Цель. С помощью данных реанализов метеорологических и гидрофизических полей, а также численных экспериментов с трехмерной бароклинной гидродинамической моделью исследовать особенности реакции полей уровня моря и течений в системе Северного и Балтийского морей на воздействие изменений атмосферного давления и касательного напряжения трения ветра во время формирования большого балтийского затока 2014 г. – цель настоящей работы.
Методы и результаты. Для достижения цели проводится: разложение гидрометеорологических полей на комплексные естественные ортогональные функции; взаимный корреляционный и взаимный вейвлет-анализ между главными компонентами разложения полей; спектральный, взаимный корреляционный и взаимный спектральный анализы колебаний течений и касательного напряжения трения ветра; моделируются свободные колебания уровня, и их спектральная структура сравнивается со спектрами колебаний течений во время большого затока.
Выводы. Во время формирования и распространения большого затока в 2014 г. основная передача энергии от барических образований к движению водных масс осуществлялась в диапазоне периодов нескольких недель, в то время как в год без затока – в диапазоне нескольких суток. Реакция водных масс на воздействие анемобарических сил во время большого затока происходит в виде низкочастотных волновых процессов, имеющих признаки как прогрессивных, так и стоячих мод волнового движения. Анализ синоптической ситуации над Северной Атлантикой и результатов численного гидродинамического моделирования свободных колебаний уровня в системе Северного и Балтийского морей показал, что самые большие градиенты уровня моря между прол. Каттегат и юго-западной Балтикой, а также наибольшие скорости течений в Датских проливах во время большого балтийского затока наблюдались 11 декабря 2014 г., когда произошло резкое замедление движения глубокого атмосферного циклона до 1,0 м/с и его скорость сравнялась с фазовыми скоростями свободных низкочастотных волн в Северном и Балтийском морях, что позволяет в дальнейшем исследовать гипотезу о резонансном механизме генерации больших балтийских затоков.
Purpose. The purpose of the work is to study the features of response of sea level fields and currents in the system of the North and Baltic seas to the impact of changes in the atmospheric pressure and tangential wind stress during the formation of Major Baltic inflow in 2014, based on the data from reanalysis of meteorological and hydrophysical fields, as well as numerical experiments using a three-dimensional baroclinic hydrodynamic model.
Methods and Results. To achieve the stated goal, the following procedures were fulfilled: decomposition of hydrometeorological fields into complex natural orthogonal functions; cross-correlation and cross-wavelet analysis between the main components of field decomposition; spectral, cross-correlation and cross-spectral analysis of current oscillations and tangential wind stress; free level oscillations were modeled, and their spectral structure was compared to the spectra of current oscillations during a large inflow.
Conclusions. During the formation and propagation of Major Baltic inflow in 2014, the main energy transfer from the baric formations to the movement of water masses took place in the range of several weeks, while in a year without inflow – in the range of several days. During the large inflow, the water mass response to the impact of anemobaric forces occurred in the form of low-frequency wave processes which had the signs of progressive and standing modes of wave motion. The analysis both of synoptic situation over the North Atlantic and results of numerical hydrodynamic modeling of free level fluctuations in the system of the North and Baltic seas has shown that the largest sea level gradients between the Kattegat Strait and the southwestern Baltic, as well as the highest current velocities in the Danish Straits were observed during the Major Baltic inflow, on December 11, 2014 when the movement of deep atmospheric cyclone slowed down sharply up to 1.0 m/s, and its speed became equal to the phase velocities of free low-frequency waves in the North and Baltic seas. This fact makes it possible to investigate further the hypothesis about the resonance mechanism for the generation of Major Baltic inflows.