних волн на распространение акустических сигналов в толще вод, перераспределение взвешенных частиц, включая питательные вещества и живые организмы, транспорт донных наносов.

 density stratification internal waves Sea of Japan стратификация плотности внутренние волны Японское море The work was supported by the Laboratory of Nonlinear Hydrophysics and Natural Disasters of the V. I. Il'ichev Pacific Oceanological Institute, FEB of RAS, grant of the Ministry of Science and Higher Education of Russian Federation (agreement No. 075-15-2022-1127 dated July 1, 2022). Работа выполнена при поддержке лаборатории нелинейной гидрофизики и природных катастроф ТОИ им. В. И. Ильичева ДВО РАН, грант Министерства науки и высшего образования РФ (соглашение № 075-15-2022-1127 от 01.07.2022 г.).

Текст статьи не включен.

Список литературы GarwoodJ. C. MusgraveR. C. LucasA. J. Life in Internal Waves Oceanography 2020 33 3 38 49 10.5670/oceanog.2020.313 WangT. Internal Solitary Wave Activities near the Indonesian Submarine Wreck Site Inferred from Satellite Images Journal of Marine Science and Engineering 2022 10 2 197 10.3390/jmse10020197 LiJ. ZhangQ. ChenT. Numerical Investigation of Internal Solitary Wave Forces on Submarines in Continuously Stratified Fluids Journal of Marine Science and Engineering 2021 9 12 1374 10.3390/jmse9121374 ChenM. Experimental study of forces on a multi-column floating platform in internal solitary waves Applied Ocean Research 2018 78 192 200 10.1016/j.apor.2018.06.014 Chin-BingS. A. Effects on acoustics caused by ocean solitons, Part B: Acoustics Nonlinear Analysis: Theory, Methods & Applications 2009 71 12 e2194 e2204 10.1016/j.na.2009.04.069 DudaT. F. Internal tide and nonlinear internal wave behavior at the continental slope in the northern south China Sea IEEE Journal of Oceanic Engineering 2004 29 4 1105 1130 10.1109/JOE.2004.836998 ShroyerE. L. MoumJ. N. NashJ. D. Mode 2 waves on the continental shelf: Ephemeral components of the nonlinear internal wavefield Journal of Geophysical Research: Oceans 2010 115 C7 C07001 10.1029/2009JC005605 TalipovaT. Internal Wave Breathers in the Slightly Stratified Fluid Microgravity Science and Technology 2020 32 69 77 10.1007/s12217-019-09738-2 ДолгихГ. И. Интенсивные волновые боры на осеннем пикноклине шельфовых вод залива Петра Великого Японского моря Доклады Академии наук 2018 479 2 200 205 10.7868/S0869565218080194 LeeJ. H. Episodes of nonlinear internal waves in the northern East China Sea Geophysical Research Letters 2006 33 18 L18601 10.1029/2006GL027136 KurkinaO. Mapping the internal wave field in the Baltic Sea in the context of sediment transport in shallow water Journal of Coastal Research 2011 64 2042 2047 KurkinaO. Propagation regimes and populations of internal waves in the Mediterranean Sea basin Estuarine, Coastal and Shelf Science 2017 185 44 54 10.1016/j.ecss.2016.12.003 KurkinaO. Kinematic parameters of internal waves of the second mode in the South China Sea Nonlinear Processes in Geophysics 2017 24 4 645 660 10.5194/npg-24-645-2017 KurkinaO. The impact of seasonal changes in stratification on the dynamics of internal waves in the Sea of Okhotsk Estonian Journal of Earth Sciences 2017 66 4 238 255 10.3176/earth.2017.20 ФилотовН. Н. Состояние и перспективы исследований гидрофизических процессов и экосистем внутренних водоемов (обзор) Фундаментальная и прикладная гидрофизика 2019 12 1 3 14 10.7868/S2073667319010015 ЛавроваО. Ю. МитягинаМ. И. СабининК. Д. Исследование особенностей генерации и распространения внутренних волн в бесприливных морях по данным спутниковой радиолокации Доклады Академии наук 2011 436 3 407 411 NDJRTD GrimshawR. Simulation of the Transformation of Internal Solitary Waves on Oceanic Shelves Journal of Physical Oceanography 2004 34 12 2774 2791 10.1175/JPO2652.1 ZhangW. Internal solitary waves control offshore extension of mud depocenters on the NW Iberian shelf Marine Geology 2019 409 15 30 10.1016/j.margeo.2018.12.008