Russian Journal of Earth Sciences Russian Journal of Earth Sciences Russian Journal of Earth Sciences 1681-1208 65624 10.2205/2023ES000869 byeymh ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ ORIGINAL ARTICLES ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Specific Features of Internal Waves Manifestation in the Near Mouth Zone of the Danube by High-ResolutionSatellite Data Особенности проявления внутренних волн в приустьевой зоне Дуная по спутниковым данным высокого разрешения https://orcid.org/0000-0001-7856-623X Медведева Алеся Викторовна Medvedeva Alesia Viktorovna Suomi-NPP@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-8696-9722 Михайличенко Тамара Витальевна Mikhailichenko Tamara Vitalievna goldpineapple2020@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-1033-5678 Станичный Сергей Владимирович Stanichny Sergey Vladimirovich sstanichny@mail.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-4390-4013 Булатов Виталий Васильевич Bulatov Vitaly Vasiljevich internalwave@mail.ru

доктор физико-математических наук;доктор экономических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;doctor of economic sciences;

 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Морской гидрофизический институт РАН» Севастополь Россия Federal State Budget Scientific Institution Federal Research Centre «Marine Hydrophysical Institute of RAS» Sevastopol Russian Federation Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Морской гидрофизический институт РАН» Севастополь Россия Federal State Budget Scientific Institution Federal Research Centre «Marine Hydrophysical Institute of RAS» Sevastopol Russian Federation Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Морской гидрофизический институт РАН» Севастополь Россия Federal State Budget Scientific Institution Federal Research Centre «Marine Hydrophysical Institute of RAS» Sevastopol Russian Federation Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Института проблем механики им. А. Ю. Ишлинского Российской академии наук Москва Россия Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics RAS Moscow Russian Federation 30 12 2023 30 12 2023 23 6 1 13 19 06 2023 30 08 2023 https://rjes.ru/en/nauka/article/65624/view

Для приустьевой зоны Дуная рассмотрены механизмы проявления внутренних волн в спутниковых данных оптического диапазона. Выделены 3 основных механизма проявления внутренних волн – ранее описанные динамический (за счет изменения шероховатости морской поверхности в конвергентных зонах, создаваемых движущейся внутренней волной), сликовый – когда в зонах конвергенции скапливаются поверхностно активные вещества, и новый – за счет изменения яркости морской поверхности при модуляции внутренней волной толщины рассеивающего слоя. Для анализа были использованы данные сканера OLI Landsat-8 за 2015–2019 годы. Показано, что в различных ситуациях внутренние волны могут проявляться либо за счет различных механизмов, либо только за счет какого-то одного. Построены суммарные карты проявлений внутренних волн в исследуемом районе. Дополнительно рассмотрены ситуации с квазисинхронными данными MSI Sentinel-2 и C-SAR Sentinel-1, на которых отображались пакеты внутренних волн. Подбор таких пар позволил оценить фазовые скорости внутренних волн, которые составили от 0,05 м/с (0,19 км/ч) до 0,95 м/с (3,43 км/ч) в различных гидрометеорологических ситуациях. Представлены примеры трансформации фронта внутренних волн на субмезомасштабных вихрях.

The mechanisms of manifestation of internal waves in satellite data of the optical range are considered for the mouth area of the Danube. Three main mechanisms for the manifestation of internal waves are identified – the previously described dynamic (due to a change in the roughness of the sea surface in convergent zones created by a moving internal wave), slick – when surfactants accumulate in convergence zones, and a new one – change in the brightness of the sea surface defined by scattering layer thickness modulation by internal waves. Data from the OLI Landsat-8 scanner for 2015–2019 were used for the analysis. It is shown that in different situations, internal waves can manifest themselves either due to various mechanisms or only due to one of them. Summary maps of manifestations of internal waves in the study area were constructed. Additionally, the situations with quasi-synchronous data of MSI Sentinel-2 and C-SAR Sentinel-1, which displayed the same packets of internal waves, are considered. The selection of such pairs made it possible to estimate the phase velocities of internal waves, which ranged from 0.05 m/s (0.19 km/h) to0.95 m/s (3.43 km/h) in various hydrometeorological situations. Examples of internal wavefront transformation on submesoscale eddies are presented.

 Черное море Дунай устье Дуная спектральные характеристики внут-ренние волны оптические изображения спутниковые данные скорости внутренних волн OLI Landsat-8 Black Sea Danube Danube mouth spectral characteristics internal waves opticalimages satellite data internal wave velocities OLI Landsat-8 Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ No23-21-00194 «Аналитические методы математического моделирования волновой динамики неоднородных гидрофизических сред» The work was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation grant No. 23-21-00194 “Analytical methods of mathematical modeling of wave dynamics of inhomogeneous hydrophysical media”

Иванов В. А., Серебряный А. Н. Короткопериодные внутренние волны в прибрежной зоне бесприливного моря // Известия Академии наук СССР. Физика атмосферы и океана. — 1985. — Т. 21, No 6. — С. 648—656. Alpers W. Theory of radar imaging of internal waves // Nature. — 1985. — Vol. 314, no. 6008. — P. 245–247. — DOI: 10.1038/314245a0. Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Сабинин К. Д. Возможные механизмы генерации внутренних волн в северо-восточной части Черного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. —2008. — Т. 2, No 5. — С. 128—136. Bondur V. G., Sabinin K. D., Grebenyuk Y. V. Generation of inertia-gravity waves on the island shelf // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. — 2015. — Vol. 51, no. 2. — P. 208–213. — DOI: 10.1134/S0001433815020036. Митягина М. И., Лаврова О. Ю. Спутниковые наблюдения поверхностных проявлений внутренних волн в морях без приливов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. — 2010. — Т. 7, No 1. —С. 260—272. Bondur V. G., Serebryany A. N., Zamshin V. V.,et al.Intensive Internal Waves with Anomalous Heights in the BlackSea Shelf Area // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. — 2019. — Vol. 55, no. 1. — P. 99–109. — DOI: 10.1134/S000143381901002X. Серебряный А. Н., Иванов В. А. Исследования внутренних волн в Черном море с океанографической платформы МГИ // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. — 2013. — Т. 6, No 3. — С. 34—45. Bulatov V. V., Ponomarev A. N. About the Possibility of Improving the Image Quality of Laser Location in the Process of Remote Sensing of the Water Surface // Processes in GeoMedia-Volume VI. — Springer International Publishing,2023. — P. 277–282. — DOI: 10.1007/978-3-031-16575-7_26. Alpers W. Theory of radar imaging of internal waves // Nature. — 1985. — Vol. 314, no. 6008. — P. 245–247. — DOI: 10.1038/314245a0. Copernicus Open Access Hub. — URL: https://scihub.copernicus.eu/dhus/%5C#/home (visited on 2022). Bondur V. G., Sabinin K. D., Grebenyuk Y. V. Generation of inertia-gravity waves on the island shelf//Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. — 2015. — Vol. 51, no. 2. — P. 208–213. — DOI: 10.1134/S0001433815020036. Eckart C. Internal Waves in the Ocean//The Physics of Fluids. — 1961. — Vol. 4, no. 7. — P. 791–799. — DOI: 10.1063/1.1706408.EOSDIS. Bondur V. G., Serebryany A. N., Zamshin V. V.,et al.Intensive Internal Waves with Anomalous Heights in the BlackSea Shelf Area // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. — 2019. — Vol. 55, no. 1. — P. 99–109. — DOI: 10.1134/S000143381901002X. Worldview. — URL: https://worldview.earthdata.nasa.gov/ (visited on 2022). Bulatov V. V., Ponomarev A. N. About the Possibility of Improving the Image Quality of Laser Location in the Process of Remote Sensing of the Water Surface//Processes in GeoMedia-Volume VI. — Springer International Publishing,2023. — P. 277–282. — DOI: 10.1007/978-3-031-16575-7_26. Ivanov V. A., Serebryany A. N. Short-period internal waves in the coastal zone of a tidal sea // Izvestiya USSR Academy of Sciences. Physics of the atmosphere and ocean. — 1985. — Vol. 21, no. 6. — P. 648–656. Copernicus Open Access Hub. — URL: https://scihub.copernicus.eu/dhus/%5C#/home (visited on 2022). Ivanov V. A., Shul’ga T. Y., Bagaev A. V.,et al. Internal Waves on the Black Sea Shelf near the Heracles Peninsula: Modeling and Observation // Physical Oceanography. — 2019. — Vol. 26, no. 4. — DOI: 10.22449/1573-160X-2019-4-288-304. Eckart C. Internal Waves in the Ocean//The Physics of Fluids. — 1961. — Vol. 4, no. 7. — P. 791–799. — DOI: 10.1063/1.1706408. Khimchenko E., Ostrovskii A., Klyuvitkin A., et al. Seasonal Variability of Near-Inertial Internal Waves in the Deep Central Part of the Black Sea // Journal of Marine Science and Engineering. — 2022. — Vol. 10, no. 5. — P. 557. —DOI: 10.3390/jmse10050557. EOSDIS. Worldview. — URL: https://worldview.earthdata.nasa.gov/ (visited on 2022). Lavrova O., Mityagina M. Satellite Survey of Internal Waves in the Black and Caspian Seas // Remote Sensing. — 2017. —Vol. 9, no. 9. — P. 892. — DOI: 10.3390/rs9090892. Ivanov V. A., Shul’ga T. Y., Bagaev A. V., et al. Internal Waves on the Black Sea Shelf near the Heracles Peninsula: Modeling and Observation // Physical Oceanography. — 2019. — Vol. 26, no. 4. — DOI: 10.22449/1573-160X-2019-4-288-304. Lavrova O. Y., Mityagina M. I., Sabinin K. D. Possible mechanisms for generating internal waves in the northeastern part of the Black Sea // Sovremennyye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. — 2008. — Vol. 2,no. 5. — P. 128–136. Khimchenko E., Ostrovskii A., Klyuvitkin A.,et al. Seasonal Variability of Near-Inertial Internal Waves in the Deep Central Part of the Black Sea//Journal of Marine Science and Engineering. — 2022. — Vol. 10, no. 5. — P. 557. —DOI: 10.3390/jmse10050557. Lavrova O. Y., Mityagina M. I., Serebryany A. N.,et al.Internal waves in the Black Sea: satellite observations and in-situmeasurements // Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water Regions 2014. — SPIE,2014. — DOI: 10.1117/12.2067047. Lavrova O., Mityagina M. Satellite Survey of Internal Waves in the Black and Caspian Seas//Remote Sensing. —2017. — Vol. 9, no. 9. — P. 892. — DOI: 10.3390/rs9090892. Mityagina M. I., Lavrova O. Y. Radar survey of internal waves surface manifestations in non-tidal seas // Sovremennyye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. — 2010. — Vol. 7, no. 1. — P. 260–272. Lavrova O. Y., Mityagina M. I., Serebryany A. N.,et al. Internal waves in the Black Sea: satellite observations and in-situ measurements // Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water Regions 2014. — SPIE,2014. — DOI: 10.1117/12.2067047. Nash J. D., Moum J. N. River plumes as a source of large-amplitude internal waves in the coastal ocean // Nature. —2005. — Vol. 437, no. 7057. — P. 400–403. — DOI: 10.1038/nature03936. Nash J. D., Moum J. N. River plumes as a source of large-amplitude internal waves in the coastal ocean // Nature. —2005. — Vol. 437, no. 7057. — P. 400–403. — DOI: 10.1038/nature03936. Navionics. — URL: https://www.navionics.com/ (visited on 2022). Navionics. — URL: https://www.navionics.com/ (visited on 2022). Robinson I. S. Measuring the oceans from space: The Principles and Methods of Satellite Oceanography. — Springer,2004. — 716 p. Robinson I. S. Measuring the oceans from space: The Principles and Methods of Satellite Oceanography. — Springer,2004. — 716 p. Sabinin K. D., Serebryanyi A. N., Nazarov A. A. Intensive internal waves in the World Ocean // Oceanology. — 2004. —Vol. 44, no. 6. — P. 753–758. Sabinin K. D., Serebryanyi A. N., Nazarov A. A. Intensive internal waves in the World Ocean//Oceanology. — 2004. —Vol. 44, no. 6. — P. 753–758. Sentinelhub Playground. — URL: https://apps.sentinel-hub.com/sentinel-playground/ (visited on 2022). Sentinelhub Playground. — URL: https://apps.sentinel-hub.com/sentinel-playground/ (visited on 2022). Serebryany A. N., Ivanov V. A. Study of Internal Waves in the Black Sea from Oceanography Platform of Marine Hydrophysical Institute // Fundamental and applied hydrophysics. — 2013. — Vol. 6, no. 3. — P. 34–45. USGS. EarthExplorer. — URL: https://earthexplorer.usgs.gov/ (visited on 2022). USGS. EarthExplorer. — URL: https://earthexplorer.usgs.gov/ (visited on 2022).