Характеристики сдвиговых стратифицированных потоков в условиях шельфа Японского моря по данным натурных измерений в 2022 г.

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты анализа натурных данных измерений сдвиговых стратифицированных потоков на шельфе Японского моря. Определение критических зон и слоёв выполнено в терминах безразмерных параметров Фруда и Ричардсона. Показано, что при прохождении внутренних боров высокой интенсивности имеют место достаточно протяжённые (до нескольких часов) временные интервалы, для которых характерен сверхкритический по Фруду режим, когда предсказывается и происходит активная генерация короткопериодных внутренних волн большой амплитуды. Статистика чисел Ричардсона показывает, что с нижней оценкой вероятности в слое измерения течений за время наблюдений возникновение сдвиговой неустойчивости возможно в 15% случаев, а её сохранение – в 44% случаев.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Е. Куркина

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Email: aakurkin@nntu.ru
Россия, Нижний Новгород

И. О. Ярощук

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Email: aakurkin@nntu.ru
Россия, Владивосток

А. В. Кошелева

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Email: aakurkin@nntu.ru
Россия, Владивосток

Г. И. Долгих

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Email: aakurkin@nntu.ru

академик РАН

Россия, Владивосток

Е. Н. Пелиновский

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук; Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской Академии наук

Email: aakurkin@nntu.ru
Россия, Владивосток; Нижний Новгород

А. А. Куркин

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева; Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: aakurkin@nntu.ru
Россия, Нижний Новгород; Владивосток

Список литературы

  1. Кошелева А. В., Ярощук И. О., Швырев А. Н., Самченко А. Н., Пивоваров А. А., Коротченко Р. А. Экспериментальные исследования фоновых внутренних волн в прибрежной части залива Петра Великого // Физика геосфер. 2019. С. 110–113.
  2. Yaroshchuk I., Kosheleva A., Lazaryuk A., Dolgikh G., Pivovarov A., Samchenko A., Shvyrev A., Gulin O., Korotchenko R. Estimation of Seawater Hydrophysical Characteristics from Thermistor Strings and CTD Data in the Sea of Japan Shelf Zone // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. V. 11(6). P. 1204. 1–24.
  3. Yaroshchuk I., Liapidevskii V., Kosheleva A., Dolgikh G., Pivovarov A., Samchenko A., Shvyrev A., Gulin O., Korotchenko R., Khrapchenkov F. Observation and Modeling of Nonlinear Internal Waves on the Sea of Japan Shelf // Journal of Marine Science and Engineering. 2024. V. 12(8). P 1301. 1–20.
  4. Степанянц Ю. А., Фабрикант А. Л. Распространение волн в сдвиговых гидродинамических течениях // Успехи физических наук. 1989. Т. 159. № 9. С. 83–123.
  5. Polzin K. Statistics of the Richardson number: Mixing models and finestructure // Journal of Physical Oceanography. 1996. V. 26(8). P. 1409–1425.
  6. Chang M. H. Marginal instability within internal solitary waves // Geophysical Research Letters. 2021. V. 48(9). P. e2021GL092616.
  7. Mayer F. T., Fringer O. B. An unambiguous definition of the Froude number for lee waves in the deep ocean // J. Fluid Mech. 2017. V. 831. P. R3. 1–9.
  8. Holloway P., Pelinovsky E., Talipova T., Barnes B. A nonlinear model of internal tide transformation on the Australian North West Shelf // J. Phys. Oceanogr. 1997. V. 27(6). P. 871–896.
  9. Kurkina O. E., Talipova T. G., Soomere T., Kurkin A. A., Rybin A. V. The impact of seasonal changes in stratification on the dynamics of internal waves in the sea of Okhotsk // Estonian Journal of Earth Sciences. 2017. V. 66(4). P. 238–255.
  10. Vlasenko V., Stashchuk N., Hutter K. Baroclinic tides: theoretical modeling and observational evidence. Cambridge University Press, 2005. 350 p.
  11. Kurkina O. E., Talipova T. G. Huge internal waves in the vicinity of the Spitsbergen Island (Barents Sea) // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2011. V. 11. P. 981–986.
  12. Munk W., Anderson E. Notes on a theory of the thermocline // J. Mar. Res. 1948. V. 3. P. 267–295.
  13. Pacanowski R. C., Philander S. G. H. Parameterization of vertical mixing in numerical models of tropical oceans // J. Phys. Оcean. 1981. V. 11. P. 1443–1451.
  14. Redekopp L. G. Elements of instability theory for environmental flows //Environmental stratified flows. Boston, MA: Springer US. 2001. P. 223–281.
  15. Galperin B., Sukoriansky S., Anderson P. S. On the critical Richardson number in stably stratified turbulence // Atmospheric Science Letters. 2007. V. 8. P. 65–69.
  16. Морозов А. Н. Статистика чисел Ричардсона по данным наблюдений с океанографической платформы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 2. С. 39–46.
  17. Miles J. W. On the stability of heterogeneous shear flows // J. Fluid Mech. 1961. V. 10 (4). P. 496–508.
  18. Baines P. G. Topographic effects in stratified flows. Cambridge University Press, 1998. 498 p.
  19. Abarbanel H. D. I., Holm D. D., Marsden J. E., Ratiu T. Richardson number criterion for nonlinear stability of three-dimensional stratified flow // Physical Review Letters. 1984. V. 52. P. 2352–2355.
  20. American Meteorological Society, 2023: Critical Richardson number. Glossary of Meteorology, http://glossary.ametsoc.org/wiki/critical_Richarson_number

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта района измерений с указанием станций гидрофизического полигона ТОИ ДВО РАН

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зональная и меридиональная компоненты скорости, измеренные на станции INF

Скачать (137KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сверху вниз: фазовая скорость длинных линейных внутренних волн первой моды, максимальная скорость стратифицированного течения и число Фруда для данных наблюдений на станциях S06 и INF. На нижней панели красным пунктиром показано критическое значение числа Фруда Fr = 1

Скачать (109KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Градиентное число Ричардсона Ri по данным наблюдений на станциях S06 и INF. Критические значения Ri = 0.25 и Ri = 1 показаны красным пунктиром

Скачать (265KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграмма рассеяния N2 – Sh2, рассчитанная по данным наблюдений на станциях S06 и INF. Критические значения Ri = 0.25 и Ri = 1 показаны красным пунктиром и штрих-пунктиром соответственно

Скачать (158KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025