аспирант
Долгопрудный, г. Москва и Московская область, Россия
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
This study examines the behavior of a circular ellipsoidal ocean vortex in an external baroclinic flow with vertical shear. It is established that the vortex lifetime under fixed initial parameter conditions strongly depends on the external shear parameter. Depending on the vortex lifetime, the representative point in the parameter space may reside in one of three zones: (1) the survival zone, where the vortex lifetime tends to infinity, (2) the finite lifetime zone, and (3) the stretching zone, where the vortex lifetime approaches zero. At a certain shear velocity value, the infinite vortex lifetime becomes finite. This shear value, corresponding to the boundary between zones (1) and (2), is characterized as critical. The critical shear, in turn, depends on the initial geometric parameters of the vortex core. The work also investigates the vortex energy evolution. It is shown that during vortex stretching by the baroclinic flow, the total mechanical energy decreases both for the core and the entire vortex. Furthermore, the quasi-geostrophic balance remains valid for all three behavioral regimes.
ellipsoidal vortex, vortex lifetime, critical shear, vortex energy, Rossby number
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.
