Морской гидрофизический институт Российской академии наук (Лаборатория морских полярных исследований, Ведущий инженер)
сотрудник с 01.01.2021 по настоящее время
Россия
УДК 55 Геология. Геологические и геофизические науки
УДК 550.34 Сейсмология
УДК 550.383 Главное магнитное поле Земли
ГРНТИ 37.01 Общие вопросы геофизики
ГРНТИ 37.15 Геомагнетизм и высокие слои атмосферы
ГРНТИ 37.25 Океанология
ГРНТИ 37.31 Физика Земли
ГРНТИ 38.01 Общие вопросы геологии
ГРНТИ 36.00 ГЕОДЕЗИЯ. КАРТОГРАФИЯ
ГРНТИ 37.00 ГЕОФИЗИКА
ГРНТИ 38.00 ГЕОЛОГИЯ
ГРНТИ 39.00 ГЕОГРАФИЯ
ГРНТИ 52.00 ГОРНОЕ ДЕЛО
ОКСО 05.00.00 Науки о Земле
ББК 26 Науки о Земле
ТБК 63 Науки о Земле. Экология
BISAC SCI SCIENCE
В настоящей работе исследуется процесс образования нелинейных внутренних волн (НВВ) при числе Фруда около 1 (называемый также транскритический режим) в проливе Карские Ворота. Анализ механизмов генерации НВВ выполнен на основе обработки данных натурных измерений экспедиции «Плавучий университет-2023» в июле 2023 г., а также данных приливной модели Arc2kmTM. Используя рассчитанные по натурным данным линейные фазовые скорости внутренних волн первой моды и результат приливной модели были оценены значения числа Фруда в проливе и определена его временная изменчивость. На протяжении приливного цикла площадь участков пролива с транскритическими и сверхкритическими (𝐹𝑟 > 1) значениями числа Фруда может существенно увеличиваться. В ряде районов пролива благоприятные для генерации НВВ условия наблюдаются дважды за приливной период главной полусуточной гармоники 𝑀2 (12,42 ч) или 4 раза в сутки. Анализ синхронных измерений с борта дрейфующего судна показал, что режим потока в ходе 8-часового периода последовательно изменился от докритических (𝐹𝑟 < 1) к транскритическим и далее вернулся к докритическим значениям. Общее количество цугов НВВ и выраженных уединенных колебаний, а также их высота и крутизна существенно увеличились в период ослабления приливных течений при докритических значениях числа Фруда, качественно соответствуя теории образования и распространения НВВ в транскритическом режиме.
нелинейные внутренние волны, механизмы генерации внутренних волн, транскритический режим, запрепятственные волны, число Фруда, пролив Карские Ворота, Арктика
1. Лавренов И. В. и Морозов Е. Г. Поверхностные и внутренние волны в арктических морях. — СПб. : Гидрометеоиздат, 2002. — 364 с.
2. Свергун Е. И., Зимин А. В., Атаджанова О. А. и др. Изменчивость фронтальных разделов и короткопериодные внутренние волны в Баренцевом и Карском морях по данным спутниковых наблюдений за тёплый период 2007 года // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. — 2018. — Т. 15, № 4. — С. 181—188. — https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-4-181-188.
3. Свергун Е. И., Коник А. А., Родионов А. А. и др. Короткопериодная изменчивость гидрофизических полей и процессов в Четвёртом Курильском проливе по данным экспедиционных исследований // Подводные исследования и робототехника. — 2022. — Т. 42, № 4. — С. 53—61. — https://doi.org/10.37102/1992-4429_2022_42_04_05.
4. Bukatov A. A., Solovei N. M. and Pavlenko E. A. Free Short-Period Internal Waves in the Arctic Seas of Russia // Physical Oceanography. — 2021. — Vol. 28, no. 6. — P. 599–611. — https://doi.org/10.22449/1573-160X-2021-6-599-611.
5. Clarke S. R. and Grimshaw R. H. J. Resonantly generated internal waves in a contraction // Journal of Fluid Mechanics. — 1994. — Vol. 274. — P. 139–161. — https://doi.org/10.1017/s0022112094002077.
6. Cushman-Roisin B. and Beckers J. M. Introduction to geophysical fluid dynamics physical and numerical aspects. — Academic Press, 2011. — 828 p.
7. da Silva J. C. B. and Helfrich K. R. Synthetic Aperture Radar observations of resonantly generated internal solitary waves at Race Point Channel (Cape Cod) // Journal of Geophysical Research: Oceans. — 2008. — Vol. 113, no. C11. — https://doi.org/10.1029/2008jc005004.
8. Gerkema T. and Zimmerman J. T. F. An introduction to internal waves. — Texel : Royal NIOZ, 2008. — 207 p.
9. Greene C. A., Erofeeva S., Padman L., et al. Tide Model Driver for MATLAB // Journal of Open Source Software. — 2024. — Vol. 9, no. 95. — P. 6018. — https://doi.org/10.21105/joss.06018.
10. Grimshaw R. H. J. and Smyth N. Resonant flow of a stratified fluid over topography // Journal of Fluid Mechanics. — 1986. — Vol. 169. — P. 429–464. — https://doi.org/10.1017/s002211208600071x.
11. Jackson C. R., Silva J. C. B. Da and Jeans G. The Generation of Nonlinear Internal Waves // Oceanography. — 2012. — Vol. 25, no. 2. — P. 108–123. — https://doi.org/10.5670/oceanog.2012.46.
12. Kopyshov I. O., Kozlov I. E., Shiryborova A. I., et al. Properties of Short-Period Internal Waves in the Kara Gates Strait Revealed from Spaceborne SAR Data // Russian Journal of Earth Sciences. — 2023. — Vol. 23, no. 5. — ES0210. — https://doi.org/10.2205/2023es02si10.
13. Kozlov I., Kudryavtsev V., Zubkova E. V., et al. Characteristics of short-period internal waves in the Kara Sea inferred from satellite SAR data // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. — 2015. — Vol. 51, no. 9. — P. 1073–1087. — https://doi.org/10.1134/s0001433815090121.
14. Kozlov I. E., Kopyshov I. O., Frey D. I., et al. Multi-Sensor Observations Reveal Large-Amplitude Nonlinear Internal Waves in the Kara Gates, Arctic Ocean // Remote Sensing. — 2023. — Vol. 15, no. 24. — P. 5769. — https://doi.org/10.3390/rs15245769.
15. Li Q., Wu H., Yang H., et al. A numerical simulation of the generation and evolution of nonlinear internal waves across the Kara Strait // Acta Oceanologica Sinica. — 2019. — Vol. 38, no. 5. — P. 1–9. — https://doi.org/10.1007/s13131-019-1437-z.
16. Maxworthy T. A note on the internal solitary waves produced by tidal flow over a three-dimensional ridge // Journal of Geophysical Research: Oceans. — 1979. — Vol. 84, no. C1. — P. 338–346. — https://doi.org/10.1029/JC084iC01p00338.
17. Melville W. K. and Helfrich K. R. Transcritical two-layer flow over topography // Journal of Fluid Mechanics. — 1987. — Vol. 178. — P. 31–52. — https://doi.org/10.1017/s0022112087001101.
18. Morozov E. G. Oceanic Internal Tides: Observations, Analysis and Modeling. — Switzerland : Springer International Publishing, 2018. — https://doi.org/10.1007/978-3-319-73159-9.
19. Morozov E. G., Kozlov I. E., Shchuka S. A., et al. Internal tide in the Kara Gates Strait // Oceanology. — 2017. — Vol. 57, no. 1. — P. 8–18. — https://doi.org/10.1134/s0001437017010106.
20. Morozov E. G., Parrilla-Barrera G., Velarde M. G., et al. The straits of Gibraltar and Kara Gates: a comparison of internal tides // Oceanologica Acta. — 2003. — Vol. 26, no. 3. — P. 231–241. — https://doi.org/10.1016/s0399-1784(03)00023-9.
21. Rippeth T. P., Vlasenko V., Stashchuk N., et al. Tidal Conversion and Mixing Poleward of the Critical Latitude (an Arctic Case Study) // Geophysical Research Letters. — 2017. — Vol. 44, no. 24. — P. 12349–12357. — https://doi.org/10.1002/2017gl075310.
22. Vlasenko V., Stashchuk N., Hutter K., et al. Nonlinear internal waves forced by tides near the critical latitude // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. — 2003. — Vol. 50, no. 3. — P. 317–338. — https://doi.org/10.1016/s0967-0637(03)00018-9.
23. Zimin A., Kozlov I. and Kopyshov I. Temperature, Salinity, Depth data in the Kara Gates Strait in July 2023, Arctic Ocean. — Version 1. — 2026. — https://doi.org/10.17632/tr8fywy68r. — In press.
