аспирант
Долгопрудный, г. Москва и Московская область, Россия
Московский физико-технический институт
Санкт-Петербургский государственный университет
УДК 551.46.01 Общетеоретические вопросы
УДК 551.465.11 Общая гидродинамическая теория моря
УДК 551.465 Структура морских вод. Гидродинамика и циркуляция морских вод
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 работе рассматривается задача о поведении круглого в плане эллипсоидального вихря океана во внешнем бароклинном потоке с вертикальным сдвигом. Установлено, что время жизни вихря при фиксированных начальных условиях для его параметров сильно зависит от параметра внешнего сдвига. В зависимости от времени жизни вихря, изображающая точка пространства внешних параметров может находиться в одной из трех зон: (1) зона выживания, когда время жизни вихря стремится к бесконечности, (2) зона конечного времени жизни вихря и (3) зона вытягивания, где время жизни вихря стремится к нулю. При некотором значении сдвига скорости бесконечное время жизни вихря становится конечным. Такое значение сдвига, соответствующее границе между зонами (1) и (2), характеризуется как критическое. Критический сдвиг, в свою очередь, зависит от начальных геометрических параметров ядра вихря. В работе также исследуется эволюция энергетики вихря. Показано, что при вытягивании вихря бароклинным потоком убывает полная механическая энергия как ядра, так и всего вихря, а также что квазигеострофический баланс остаётся справедливым для всех трех режимов поведения.
эллипсоидальный вихрь, время жизни вихря, критический сдвиг, энергия вихря, число Россби
1. Арутюнян Д. А. и Жмур В. В. Режимы поведения квазигеострофического эллипсоидального вихря на горизонтальном потоке с вертикальным сдвигом // Океанология. — 2025. — Т. 65, № 4. — С. 14—34. — https://doi.org/10.31857/S0030157425040024. — EDN: https://elibrary.ru/XMHRAH. EDN: https://elibrary.ru/YSPPSG
2. Жмур В. В. Мезомасштабные вихри в океане. — Москва : ГЕОС, 2011. — С. 290.
3. Жмур В. В. и Арутюнян Д. А. Перераспределение энергии при горизонтальном вытягивании океанских вихрей баротропными течениями // Океанология. — 2023. — Т. 63, № 1. — С. 3—19. — https://doi.org/10.31857/S0030157423010185. — EDN: https://elibrary.ru/AFRQHI.
4. Жмур В. В., Белоненко Т. В., Новоселова Е. В. и др. О вытягивании мезомасштабных вихрей в филаменты и распределении их на поверхности океана // Известия вузов. Радиофизика. — 2023a. — Т. 66, № 2/3. — С. 104—121. — https://doi.org/10.52452/00213462_2023_66_02_104. EDN: https://elibrary.ru/DCIBNC
5. Жмур В. В., Белоненко Т. В., Новоселова Е. В. и др. Приложение к реальному океану теории трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением // Океанология. — 2023b. — Т. 63, № 2. — С. 211—223. — https://doi.org/10.31857/S0030157423020156. — EDN: https://elibrary.ru/MAWHPW.
6. Жмур В. В. и Панкратов К. К. Динамика эллипсоидального приповерхностного вихря в неоднородном потоке // Океанология. — 1989. — Т. 29, № 2. — С. 205—211.
7. Жмур В. В., Травкин В. С., Белоненко Т. В. и др. Трансформация кинетической и потенциальной энергии при вытягивании мезомасштабного вихря // Морской гидрофизический журнал. — 2022. — Т. 38, 5 (227). — С. 466—480. — https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-5-466-480. EDN: https://elibrary.ru/MJMZVU
8. Жмур В. В. и Щепеткин А. Ф. Эволюция эллипсоидального вихря в стратифицированном океане в приближении f-плоскости // Известия АН СССР. ФАО. — 1991. — Т. 27, № 5. — С. 492—503. — URL: https://istina.ipmnet.ru/publications/article/394868173/.
9. Монин А. С. и Озмидов Р. В. Океанская турбулентность. — Ленинград : Гидрометеоиздат, 1981. — С. 376. — URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_001036846/.
10. Тихонов А. Н. и Самарский А. А. Уравнения математической физики. — 5-е. — Москва : Наука, 1977. — С. 736. — URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=468275.
11. Чаплыгин С. А. О пульсирующем цилиндрическом вихре // Труды отделения физических наук Общества любителей естествознания / под ред. Н. Е. Жуковского и П. В. Преображенского. — Москва, 1899. — Т. 10, № 1. — С. 13—22. — URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_009791811/.
12. Dritschel D. G., Reinaud J. N. and McKiver W. J. The quasi-geostrophic ellipsoidal vortex model // Journal of Fluid Mechanics. — 2004. — Vol. 505. — P. 201–223. — https://doi.org/10.1017/S0022112004008377. EDN: https://elibrary.ru/XRPTJK
13. Kida S. Motion of an elliptic vortex in uniform shear flow // Journal of the Physical Society of Japan. — 1981. — Vol. 50, no. 10. — P. 3517–3520. — https://doi.org/10.1143/JPSJ.50.3517.
14. Kirchhoff G. Vorlesungen über mathematische Physik: Mechanik. — Leipzig : Taubner, 1876. — URL: https://archive.org/details/vorlesungenberm02kircgoog/page/n18/mode/2up.
15. McKiver W. J. and Dritschel D. G. The motion of a fluid ellipsoid in a general linear background flow // Journal of Fluid Mechanics. — 2003. — Vol. 474. — P. 147–173. — https://doi.org/10.1017/S0022112002002859. EDN: https://elibrary.ru/SZPBJB
16. McKiver W. J. and Dritschel D. G. The stability of a quasi-geostrophic ellipsoidal vortex in a background shear flow // Journal of Fluid Mechanics. — 2006. — Vol. 560. — P. 1–17. — https://doi.org/10.1017/S0022112006000462. EDN: https://elibrary.ru/XSVDKX
17. McKiver W. J. and Dritschel D. G. Balanced solutions for an ellipsoidal vortex in a rotating stratified flow // Journal of Fluid Mechanics. — 2016. — Vol. 802. — P. 333–358. — https://doi.org/10.1017/jfm.2016.462. EDN: https://elibrary.ru/WSNSXF
18. Meacham S. P., Pankratov K. K., Shchepetkin A. F., et al. The interaction of ellipsoidal vortices with background shear flows in a stratified fluid // Dynamics of Atmospheres and Oceans. — 1994. — Vol. 21, no. 2/3. — P. 167–212. — https://doi.org/10.1016/0377-0265(94)90008-6. EDN: https://elibrary.ru/PSCJZF
19. Polvani L. M. and Flierl G. R. Generalized Kirchhoff vortices // Physics of Fluids. — 1986. — Vol. 29. — P. 2376–2379. — https://doi.org/10.1063/1.865530.
